Координация работ исполнительных элементов (арифметико-логических устройств, регистров и т.п.), страница 9

Ассоциативная память – поиск данных происходит не по адресу, а по содержимому (её реализация очень сложна).

Стратегия размещения – показывает, то как отображается кэш-строка в оперативной памяти.

Стратегия обновления основной памяти – запись данных.

Стратегия замещения – алгоритмы, которые определяют строку и которые можно удалить из кэш.

Стратегия выборки

СТРАТЕГИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ. ПРЯМОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

Индекс показывает в какой кэш-строке находится участок памяти, определяет номер кэш-строки.

Одному индексу соответствует несколько блоков оперативной памяти (ОП). При обращении к памяти проверяется тег. Если тег адреса совпадает с тегом соответствующей строки, то обращение идёт к кэш-памяти, если нет – к ОП.

Недостаток: несколько блоков претендуют на 1 строку.

Достоинство: простота.

СТРАТЕГИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ. АССОЦИАТИВНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

Принцип работы: блок может храниться в любой кэш-строке. При обращении к памяти необходимо тег адреса сравнить с тегами всех строк.

Достоинство: нет кокуренции за кэш-строки между блоками.

СТРАТЕГИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ. НАБОРНО-АССОЦИАТИВНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

Принцип работы: адрес разбивается на 3 части. В место индекса используется адрес группы, в котором могут храниться соответствующие блоки основной памяти.

Достоинство: блок основной памяти может храниться в нескольких кэш-строках, сравниваются не все теги, а только теги группы.

ОП может храниться только в массиве данных.

СТРАТЕГИИ ОБНОВЛЕНИЯ ОСНОВНОЙ ПАМЯТИ

Метод сквозной записи: процессор записывает данные только в кэш, а согласование кэш-памяти происходит за счёт кэш или за счёт специальных устройств.

Обратная запись: нет необходимости записывать в ОП. Данные записываются в ОП только после удаления кэш-строки.

СТРАТЕГИЯ ЗАМЕЩЕНИЯ

FIFO (first input, first output) – «очередь» (первый вошёл, первый вышел).

Произвольное замещение – строка в кэш выбрасывается случайным образом.

LRU (last recently used) – (дольше всего использовавшийся).

LRU-стек. Операции:

          1) поместить в стек;

          2) обратиться к элементу;

          3) удалить элемент.


МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

SISD (один поток команд с одним потоком данных) – это классическая последовательная компьютерная архитектура фон Неймана.

SIMD (один поток команд с несколькими потоками данных) – имеется один блок управления, выдающий по одной команде, но при этом есть несколько АЛУ, которые могут обрабатывать несколько наборов данных одновременно,

MISD (несколько потоков команд с одним потоком данных) – довольно странная категория. Здесь несколько оперируют одним набором команд.

MIMD (несколько потоков команд с несколькими потоками данных). Здесь несколько независимых процессоров работают как часть большой системы.

Мультипроцессоры – машины с общей памятью.

Мультикомпьютеры – машины с обменом сообщениями.

UMA – однородный доступ к памяти; NUMA – неоднородный доступ к памяти; COMA – доступ только к кэш-памяти. Отличаются друг от друга механизмом доступа к общей памяти.

COW – кластеры рабочих станций; MPP – процессор с массовым параллелизмом.


UMA SMP С ШИННОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ

Рисунок а) Два или более процессора и один или несколько модулей памяти используют эту шину для взаимодействия. Если процессору нужно считать слово из памяти, он сначала проверяет, свободна ли шина. Если шина свободна, процессор помещает адрес нужного слова на шину, устанавливает несколько управляющих сигналов и ждет, когда намять поместит на шину запрошенное слово. Если шина занята, процессор просто ждет, когда она освободится. При наличии двух или трех процессоров доступ к шине регулировать не сложно, трудности возникают, когда процессоров 32 или 64.