Вход

КЭШ память с прямым распределением

Реферат по программированию
Дата добавления: 23 января 2002
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 79 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу




КЭШ память с прямым распределением


Цель работы: Изучение принципа построения кэш-памяти с прямым распределением.

Введение

Кэш-память - это быстродействующая память, расположенная между центральным процессором и основной памятью. Вместе с основной памятью она входит в иерархическую структуру и ее действие эквивалентно быстрому доступу к основной памяти. В больших универсальных ЭВМ, основная память которых имеет емкость порядка 32-64 Мбайт, обычно используется кэш-память емкость 64-256 Кбайт, т.е. емкость кэш-память составляет порядка 1/1000-1/500 емкости основной памяти, а быстродействие в 5-10 раз выше быстродействия основной памяти.

Кэш-память, состоящая из m слов, сохраняет копии не менее чем m-слов из всех слов основной памяти.

Если копия, к адресу которой был выполнен доступ ЦП, существует в кэш-памяти, то считывание завершается уже при доступе к кэш-памяти. Отметим, что использование кэш-памяти основывается на принципах пространственной и временной локальности. В случае пространственной локальности основная память разбивается на блоки с фиксированным числом слов и обмен данными между основной памятью и кэш-памятью выполняется блоками. При доступе к некоторому адресу центральный процессор должен сначала определить содержит ли кэш-память копию блока с указанным адресом, и если имеется, то определить, с какого адреса кэш-памяти начинается этот блок. Эту информацию ЦП получает с помощью механизма преобразования адресов.

На сложность этого механизма существенное влияние оказывает стратегия размещения, определяющая, в какое место кэш-памяти следует поместить каждый блок из основной памяти.

В зависимости от способа размещения данных основной памяти в кэш-памяти существует три типа кэш-памяти:

  • кэш с прямым отображением (размещением);

  • полностью ассоциативный кэш;

  • множественный ассоциативный кэш.

Кэш с прямым отображением (размещением) является самым простым типом буфера. Адрес памяти однозначно определяет строку кэша, в которую будет помещен блок информации. При этом предполагается, что оперативная память разбита на блоки и каждому такому блоку в буфере отводится всего одна строка.

Рассмотрим механизм кэш-памяти с прямым отображением реализованный в лабораторной работе.

Стратегия размещения и механизм преобразования адресов в кэш-памяти с прямым отображением.

Предположим, что основная память имеет емкость 256 К слов. Для адресации основной памяти используется 18 бит. Пусть размерность блока составляет 16 слов, тогда основная память будет содержать 16384 блока. Восемнадцать разрядов адреса основной памяти тогда можно распределить следующим образом - 14 старших разрядов использовать для адресации блока, а 4 младших - для адресации слова в блоке.

Пусть емкость кэш-памяти равна 2 К слов. Тогда количество блоков в кэш составляет 128. На рис.5 приведена упрощенная функциональная схема кэш-памяти.

Для того чтобы поместить в кэш-память из основной памяти блок с адресом b 4n 0 этот адрес делить на две части:

  • -младшие семь разрядов адреса блока используется для адре сации места хранения блока в кэш-памяти;

  • -старшие семь разрядов (часто называют их "тэг") помещают в специальную память (теговую память), используемую в пос ледствии для чтения из кэш-памяти.

Таким образом, если адрес блока основной памяти равен 3673->111001011001, то в кэш-памяти этот блок будет размещен по адресу 89->1011001.

В данном случае по этому адресу может быть размещен любой из 128 блоков, имеющих семь младших разрядов, эквивалентных числу 89 (1011001).

В этом заключается один из недостатков кэш-памяти с прямым отображением.

Для того чтобы определить, какой именно блок находится в кэш-памяти используется специальная память (тэговая память) емкостью 7*128 слов, куда помещаются семь старших разрядов адреса блока, хранящегося в данное время в кэш-памяти. Адрес размещения которых определяется семью младшими разрядами ( в нашем примере 89 (1011001)). При доступе к кэш-памяти младшие семь разрядов адреса блока используется в качестве адреса тэговой памяти, откуда считывается значение тэга (семь старших разрядов адреса блока). Если считанный тэг и поступивших семь старших разрядов блока совпадают, то это означает, что требуемый блок хранится в кэш-памяти и из памяти данных выполняется чтение слова, адрес которого указан в четырех младших разрядах полного адреса.


Вывод: Данная лабораторная работа проведена в соответствии с методическим указанием, представленным в виде текстового файла в приложении к обучающей программе. На данной лабораторной работе я изучил принципы построения КЭШ - памяти с прямым распределением. Весь процесс обучения производился с помощью программы расположенной на ЭВМ.

© Рефератбанк, 2002 - 2017