память может быть встроена в внутрь кристала микропроцессора или выполнена в виде отдельных узлов микропроцессорной смстемы, либо могут быть совмещены ( двух уровневый кеш ). При этом встроенные кеши обычно имеют емкость до 256 Кб, что очень мало. Внешние же Кеши фактически не ограничены в своих объемах.
Работа системы Кеш-памяти сложнее, чем систем с обычной памятью. Все данные хранятся в главной памяти, построенной на основе динамических ОЗУ. Однако наиболее часто используемые данные, кроме того, запоминаются в Кеш-блоке, выполненом на базе статических ОЗУ. При обращении ЦПУ к памяти вначале проверяется наличие требуемых данных в Кеш-блоке. Если в Кеше информация не найдена, то происходит обращение к главной памяти.
В зависимости от организации работы Кеш-блока время доступа к памяти может быть значительно сокращено. Дисциплину работы Кеша можно считать правильной, если в нем находятся коды команд и данные, за которыми непосредственно обращается ЦПУ. Очевидно, что чем больше емкость Кеш-блока, тем вероятнее, что в нем будут находится требуемые данные. Обнаружение искомой информации в Кеше квалифицируется как удачное обращение к Кешу. Коэффициент удачных обращений зависит от размера Кеша, выполняемой программы, алгоритма управления Кешем и дисциплины его организации.Если Кеш-память встроена в кристалл и имеет объём примерно 256 Кб, то коэффициент удачных обращений равен 0,25.Работа Кеш-памяти в системах на базе микропроцессора 80386 организованна так, что коэфициент удачных обращений достигает 0,95. По мере увеличения коэфициента удачных обращений повышается эффективность системы и скорость её работы. По быстродействию системы Кеш-памяти с высоким коэффициентом удачных обращений могут приближаться к системам на базе статических ОЗУ.
Обращение к памяти в компьютерных системах, как правило, происходит не случайным образом. Поэтому в системах Кеш-памят и работа строится по принципу предсказания с определенной точностью следующего адреса обращения. Это сделать не так сложно поскольку программы чаще всего обращаются к последовательным ячейкам памяти. Таким образом по текущему адресу определяется возможный следующий адрес обращения к программе. В основе описанного метода лежит понятие локальности программы.
Исходя из свойства локальности программы контроллер Кеш-памяти спроектирован так, чтобы имелась возможность выбирать из памяти блок данных (блочная выборка) вместо одиночных выборок по указанному адресу. Если запрашиваемая информация не находится в Кеше, то контроллер Кеш-памяти обновляет содержимое Кеша целым блоком. Согласно принципу локальности программы следующее обращение будет за данными находящимися в том же самом блоке, который в текущий момент находится в Кеше; все это проводит к увеличению коэфициента удачных обращений системы.
Размер блока является очень важным параметром. В 32-разрядных системах контроллер в качестве блока пересылает совокупность данных размером 2 -4 слова. Даже если запрашивается одиночное слово, то все равно осуществляется блочная пересылка. Блоки, как правило, выравниаются на границу дойного слова, поэтому при блочной пересылке передаются и некоторые близлежащие к требуемым данным байты. В целом осуществляется такая зависимость, чем больше размер блока, тем выше коэфициент удачных обращений. Правда, для больших блоков характерны некоторые недостатки. Например,чем больше размер блока, тем меньше блоков размещается в Кеше. С уменьшением числа блоков растет вероятность появления операций пересылки блоков из главной памяти. Кроме того, увеличение размера блока приводит к тому, что расстояние между каждым словом блока и запрашиваемым словом становится больше, что ослабляет условие локальности программ. Наконец, для увеличения скорости блочных обменов между главной памятью и Кешем желательно, чтобы разрядность шины росла с увеличением размера блока.
Типы КЕШей.
Методы повышения коэфициента удачных обращений основаны на использовании полностью ассоциативных Кешей, Кешей с праямым отображением и множественных
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
