Изучение способов построения иерархической структуры памяти компьютеров, страница 2

            Функции отображения. Так как количество строк кэша меньше, чем блоков ОП, необходим алгоритм для отображения блоков оперативной памяти в строки кэша. Далее, необходимы средства для определения, какой блок оперативной памяти в настоящее время занимает строку кэша. Выбор функции отображения зависит, от способа организации кэш.

            Кэш прямого отображения. При прямом отображении каждый блок оперативной памяти может быть размещен только в одну возможную строку кэша.

            Ассоциативный кэш. Ассоциативный кэш преодолевает недостаток прямого отображения, разрешая загружать каждый блок оперативной памяти в любую строку кэша. В этом случае, логика управления кэшем интерпретирует адрес памяти просто как тэг и поле слова. Поле тэга уникально идентифицирует блок ОП. Чтобы определить, находится ли блок в кэше, логика управления кэшем должна одновременно проверить тэги каждой строки на соответствие. Принципиальный недостаток ассоциативного отображения - сложная схемная часть, необходимая для проверки тэгов всех строк кэша параллельно.

            Наборно-ассоциативный кэш. Наборно-ассоциативное отображение - компромисс, который позволяет устранить недостатки прямых и ассоциативных подходов отображений. В этом случае, кэш разделен на v наборов, каждый из которых состоит из k строк. Логика работы определяется: m = v x k

i = j модуль v, где

i = элемент набора кэша

j = номер блока оперативной памяти

m = число строк в кэше.

Алгоритмы замещения.

            Когда новый блок загружается в кэш, один из находящихся в нем блоков должен быть заменен. Для прямого отображения имеется только один возможный слот и никакой альтернативы нет. Для ассоциативного и наборно - ассоциативного кэш необходим алгоритм замещения. Чтобы достичь высокого быстродействия, такой алгоритм должен быть реализован аппаратно.

            Стратегия записи.

Самая простая методика называется сквозной записью (write through). При использовании этой методики все операции записи слов из ЦП выполняются как в ОП, так и в кэш, гарантируя, что данные в памяти всегда достоверны. Для любого модуля кэша ЦП может контролировать трафик и делать все, чтобы поддержать непротиворечивость внутри собственного кэша. Основной недостаток этого метода состоит в том, что в этом случае генерируется интенсивный трафик памяти, что может привести к снижению производительности.