Принципи організації кеш-пам'яті та стекової пам'яті

на дві частини. Молодші 16 розрядів адреси А15-/40 називають індексом, старші 16 розрядів А31-А16 - ознакою. Ознака пересилається у кеш-пам'ять ознак, яка містить 16 К рядків і має загальну ємність 32 кбайт.

Рис. 5. 30. Структурна схема кеш-пам'яті з прямим відображенням

Для визначення адреси одного рядка кеш-пам'яті ознак треба 14 адресних розрядів А15-А2. Для визначення адреси одного рядка кеш-пам'яті даних потрібно 14 адресних розрядів А15-A2, а для визначення одного байта у рядку - два розряди А1, АО.

У разі потреби зчитування даних із пам'яті процесор звертається спочатку до кеш-пам'яті та перевіряє, чи містить вона відповідні дані. Цей процес відбувається порівнянням ознаки, записаної у кеш-пам'яті ознак, з 16 старшими розрядами адреси, яку процесор виставляє на 32-розрядну шину адреси. Збіг цих величин означає, що у кеш-пам'яті зберігаються потрібні дані. У цьому разі ці дані зчитуються з кеш-пам'яті. Якщо величини не збігаються, то виконується копіювання відповідних даних із оперативної пам'яті у кеш-пам'ять.

Перевагою цього типу кеш-пам'яті є порівняно висока швидкодія, що пояснюється потребою лише в одному порівнянні ознаки зі старшими розрядами адреси ОЗП.

Недоліком кеш-пам'яті з прямим відображенням є виникнення конфліктів у разі, якщо старші 16 розрядів адреси, виставленої процесором, збігаються з ознакою, записаною у кеш-пам'яті ознак, а індекси потрібного блока та рядка у кеш-пам'яті даних не збігаються. Це означає, що рядок у кеш-пам'яті даних, відведений для цієї частини ОЗП, яка визначається старшими 16 адресними розрядами, уже зайнятий. Тому у цьому випадку вміст рядка кеш-пам'яті даних пересилається назад у ОЗП, а у рядок - необхідний чотирибайтовий блок. У результаті збільшується кількість пересилань між кеш-пам'яттю і ОЗП та час обміну інформацією.

Структурну схему повністю асоціативної кеш-пам'яті показано на рис. 5. 31

Рис. 5. 31. Структурна схема повністю асоціативної кеш-пам'яті

У цій схемі усунено недолік кеш-пам'яті з прямим відображенням, оскільки будь-який блок ОЗП може відображатися у будь-якому рядку кеш-пам'яті. У кеш-пам'ять ознак записується 30-розрядна ознака, тобто старші ЗО розрядів А31-А2 адреси чотирибайтового блоку ОЗП. У рядок кеш-пам'яті даних записується чотирибайтовий блок.

Коли кеш-пам'ять не заповнена, блок записується у будь-який вільний рядок. Коли кеш-пам'ять заповнена, блок з ОЗП записується в той рядок кеш-пам'яті даних, до якого було найменше звернень. Недоліки кеш-пам'яті з прямим відображенням усуваються за рахунок додаткового обладнання, призначеного для визначення блока до якого було найменше звернень. При цьому також збільшується час оброблення запитів через необхідність порівняння 30-розрядної адреси та ознаки, записаної у кеш-пам'яті ознак. Максимальна кількість таких порівнянь становить 16 К.

Множинна асоціативна кеш-пам'ять поєднує переваги обох попередніх типів. Рядки цієї кеш-пам'яті об'єднуються в групи по два, чотири і більше (згідно із цим розрізняють дво-, чотиривхідну тощо множинну асоціативну кеш-пам'ять). Структурну схему двовхідної множинної асоціативної кеш-пам'яті показано на рис. 5. 32.

Рис. 5. 32. Структурна схема двовхідної множинної асоціативної кеш-пам'яті

Кеш-пам'ять даних складається з 8 К груп, кожна з яких містить два рядки. Індекс, тобто 16 молодших розрядів адреси ОЗП, адресує байт у кеш-пам'яті даних (13 розрядів адресують одну з 8 К груп,

1 2 3 4 5

Схожі роботи

Реферати

Курсові

Дипломні