Lectures / 15
.pdfОрганизация ЭВМ и систем
Лекция 15
Кэш-память
Устройство простейшего триггера
D.D1
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D.D2
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
Q
Q
Процессор и кэш-память
ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ
КЭШ- |
|
КЭШ- |
КОНТРОЛЛЕР |
|
ПАМЯТЬ |
|
|
|
ПРОЦЕССОР
Кэш с прямым отображением
32-битный физический адрес
9 бит (4..12) -
индекс для выбора одного из 512 блоков кэша
8Кб кэш, организованный как набор 512 блоков по 16 байтов каждый
Прямое отображение
|
|
|
Тег |
|
|
|
Номер |
|
Номер |
ОП |
|||||||
|
|
|
|
|
|
байта в |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
блока |
|
блоке |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок 0 |
||||||||
|
|
|
19 |
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
4 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок 1 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Адрес ОП |
|
|
|
|
... |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок 511 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кэш |
|
|
|
|
|
|
Блок 512 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок 513 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тег |
|
|
Блок 0 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Тег |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Блок 1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок 1023 |
|||||||
|
|
... |
|
|
|
... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тег |
|
|
Блок 511 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ассоциативное отображение
|
|
Тег |
Номер байта |
ОП |
|||
|
|
|
|
в блоке |
|
||
|
|
|
|
Блок 0 |
|||
|
|
28 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
Блок 1 |
||
|
|
Адрес ОП |
... |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кэш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тег |
Блок 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тег |
Блок 1 |
|
|
|
|
... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
... |
... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
Тег |
Блок 511 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Двухканальный множественно-
ассоциативный кэш
8 бит (4..11) -
индекс для выбора одного из 256 множеств блоков кэша
32-битный физический адрес
Контроллер кэша выбирает один из двух разных блоков кэша внутри множества
Множественно-ассоциативное |
||||
|
|
отображение |
ОП |
|
|
|
|
Номер |
|
|
Тег |
Множе- байта в |
Блок 0 |
|
|
|
ство |
блоке |
|
|
20 |
8 |
4 |
Блок 1 |
|
|
Адрес ОП |
|
... |
|
|
|
Блок 255 |
|
|
|
Кэш |
|
|
|
|
|
Блок 256 |
|
|
|
|
Блок 257 |
|
Множе- |
Тег |
Блок 0 |
|
|
|
... |
|||
ство 0 |
Тег |
Блок 1 |
|
|
|
Блок 511 |
|||
Множе- |
Тег |
Блок 2 |
|
|
|
|
|||
ство 1 |
Тег |
Блок 3 |
|
|
|
... |
... |
|
... |
Множе- |
Тег |
Блок 510 |
|
|
ство 255 |
Тег |
Блок 511 |
|
|
Двухуровневая кэш-память
ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ
КЭШ-КОНТРОЛЛЕР второго уровня
КЭШ-КОНТРОЛЛЕР второго уровня
L2 КЭШ большой объем
пониженная
частота
L1 КЭШ
малый объем полная частота
ПРОЦЕССОР