Секторный способ организации кэш
Файл "Билет №44 Буферная память типа КЭШ" внутри архива находится в следующих папках: ГОСЫ. общие, 29. (44) (33) Буферная память типа кэш. Оценка эффективности. Документ из архива "Вопросы по разным темам с ответами (программирование)", который расположен в категории " ". Всё это находится в предмете "окончание университета" из раздела "", которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "к экзамену/зачёту", в предмете "окончание университета" в общих файлах.
Секторный буфер
S –число секторов. Вводится S регистров адресов областей.
АО сравнивается с содержимым всех РАОбп. Если есть совпадение с j-тым регистром, то определяется бит присутствия i-того блока в j-той области БП.
Группо-ассоциативный буфер
В этом случае все адресное построение ОП и БП разбивается на области одинаковой длины, внутри каждой области существует блоки с фиксированным числом ячеек. i-ый блок любой области ОП может быть отображен на место i-го блока любой области БП. Причем в одной области БП не могут находиться блоки из разных областей ОП. Число возможных мест при отображении блока обусловлено числом областей БП.
АО – адрес обращения определяет адрес области БП
АБ – определяет адрес блока внутри области
АЯ – определяет адрес ячейки внутри блока
Буферная память содержит определенное количество областей. Число областей – параметр ассоциативности S
Vбп – объем БП в блоках
m=Vбп/S – длина области в блоках
Онлайн просмотр документа "Билет №44 Буферная память типа КЭШ"
Ассоциативный буфер
Любая ячейка ОП может быть отображена в некоторую ячейку БП. При этом в ячейке БП запоминается адрес ячейки ОП откуда была считана информация. Для этой цели используется специально отведенное «адресное поле БП » .
Таким образом каждая ячейка БП состоит из 2 частей: информационной и адресной. При обращении к БП адрес обращения сравнивается с адресными полями ячейки БП.
Для хранения адресной части БП используется обычная адресная память, тогда для поиска какой либо ячейки будет производится последовательный поиск информации – последовательное сравнение адресных полей с адресом обращения. Число обращений к БП - Vбп/2
Для увеличения быстродействия используют параллельное сравнение (одновременное) всех адресных полей ячеек БП с адресом обращения. Для этой цели используют ассоциативные ЗУ. После выполнения сравнения по состоянию признаковых триггеров судят о наличии заданного адреса обращения у некоторой ячейки.
Способ уменьшения длины адресной части – ОП разбивается на блоки и происходит поблочное отображение.
2.4.1 Секторный способ организации кэш
Объем сегмента равен объему сектора. В свою очередь сегменты и сектора делятся на блоки равной величины. Число блоков в сегменте и секторе совпадают. Поскольку КЭШ меньше емкости ОП, количество секторов будет меньше количества сегментов. Каждому сектору в КЭШ соответствует регистр номера присутствующего сегмента (РНПС). РНПС хранит номер сегмента, находящегося в данный момент в данном секторе. i-ый блок j-ого сегмента может находиться только на месте i-ого блока k-ого сектора. Каждый блок в секторе снабжен битом присутствия. Если бит присутствия равен единице, то в данный момент этот блок находится в КЭШ, если равен нулю, то блок отсутствует. При обращении к ОП ЦП выдает физический (исполнительный) адрес.
Исполнительный адрес состоит из трех групп разрядов. Чтобы определить находится ли адресуемая информация в КЭШ необходимо выделить в начале старшие разряды исполнительного адреса, которые определяют номер сегмента. Старшие разряды сравнивают с содержимым РНПС. В том регистре, где произошло совпадение, будет означать, что адресуемый сегмент находится в КЭШ и он расположен в секторе, соответствующему этому сегменту. Далее выделяются средние разряды исполнительного адреса, которые указывают номер блока. Для соответствующего блока уже в найденном секторе анализируется бит присутствия. Если бит присутствия равен единице, то это означает, что адресуемая информация хранится в КЭШ. Если бит присутствия равен нулю, то это означает, что адресуемого блока в КЭШ нет, происходит обращение к ОП. Адресуемый блок подкачивается в КЭШ и бит присутствия для него устанавливается в единицу. ЦП обращается в КЭШ по чтению или по записи информации. При обращении по чтению информация не меняется, поэтому после обращения информация в КЭШ и ОП идентична. При записи информация в КЭШ изменяется, поэтому существуют две дисциплины работы:
При сквозной записи информация одновременно пишется в КЭШ и ОП.
При признаковом обмене каждый блок снабжен дополнительно битом изменения. При записи информации в соответствующий блок КЭШ бит изменения устанавливается в единицу, что говорит том, что блок КЭШ и соответствующий блок ОП различны. Этот признак анализируется при вытеснении сегмента.
В том случае, если старшие разряды исполнительного адреса не совпали ни с одним из регистров РНПС, это означает, что адресуемый сегмент отсутствует в КЭШ. Чтобы подкачать адресуемый сегмент в КЭШ предварительно должен быть вытеснен один из сегментов, находящихся в КЭШ. Существуют различные алгоритмы определения номера вытесняемого сегмента. После определения номера вытесняемого сегмента из некоторого сектора при признаковом обмене для всех блоков анализируется бит изменения. Те блоки, для которых бит изменения равен единице переписываются в ОП. Далее все биты присутствия и изменения для всех блоков сбрасываются в ноль. При сквозной записи вытеснение сегмента состоит только в обнулении битов присутствия.
Подкачка адресуемого сегмента в КЭШ заключается только в занесении номера адресуемого сегмента на регистр РНПС. Подкачка блоков в адресуемый сегмент будет производиться к моментам обращения к блокам по алгоритму, изложенному выше, т.е. выделяются средние разряды исполнительного адреса, сравниваются с битом присутствия, если бит присутствия равен нулю – блока нет, и адресуемый блок подкачивается из ОП.
Частным случаем секторного способа является буфер прямого соответствия, когда число секторов равно единице.
Способ прямого соответствия
В этом случае ОП разбивается на области одинакового размера, который совпадает с размером БП. i-ый блок некоторой области ОП может быть отображен на месте i-го блока БП.
А любой момент времени в БП могут находится только блоки только одной области ОП.
В этом случае вместо адресной части БП используют регистр адреса области ОП, блоки которой в данные момент находятся в БП.
В этом случае так же используется бит присутствия для каждого блока:
«1 » – если данный блок есть в БП
«0 » – если блока нет в БП
Поиск ячеек в БП.
АО сравнивается с регистром адреса области ОП.
АБ определяет бит присутствия:
«1 » - доступ успешный
«2 » - следует доступ в ОП, информация одновременно считывается в БП и на внешние устройства.
АЯ – определяет адрес ячейки внутри блока.
Используют также бит изменения блока:
«1 » - блок был изменен
«0 » - блок не изменился.
Алгоритмы замещения
FIFO – первый пришел, первый ушел
LIFO – последний пришел, первый ушел (стек)
Случайный – замена любой области с одинаковой вероятностью
Наиболее давно используемый LPU. Реализация
Регистровая – вводятся специальные регистры, которые хранят числа от 0 до S-1, где S – число блоков в БП. Чем ранее использовался блок, тем меньше значение регистра, определяющего этот блок. При промахе удаляются блок с 0 значением регистра.
Матричная – используется специальная матрица триггеров. Если произошло обращение к i-тому блоку, то значения триггеров в i-той строке равны 1. При промахе удаляется тот блок, для которого значения всех триггеров в строке равны 0.
Битовая реализация – добавляется спец триггера по числу блоков в БП. При обращение к i-тому блоку Ti=1, если есть хотя бы один триггер с 0 значением. Если нет, то Ti=1, а все остальные обнуляются. При промахе замещается первый блок с нулевым значением триггера.
Алгоритм двоичное дерево – триггера располагаются в виде дерева. Все блоки делятся пополам (вершина дерева), затем каждая половина еще делиться пополам и т.д. пока не будут определены все блоки. При промахе значение триггера 0 или 1 определяет половину, в которой имеется замещаемый блок. Таким образом спускаемся по дереву до конца и находим требуемый блок.
Оптимальный – обеспечивает минимальное число промахов, удаление блока, к которому будет обращение в наиболее отдаленном будущем.
Регистр-устройство, предназначенное для хранения, приёма, выдачи машинных слов, а также рядов вспомогательных операций- например, сдвиг.
Регистр состоит из триггеров, число которых равно числу разрядов в машинном слове.
Приём и передача информации из регистра в регистр.
Запись информации с одного регистра на другой.
Возьмём регистры, построенные на D-триггерах. Необходимо информацию с регистра РA переписать на регистр РB.
Триггер начинает работать после сигнала синхронизации. Для получения числа в обратном коде снимаем информацию с инверсного выхода.
Для RS триггера выход соединяется с входом S, а c R. Тогда при наличии сигнала синхронизации число с одного регистра будет записано на другой.
Сдвиг информации в регистре.
Информация в ЭВМ может храниться либо в прямом, либо в параллельном коде.
При использовании параллельного кода, требуется столько триггеров, какова длина машинного слова и при передаче информации с одного регистра на другой - все разряды переписываются одновременно (параллельно).
При использовании последовательного кода, требуется всего один триггер, и разряды машинного слова передаются последовательно один за другим.
Дешифратор
Дешифратором называется устройство, которое имеет n входов и m выходов, где m=2 n . Дешифратор позволяет код, подаваемый на вход, преобразовывать в сигнал на одном из выходов, номер которого соответствует этому коду.
на входе(101) – на выходе у5 будет 1.
Сумматор
Сумматором называется устройство, которое предназначено для сложения кодов чисел без учёта знака.
Одноразрядный сумматор
Одноразрядный сумматор предназначен для сложения разряда слагаемых и переноса из предыдущего разряда. В результате суммирования получается значение (разряд) суммы и перенос в следующий разряд.
Многоразрядный сумматор представляет собой комбинацию одноразрядных сумматоров.
ü Для суммирования кодов чисел с использованием последовательного кода используются одноразрядные сумматоры.
ü Для суммирования кодов чисел с использованием параллельного кода используются многоразрядные сумматоры.
Счётчики
Счётчик – это устройство, которое предназначено для подсчёта сигналов во входной последовательности.
· суммирующие - выполняют операцию сложения,
· вычитающие - выполняют операцию вычитания,
· реверсивные – выполняют операции и сложения, и вычитания.
Оглавление
Раздел 1. Основные принципы организации и характеристики современных ЭВМ. 2
1.1 Поколения ЭВМ, основные черты каждого из них. 2
1.2 Общие положения об организации отдельных классов ЭВМ. 3
1.3. Основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов. 3
1.4 Системы счисления, используемые в ЭВМ. 6
1.4.1 Представление чисел в позиционной системе счисления. 6
1.4.2 Перевод чисел из двоичной (восьмеричной, шестнадцатеричной) системы счисления в десятичную систему счисления. 7
1.4.3 Перевод чисел из десятичной системы счисления в двоичную (восьмеричную, шестнадцатеричную) систему счисления. 7
1.4.4 Перевод чисел из шестнадцатеричной системы счисления в двоичную.. 8
1.4.5 Перевод чисел из двоичной системы счисления в шестнадцатеричную.. 9
1.5 Прямой, обратный, дополнительный коды.. 9
1.6 Переполнение разрядной сетки. 12
1.7 Формы представления чисел в ЭВМ. 13
1.7.1 Форма представления чисел с фиксированной точкой. 14
1.7.2 Форма представления чисел с плавающей точкой. 14
Раздел 2. Организация памяти. 16
2.1 Адресная память, ассоциативная память, стек. 16
2.1.1 Адресная память. 16
2.1.2 Стековая память. 17
2.1.3 Ассоциативная память. 17
2.2 Иерархическая организация многоуровневой памяти ЭВМ. 18
2.3 Страничная организация памяти. 18
2.4. Буферная память типа "КЭШ" (БП), способы отображения оперативной памяти на БП 19
2.4.1 Секторный способ организации КЭШ. 19
2.4.2 Группо-ассоциативный способ. 20
2.4.3 Ассоциативный способ. 21
Раздел 3. Выполнение команд в центральном процессоре (ЦП) 22
3.1 Основные узлы ЦП.. 22
3.2 Структура кода команд ЦП.. 23
3.3 Адресность команды.. 23
3.5 Конвейеризация. 27
3.6 Способы адресации. 28
Раздел 4. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) 36
4.1 Организация АЛУ.. 36
4.2 Выполнение операций в АЛУ для чисел с фиксированной точкой. 36
4.2.1 АЛУ для выполнения операций сложения и вычитания над числами с фиксированной точкой 36
4.2.2 АЛУ для выполнения операции умножения над числами с фиксированной точкой представленных в прямом коде. 38
4.2.3 Деление чисел с фиксированной точкой. 45
4.3 Особенности выполнения операций над числами с плавающей точкой. 47
4.3.1 Сложение/вычитание чисел с плавающей точкой. 47
4.3.2 Умножение чисел с плавающей точкой. 48
4.3.3 Деление чисел с плавающей точкой. 48
Раздел 5. Устройство управления ЭВМ. 49
5.1 Принцип работы блока устройства управления (БУУ) 49
5.2 Микропрограммная реализация БУУ.. 49
Схема Уилкса. 49
5.2.1 Классификация микропрограммных устройств управления. 50
5.2.2 Выполнение перехода на микропрограммном уровне. 55
5.2.3 Обобщённая структурная схема микропрограммного устройства управления. 56
5.3 УУ с жёсткой логикой. 57
5.4 Сравнение микропрограммной и аппаратной реализации УУ.. 60
Раздел 6. Организации прерываний в ЭВМ. 61
6.1 Общие принципы организации прерываний в ЭВМ. 61
6.2 Классы и иерархия обработки прерываний. 63
6.3 Механизм реализации прерываний с помощью «старых» и «новых» ячеек. 63
6.4 Стековый механизм организации прерываний. 64
6.4.1 Механизм реализации внешних прерываний. 65
6.4.2 Классификация внешних прерываний. 65
Раздел 7. Организация ввода-вывода в ЭВМ. 66
7.1 Проблематика ввода-вывода, взаимодействие ядра ЭВМ с периферийными устройствами 66
7.2 Ввод-вывод при использовании процессоров ввода-вывода. 68
7.3 Режимы работы процессоров ввода-вывода. 69
7.4 Магистральная организация ввода-вывода. 72
7.5 Радиальная организация ввода-вывода. 73
Раздел 8. Микропроцессоры.. 74
8.1 Классификация микропроцессоров, секционированные микропроцессоры, однокристальные микропроцессоры.. 74
8.2 Взаимосвязь характеристик микропроцессоров и интерфейсов периферийных устройств 80
8.3 Периферийные устройства ПЭВМ, дисплеи: текстовый и графический режимы.. 83
Раздел 9. Организация функционирования вычислительных систем (ВС) 84
9.1 Классификация ВС, системы ОКОД, ОКМД, МКОД, МКМД, параллельные системы.. 84
9.2 Понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах. 85
9.2.1 Многомашинные комплексы.. 85
9.2.2 Мультипроцессорные вычислительные системы.. 86
9.3 Отказоустойчивые и вычислительные кластеры.. 87
9.4 Векторные ВС.. 88
9.4.2 МКОД. Конвейерные векторные ВС.. 89
9.4.3 Выполнение операций сложения и вычитания с плавающей точкой над векторами. 89
Объем сегмента равен объему сектора. В свою очередь сегменты и сектора делятся на блоки равной величины. Число блоков в сегменте и секторе совпадают. Поскольку КЭШ меньше емкости ОП, количество секторов будет меньше количества сегментов. Каждому сектору в КЭШ соответствует регистр номера присутствующего сегмента (РНПС). РНПС хранит номер сегмента, находящегося в данный момент в данном секторе. i-ый блок j-ого сегмента может находиться только на месте i-ого блока k-ого сектора. Каждый блок в секторе снабжен битом присутствия. Если бит присутствия равен единице, то в данный момент этот блок находится в КЭШ, если равен нулю, то блок отсутствует. При обращении к ОП ЦП выдает физический (исполнительный) адрес.
Исполнительный адрес состоит из трех групп разрядов. Чтобы определить находится ли адресуемая информация в КЭШ необходимо выделить в начале старшие разряды исполнительного адреса, которые определяют номер сегмента. Старшие разряды сравнивают с содержимым РНПС. В том регистре, где произошло совпадение, будет означать, что адресуемый сегмент находится в КЭШ и он расположен в секторе, соответствующему этому сегменту. Далее выделяются средние разряды исполнительного адреса, которые указывают номер блока. Для соответствующего блока уже в найденном секторе анализируется бит присутствия. Если бит присутствия равен единице, то это означает, что адресуемая информация хранится в КЭШ. Если бит присутствия равен нулю, то это означает, что адресуемого блока в КЭШ нет, происходит обращение к ОП. Адресуемый блок подкачивается в КЭШ и бит присутствия для него устанавливается в единицу. ЦП обращается в КЭШ по чтению или по записи информации. При обращении по чтению информация не меняется, поэтому после обращения информация в КЭШ и ОП идентична. При записи информация в КЭШ изменяется, поэтому существуют две дисциплины работы:
При сквозной записи информация одновременно пишется в КЭШ и ОП.
При признаковом обмене каждый блок снабжен дополнительно битом изменения. При записи информации в соответствующий блок КЭШ бит изменения устанавливается в единицу, что говорит том, что блок КЭШ и соответствующий блок ОП различны. Этот признак анализируется при вытеснении сегмента.
В том случае, если старшие разряды исполнительного адреса не совпали ни с одним из регистров РНПС, это означает, что адресуемый сегмент отсутствует в КЭШ. Чтобы подкачать адресуемый сегмент в КЭШ предварительно должен быть вытеснен один из сегментов, находящихся в КЭШ. Существуют различные алгоритмы определения номера вытесняемого сегмента. После определения номера вытесняемого сегмента из некоторого сектора при признаковом обмене для всех блоков анализируется бит изменения. Те блоки, для которых бит изменения равен единице переписываются в ОП. Далее все биты присутствия и изменения для всех блоков сбрасываются в ноль. При сквозной записи вытеснение сегмента состоит только в обнулении битов присутствия.
Подкачка адресуемого сегмента в КЭШ заключается только в занесении номера адресуемого сегмента на регистр РНПС. Подкачка блоков в адресуемый сегмент будет производиться к моментам обращения к блокам по алгоритму, изложенному выше, т.е. выделяются средние разряды исполнительного адреса, сравниваются с битом присутствия, если бит присутствия равен нулю – блока нет, и адресуемый блок подкачивается из ОП.
Частным случаем секторного способа является буфер прямого соответствия, когда число секторов равно единице.
Группо-ассоциативный способ
Так же как и в предыдущем случае, ОП разбивается на сегменты, КЭШ разбивается на сектора. Сегменты и сектора разбиваются на равные блоки, число блоков в секторе и сегменте совпадают. i-ый блок сегмента ОП может располагаться только в i-ом блоке некоторого сектора КЭШ. Но в отличии от предыдущего случая, в одном секторе могут располагаться блоки, относящиеся к различным сегментам. В связи с этим, каждый блок снабжен адресной частью, в которой записывается номер сегмента, к которому принадлежит этот блок. Бит присутствия отсутствует.
При выдачи исполнительно адреса сначала выделяются средние разряды, которые указывают номер адресуемого блока. В каждом секторе КЭШ помечаются блоки с указанным номером. Для выделенных блоков анализируются их адресные части на предмет совпадения со старшими разрядами исполнительного адреса, который указывает номер сегмента.
Если для какого-то блока адресная часть совпала со старшими разрядами исполнительного адреса, то это означает, что адресуемый блок находится в КЭШ, и к нему производится обращение со стороны ЦП по чтению или по записи. При обращении по записи выделяют признаковый обмен и сквозную запись. При сквозной записи информация параллельно пишется в адресуемый блок КЭШ и ОП. При признаковом обмене каждый блок дополнительно снабжен битом изменения. При записи информация заносится только лишь в блок КЭШ, и соответствующий бит изменения устанавливается равным единице.
В том случае, если адресная часть не совпала ни для одного из блоков со старшим разрядами исполнительного адреса, то это означает, что адресуемый блок в КЭШ отсутствует. Требуется вытеснение одного из блоков с аналогичным номером из КЭШ и на его место подкачка адресуемого блока. При вытеснение блока по определенному алгоритму определяется какой блок будет вытесняться . Если используется признаковый обмен, то анализируется бит изменения. Если бит изменения равен единице, то предварительно этот блок переписывается в ОП. После этого адресуемый блок записывается в КЭШ. Старшие разряды исполнительного адреса записываются в адресную часть адресуемого блока. При сквозной записи блок и номер сегмента сразу же записываются в КЭШ.
Расширением группо-ассоциативного способа является ассоциативный способ организации.
Ассоциативный способ
i-ый блок ОП может быть помещен на место j-го блока КЭШ памяти. В одном секторе могут находиться блоки, относящиеся к разным сегментам.
Адресная часть каждого блока содержит номер сегмента и номер блока. При выдаче ЦП исполнительного адреса выделяются сразу средние и старшие его разряды и проверяются с адресными частями каждого из блоков КЭШ – производится ассоциативный поиск.
Так же как и в предыдущем случае, ОП разбивается на сегменты, КЭШ разбивается на сектора. Сегменты и сектора разбиваются на равные блоки, число блоков в секторе и сегменте совпадают. i-ый блок сегмента ОП может располагаться только в i-ом блоке некоторого сектора КЭШ. Но в отличии от предыдущего случая, в одном секторе могут располагаться блоки, относящиеся к различным сегментам. В связи с этим, каждый блок снабжен адресной частью, в которой записывается номер сегмента, к которому принадлежит этот блок. Бит присутствия отсутствует.
При выдачи исполнительно адреса сначала выделяются средние разряды, которые указывают номер адресуемого блока. В каждом секторе КЭШ помечаются блоки с указанным номером. Для выделенных блоков анализируются их адресные части на предмет совпадения со старшими разрядами исполнительного адреса, который указывает номер сегмента.
Если для какого-то блока адресная часть совпала со старшими разрядами исполнительного адреса, то это означает, что адресуемый блок находится в КЭШ, и к нему производится обращение со стороны ЦП по чтению или по записи. При обращении по записи выделяют признаковый обмен и сквозную запись. При сквозной записи информация параллельно пишется в адресуемый блок КЭШ и ОП. При признаковом обмене каждый блок дополнительно снабжен битом изменения. При записи информация заносится только лишь в блок КЭШ, и соответствующий бит изменения устанавливается равным единице.
В том случае, если адресная часть не совпала ни для одного из блоков со старшим разрядами исполнительного адреса, то это означает, что адресуемый блок в КЭШ отсутствует. Требуется вытеснение одного из блоков с аналогичным номером из КЭШ и на его место подкачка адресуемого блока. При вытеснение блока по определенному алгоритму определяется какой блок будет вытесняться . Если используется признаковый обмен, то анализируется бит изменения. Если бит изменения равен единице, то предварительно этот блок переписывается в ОП. После этого адресуемый блок записывается в КЭШ. Старшие разряды исполнительного адреса записываются в адресную часть адресуемого блока. При сквозной записи блок и номер сегмента сразу же записываются в КЭШ.
Расширением группо-ассоциативного способа является ассоциативный способ организации.
Текст из документа "Билет №44 Буферная память типа КЭШ"
Для повышения производительности ЭВМ между «большой » оперативной памятью и ЦП дополнительно используется сверхоперативная память – буферная память типа КЭШ.
Повышение производительности ЭВМ при использовании КЭШ достигается за счет того, что время доступа к БП значительно меньше времени доступа к ОП. Уменьшение времени доступа к БП обеспечивается за счет уменьшения ее емкости по сравнению с ОП.
В БП хранятся как программы, так и данные, однако непосредственно из программы адресоваться к информации, хранимой в БД – нельзя.
Функционировании двухуровневой системы памяти, включающей в себя БП и ОП осуществляется следующим образом:
ЦП вырабатывает «адрес обращения » (адрес задается в команде)
По заданному адресу определяется, храниться ли требуемая информация в БП
Если информация храниться в БП, то происходит работа с БП
В противном случае происходит обращение к ОП по заданному адресу. Информация из адресуемой ячейки передается в ЦП и одновременно переписывается в БП. Свободная ячейка выбирается в соответствии с отображением адресного пространства ОП в БП
При работе с информацией происходит ее изменение. Поэтому требуется перезаписывать информацию в ОП при ее изменении. Существует 2 подхода:
Сквозная запись – одновременная запись информации в КЭШ и в ОП. Недостаток при многократном изменении информации, происходит лишнее обращение к ОП.
Обменная дисциплина – информация меняется только в КЭШ, а при вытеснении данного измененного блока, он записывается в КЭШ. Для определения изменялся ли блок вводят специальный бит признака изменения.
Эффективность КЭШ зависит от ее емкости, размера блока, выбора способа отображения.
В зависимости от способа отображения ОП в БП выделяют 4 способа построения БП:
БП прямого соответвия.
2.4. Буферная память типа "кэш" (бп), способы отображения оперативной памяти на бп
КЭШ невидима для программиста. Когда ЦП обращается к ОП по чтению или записи информации (при чтение это обращение за командами, за данными), то аппаратно просматривается, находится ли запрашиваемая информация в КЭШ.
Если информация находится в КЭШ, то обращение к ОП не требуется. Если запрашиваемая информация в КЭШ отсутствует, то происходит обращение к ОП. При этом часть информации из КЭШ удаляется и на ее место записывается информация из ОП.
Различают буфер прямого соответствия, секторный, группо-ассоциативный, ассоциативный способы организации КЭШ памяти.
2.4.3 Ассоциативный способ
i-ый блок ОП может быть помещен на место j-го блока КЭШ памяти. В одном секторе могут находиться блоки, относящиеся к разным сегментам.
Адресная часть каждого блока содержит номер сегмента и номер блока. При выдаче ЦП исполнительного адреса выделяются сразу средние и старшие его разряды и проверяются с адресными частями каждого из блоков КЭШ – производится ассоциативный поиск.
Процесс может выполняться, если его текущая страница находится в оперативной памяти. Если текущей страницы в главной памяти нет, она должна быть переписана (подкачана) из внешней памяти. Поступившая страница может быть размещена в любой свободный страничный кадр.
Процесс обращается к памяти с помощью адреса виртуальной памяти, который содержит в себе номер страницы и смещение внутри страницы. Процессор преобразует номер виртуальной страницы в адрес соответствующей ей физической страницы при помощи буфера ассоциативной трансляции. Если ему не удалось это сделать, то требуется обращение к таблице страниц, что может сделать либо сам процессор, либо операционная система (в зависимости от архитектуры). При запросе на выделение памяти операционная система может «сбросить» на жёсткий диск страницы, к которым давно не было обращений.
Нужно отметить очень важный пункт, что при страничной организации, все ресурсы памяти, как оперативной, так и внешней представляются для пользователя единым целым. Пользователь работает с общим адресным пространством и не задумывается, какая память при этом используется: оперативная или внешняя, а эта общая память носит название виртуальной (моделируемой).
Читайте также: