А) Организация кэш-памяти

Концепция кэш-памяти возникла раньше чем архитектура IBM/360, и сегодня кэш-память имеется практически в любом классе компьютеров, а в некоторых компьютерах - во множественном числе.

Термины, использующиеся для описания памяти, могут быть использованы и для кэш-памяти, хотя слово "строка" (line) часто употребляется вместо слова "блок" (block).

Например, типовые значения ключевых параметров для кэш-памяти рабочих станций и серверов:

· Размер блока (строки) - 4-128 байт

· Время попадания (hit time) - 1-4 такта синхронизации (обычно 1 такт)

· Потери при промахе (miss penalty)

· (Время доступа - access time)

· (Время пересылки - transfer time) - 8-32 такта синхронизации (6-10 тактов синхронизации) или (2-22 такта синхронизации)

· Доля промахов (miss rate) - 1%-20%

· Размер кэш-памяти - 4 Кбайт - 16 Мбайт

Рассмотрим организацию кэш-памяти более детально, отвечая на четыре вопроса об иерархии памяти.

Б) Размещение блока в кэш-памяти

Принципы размещения блоков в кэш-памяти определяют три основных типа их организации:

• Если каждый блок основной памяти имеет только одно фиксированное место, на котором он может появиться в кэш-памяти, то такая кэш-память называется кэшем с прямым отображением (direct mapped). Это наиболее простая организация кэш-памяти, при которой для отображение адресов блоков основной памяти на адреса кэш-памяти просто используются младшие разряды адреса блока. Таким образом, все блоки основной памяти, имеющие одинаковые младшие разряды в своем адресе, попадают в один блок кэш-памяти, т.е.

(адрес блока кэш-памяти) = (адрес блока основной памяти) mod (число блоков в кэш-памяти)

• Если некоторый блок основной памяти может располагаться на любом месте кэш-памяти, то кэш называется полностью ассоциативным (fully associative).

• Если некоторый блок основной памяти может располагаться на ограниченном множестве мест в кэш-памяти, то кэш называется множественно-ассоциативным (set associative). Обычно множество представляет собой группу из двух или большего числа блоков в кэше. Если множество состоит из n блоков, то такое размещение называется множественно-ассоциативным с n каналами (n-way set associative). Для размещения блока прежде всего необходимо определить множество. Множество определяется младшими разрядами адреса блока памяти (индексом):

(адрес множества кэш-памяти) = (адрес блока основной памяти) mod (число множеств в кэш-памяти)

Далее, блок может размещаться на любом месте данного множества.

Диапазон возможных организаций кэш-памяти очень широк: кэш-память с прямым отображением есть просто одноканальная множественно-ассоциативная кэш-память, а полностью ассоциативная кэш-память с m блоками может быть названа m-канальной множественно-ассоциативной. В современных процессорах как правило используется либо кэш-память с прямым отображением, либо двух- (четырех-) канальная множественно-ассоциативная кэш-память.

Поиск по сайту: