• Организация кэш-памяти

• Кэш-память, можно использовать как для команд, так и для данных. Такую кэш-память называют смешанной.

• Смешанная кэш-память при заданной емкости имеет более высокую вероятность попаданий, поскольку в ней оптимальный баланс между командами и данными устанавливается автоматически.

• В настоящее время существует тенденция к использованию разделенной кэш-памяти, когда команды хранятся в одной кэш-памяти, а данные — в другой.

• При раздельной кэш-памяти выборка команд и данных может производиться одновременно, при этом исключаются возможные конфликты. Последнее обстоятельство существенно в системах, использующих конвейеризацию.

• Разделенная кэш-память позволяет осуществлять параллельный доступ, а общая — нет. К тому же, поскольку команды обычно не меняются во время выполнения программы, содержание кэша команд не приходится записывать обратно в основную память.

• Уровни кэш-памяти

• Современные технологии позволяют разместить кэш-память и ЦП на общем кристалле. Такая внутренняя кэш-память строится по технологии статического ОЗУ и является наиболее быстродействующей. Емкость ее обычно не превышает 64 Кбайт.

• Общую емкость кэш-памяти увеличивают за счет второй кэш-памяти, расположенной между внутренней кэш-памятью и ОП. Такая система известна как двухуровневая: внутренней кэш-памяти отводится роль первого уровня (L1), а внешней - второго уровня (L2).

• Емкость L2 обычно на порядок больше, чем у L1, а быстродействие и стоимость - ниже. Память второго уровня также строится как статическое ОЗУ. Типичная емкость кэш-памяти второго уровня — 512 и 1024 Кбайт, реже — больше 2 Мбайт, L2 размещают на одном кристалле с процессором, за счет чего сокращается длина связей и повышается быстродействие.

• Потенциальная экономия за счет применения L2 зависит от вероятности попаданий как в L1, таки в L2.

• Количество уровней кэш-памяти не ограничивается двумя. Кэш-память третьего уровня (L3) размещается также в корпусе микросхемы ЦП и имеет объем до 10 Мбайт.

• Таким образом, можно говорить об иерархии кэш-памяти. Каждый последующий уровень характеризуется большей емкостью, меньшей стоимостью, но и меньшим быстродействием, хотя оно все же выше, чем у ЗУ основной памяти.

• Дисковая кэш-память

• Принцип кэширования дисков схож с принципом кэширования основной памяти, хотя способы доступа к диску и ОП существенно разнятся.

• Дисковая кэш-память представляет собой память с произвольным доступом. Емкость такой памяти обычно от 8 Мбайт и более. Пересылка информации между дисками и основной памятью организуется контроллером дисковой кэш-памяти. Изготавливается дисковая кэш-память на базе полупроводниковых ЗУ, поэтому в ряде случаев с ней обращаются как с дополнительной основной памятью.

• Принцип локальности, обеспечивающий эффективность обычной кэш-памяти, справедлив и для дисковой.

• В дисковых кэшах обычно используется алгоритм сквозной записи.

• В системах с дисковым кэшем предусматривают динамический механизм, позволяющий переключать тракт пересылки информации: через кэш или минуя его.

• Преимущества от использования дискового кэша могут быть получены без изменений в аппаратном и программном обеспечении. Многие серийно выпускаемые HDD имеют интегрированный кэш.

• Архитектура кэш-памяти современных HDD реализует полностью ассоциативное отображение.