18. Основные функциональные характеристики блоков кэш-памяти.
Емкость КЭШ.
Метод отображения. Так как количество строк Кэш памяти гораздо меньше, чем количество блоков памяти, необходимо установить соответствие между строкой КЭШ и строкой в оперативной памяти (ОП). Установление соответствие и называется функцией отображения.
Прямая функция. За каждым блоком ОП закрепляется определенная строка КЭШ. Достоинства: простота реализации. Недостаток: обновление одних строк КЭШ будет происходить часто, другие могут быть вообще не задействованы.
Ассоциативная. В этом случае Тетл являются все старшие разряды кода памяти, разрывается жесткая связь между блоком ОП и строкой КЭШ. Достоинства: обеспечение гибкости. Недостаток: усложнение логики поиска, усложнение алгоритмов управления Кэш памяти
Секционированное – ассоциативная. В этом случае весь массив Кэш памяти делится на секции с фиксированным количеством строк.
Алгоритм замены строк в КЭШ
LRU – least recently used – заменяется строка, к которой дольше всего не обращался процессор.
LFU - least freguently used – заменяется, прежде всего, используемая строка
FIFO – first in, first out – заменяется строка, записанная в КЭШ раньше остальных
Случайный – выбирается случайным образом строка КЭШ.
Обеспечивание целостности информации.
Сквозная запись – все операции записи дублируются в ОП
Обратная запись – процессор вносит изменения только в свой КЭШ и информация записывается в ОП только по окончания процесса. Минимизирует количество обращений к ОП.
Размер блока. (2-8 слов)
Структурная и архитектурная организация блока.
Количество уровней в иерархии
Емкость КЭША растет по мере перехода от более верхнего уровня к более низкому
КЭШ команд
КЭШ данных
Если организуется единый массив КЭШ памяти, то упрощаются схемы контроллеров КЭШ, а при организации сегментированной организации массива, возможно параллельно обрабатывать команды и данные.
19. Сравнительная характеристика организации кэш–памяти прямого отображения, ассоциативной и наборно-ассоциативной.
Метод отображения. Так как количество строк Кэш памяти гораздо меньше , чем количество блоков памяти, необходимо установить соответствие между строкой КЭШ и строкой в ОП. Установление соответствие и называется функцией отображения.
Прямое отображение. Если каждая строка ОЗУ имеет только одно фиксированное место, на котором она может находиться в кэш-памяти, то такая кэш-память называется памятью с прямым отображением. Предположим, что ОЗУ состоит из 1000 строк с номерами от 0 до 999, а кэш-память имеет емкость только 100 строк. В кэш-памяти с прямым отображением строки ОЗУ с номерами 0, 100, 200, ..., 900 могут сохраняться только в строке 0 КП и нигде иначе, строки 1, 101, 201, …, 901
Достоинства:
простота реализации.
Недостаток:
обновление одних строк КЭШ будет происходить часто, другие могут быть вообще не задействованы.
Ассоциативная. Кэш-память называется полностью ассоциативной, если каждая строка ОЗУ может располагаться в любом месте кэш-памяти.
Достоинства:
обеспечение гибкости.
Недостаток:
усложнение логики поиска, усложнение алгоритмов управления Кэш памяти
Секционированное(наборно) –ассоциативная. позволяет каждому блоку кэшируемой памяти претендовать на одну из нескольких строк кэша, объединенных в набор (set). Можно считать, что в этой архитектуре есть несколько параллельно и согласованно работающих каналов прямого отображения, где контроллеру кэша приходится принимать решение о том, в какую из строк набора помещать очередной блок данных.
Совмещает в себе достоинства прямого отображения и ассоциативного.