Кэш - память

Для временного хранения команд и данных.

Организация КЭШ-памяти с прямым отображением

•За каждой строкой КЭШа закрепляются конкретные блоки ОП, причём эти блоки не могут отображаться в другие строки. Младшие 3 разряда – смешение. Они определяют положение каждых из 8-ми байт, расположенных в строке. Средние разряды – 1 из 8- ми строк КЭШа.

Достоинство – такой способ простой и недорогой в реализации способ отображения. Недостаток – жесткое закрепление блоков ОП за отдельными строками такой КЭШ-памяти.

•Если каждый блок основной памяти имеет только одно фиксированное место, на котором он может появиться в кэш-памяти, то такая кэш- память называется кэшем с прямым отображением (direct mapped).

•Это наиболее простая организация кэш-памяти, при которой для отображение адресов блоков основной

памяти на адреса кэш-памяти просто используются младшие разряды адреса блока.

•Все блоки основной памяти, имеющие одинаковые младшие разряды в

своем адресе, попадают в один блок кэш-памяти, т.е.

(адрес блока кэш-памяти)=(адрес блока основной памяти) mod (число блоков в кэш-памяти)

•Каждый адрес в такой памяти имеет две части. Первая часть (поле кэш-индекса) содержит достаточно битов для того, чтобы определить место блока внутри кэш-памяти. Вторая часть (поле тега) содержит достаточно битов для того, чтобы отличить отдельный блок от других блоков, которые могут храниться в конкретном месте кэш-памяти.

•Большое количество сравнений адресов в полностью ассоциативной кэш-памяти объясняется тем, что любой блок из основной памяти может храниться в любом месте кэш-памяти. Именно это заставляет проводить сравнения адресов всех блоков. С другой стороны, кэш- память с прямым отображением уменьшает требуемое количество сравнений, позволяя каждому блоку из основной памяти занимать только одно место в кэш-памяти.

• Кэш-память с

Кэш-память прямым

отображением имеет и свои недостатки. Если процессор делает частые запросы из двух мест, для которых области памяти отображены в одну и ту же кэш- память, то контроллер должен часто обращаться к основной памяти, поскольку только одна из этих областей может в данный момент времени находиться в кэш- памяти.

Чтение из кэша

Может возникнуть следующее:

1.Строка банка кэша содержит требуемую информацию

2.Строка банка кэша не содержит достоверную информацию

3.Строка банка кэша содержит немодифицируемую информацию из другого модуля памяти

4.Строка банка кэша содержит модифицируемую информацию из другого модуля памяти

Случай 1-попадание, 2,3,4 – промах.При промахе обращаемся к основной памяти, заменяем строчку в кэше. В 4-м – предварительно выгружаем модифицированную строку в основную память.

Запись в кэш

Варианты:

1.Обратная запись

2.Сквозная запись

Организация КЭШ-памяти с полностью ассоциативным отображением

Разрешается любое отображение в любую строку. Проверяется последовательно всё количество строк. Достоинство – ассоциативное отображение обеспечивает гибкость при выборе строки.

Недостатки – дороговизна. Необходимость просмотра всего списка