14. Структура кэш-памяти

Кэш-память – сверхоперативная память (СОЗУ), является буфером между ОЗУ и его «клиентами» — процессором (одним или нескольки­ми) и другими абонентами системной шины. Причем непосредственно командам процессора кэш-память недоступна, т.е. программа не может явно указать чтение или запись в кэш-памяти, которая является для нее, как иногда говорят, “прозрачной”. Кэш хранит копии блоков дан­ных тех областей ОЗУ, к которым происходили последние обращения, и весьма вероятное последующее обращение к тем же данным будет обслужено кэш­-памятью существенно быстрее, чем оперативной памятью.

При обращении к Кэш-памяти ее контроллер проверяет, есть ли копия затребованных данных в КЭШе.

Если да – КЭШ-попадание и данные берутся из КЭШа

Если нет – то КЭШ-промах, данные берутся из основной памяти.

От эффективности алгоритма кэширования зависит вероятность нахождения затребованных данных в кэш-памяти и, следовательно, выигрыш в производительности памяти (% попаданий) и компьютера в целом. Кэш в современных компьютерах строится по двухуров­невой схеме:

• Первичный кэш, или L1 Cache – кэш 1 уровня, внутрен­ний (Internal, Integrated) кэш процессоров класса 486 и старше, а также некоторых моделей 386.

• Вторичный кэш, или L2 Cache – кэш 2 уровня. Обычно это внешний (External) кэш, установленный на системной плате. В Pentium Pro и Pentium II вторичный кеш расположен в одном корпусе с процессором. Дополнительный кэш на системную плату уже не устанав­ливается. Кэш, установленный на системной плате компьютера с процес­сором 386, не имеющем внутреннего кэша, является первичным (и един­ственным).

Кэш прямого отображения

В кэш-памяти прямого отображения адрес памяти, по которому происходит обращение, однозначно определяет строку, в которой может находиться отобра­жение требуемого блока.

Ассоциативный кэш

В отличие от предыдущих у полностью ассоциативного кэша любая его строка может отображать любой блок памяти, что существенно повышает эффектив­ность использования его ограниченного объема. При этом все биты адреса кэшированного блока, за вычетом бит, определяющих положение (смещение) данных в строке, хранятся в памяти тегов. В такой архитектуре для определения наличия затребованных данных в кэш-памяти требуется сравнение со старшей частью адреса тегов всех строк, а не одной или нескольких, как при прямом отображении.

Политика записи:

• КЭШ с сквозная записью (немедленная)

• Кэш с отложенной (обратной) записью

КЭШ с немедленной записью: при изменении ячейки памяти запись происходит синхронно и в КЭШ, и в основную память

Кэш с отложенной (обратной) записью: можно отложить момент записи данных в основную память, а записать их только в КЭШ.

15. Внешняя память. Классификация. Параметры.

УВП – оперирует блоками инф-ии, а не байтами или словами.

Доступ:

• Прямой (обращение к блокам по адресам)

• последовательный

Классификация:

По типу носителя информации ВЗУ делятся на следующие классы. Здесь: МЛ – магнитная лента, МД – магнитный диск, ОД – оптический диск, МОД – магнитооптический диск, ЦМД – носитель типа ЦМД, ПЗС – прибор с зарядовой связью.

По физической природе хранения ЗУ разделяются на: 1) накопители на магнитной основе, 2) накопители на оптической основе, 3) накопители на магнитооптической основе.

Основные характеристики: емкость, время доступа к информации, пропускная способность (скорость чтения/записи), надежность, стоимость.

Емкость зависит от размеров носителя и плотности записи – количества информации на единицу площади носителя. Различают поперечную и продольную плотность записи информации на носителе.

Время доступа зависит от скорости движения носителя и от других факторов, которые зависят от специфики устройства.

Пропускная способность зависит от скорости перемещения носителя и плотности записи. Оценивается количеством информации в единицу времени.

Надежность зависит от многих факторов. Оценивается обычно временем наработки на отказ. Стоимость – интегральная характеристика: зависит и от емкости, и от надежности, и др.

Параметры:

• Время доступа – средний интервал от запроса на передачу блока данных до начала передачи.

• Скорость записи/чтения: скорость = объем данных/время.

• Скорость передачи данных: SATA 2 ГБ в с

• Удельная стоимость