• Эффективность кэш-памяти

• На эффективность применения кэш-памяти в иерархической системе памяти влияет целый ряд параметров:

• емкость кэш-памяти;

• размер строки;

• способ отображения основной памяти на кэш-память;

• алгоритм замещения информации в заполненной кэш-памяти;

• алгоритм согласования содержимого основной и кэш-памяти;

• число уровней кэш-памяти.

• Чем больше объем, тем лучше работает память, но тем дороже она стоит.

• Кэш-память строится на основе микросхем типа SRAM, при этом ее быстродействие в 5-10 раз превышает быстродействие ОЗУ, а объем — в 500-1000 раз меньше.

• Увеличению объема кэш-памяти по отношению к емкости ОП препятствует высокая стоимость и возрастающая сложность схем управления, что, в свою очередь, ведет к падению быстродействия.

• Размер строки. По мере увеличения размера строки вероятность промахов падает, так как в кэш, согласно принципу локальности, попадает больше данных, которые понадобятся в ближайшее время. Но вероятность промахов начинает расти, когда размер строки становится излишне большим. Потому что:

  • большие размеры строки уменьшают общее количество строк, которые можно загрузить в кэш-память, а малое число строк приводит к необходимости частой их смены;

  • по мере увеличения размера строки каждое дополнительное слово оказывается дальше от запрошенного, поэтому такое дополнительное слово менее вероятно понадобится в ближайшем будущем.

• Наиболее близким к оптимальному считают размер строки, равный 4-8 адресуемым единицам. Обычно размер строки выбирают равным ширине шины данных, связывающей кэш-память с основной памятью.

• Вся ОП разбивается на блоки фиксированного объема, при этом старшая часть адреса ОП определяет адрес блока, а младшая часть — адрес слова внутри блока.

• Обмен информации между ОП и кэш-памятью осуществляется блоками.

• Кэш-память имеет свою внутреннюю адресацию, и каждый считанный из ОП блок размещается в кэш-памяти по определенному адресу блока в кэш-памяти.

• Если блок, к которому осуществляется запрос со стороны ЦП, находится в кэш-памяти, то его считывание завершается при обращении к кэш-памяти.

• Контроллер кэш-памяти должен определять, имеется ли в кэш-памяти копия искомого блока, это происходит с помощью механизма преобразования адресов.

• Стратегия выборки определяет в какой момент нужно помещать в кэш-память копию блока из ОП.

• При записи в кэш-память существует несколько методов замещения старой информации, которые определяются стратегией обновления основной памяти.

• Если возникает ситуация, когда, несмотря на выборку из ОП необходимого блока, в кэш-памяти нет места для его размещения. В этом случае необходимо выбрать одну из кэш-строк и заменить ее новым блоком. Способ определения удаляемой кэш-строки называется стратегией замещения.