рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Принципы работы кэша

Принципы работы кэша - раздел Компьютеры, Обзор компьютерных систем Кэш Предназначен Для Того, Чтобы Приблизить Скорость Доступа К Памяти К Макси...

Кэш предназначен для того, чтобы приблизить скорость доступа к памяти к максимально возможной, и в то же время обеспечить большой объем памяти по цене более дешевых типов полупроводниковой памяти. Эта концепция представлена на рис. 1.16. Итак, наряду с относительно большой и более мед­ленной основной памятью у нас есть кэш, обладающий меньшей емкостью, но и меньшим временем доступа. В кэше хранится копия фрагмента основной па­мяти. Когда процессор пытается прочесть слово из памяти, выполняется про­верка на наличие этого слова в кэше. Если оно там есть, слово передается про­цессору. Если же его там нет, в кэш считывается блок основной памяти, со­стоящий из слов с определенными адресами. Вследствие локализации обращений при считывании в кэш блока данных, содержащего одно из требуе­мых слов, последующие обращения к данным с высокой вероятностью тоже будут выполняться к словам из этого блока.

 

 

На рис. 1.17 показана структура основной памяти и кэша. Основная па­мять состоит из 2n адресуемых слов, каждое из которых характеризуется своим уникальным n-битовым адресом. Предполагается, что вся память со­стоит из определенного количества блоков фиксированной длины, в каждый из которых входит К слов. Таким образом, всего имеется М =2n блоков. Кэш состоит из С слотов, по К слов в каждом. При этом количество слотов намного меньше количества блоков (С<<К)4. Некоторое подмножество блоков основной памяти хранится в слотах кэша. Если нужно прочесть из памяти слово из какого-то блока, которого нет в кэше, то этот блок передается в один из слотов кэша. Из-за того, что блоков больше, чем слотов, нельзя закрепить за каждым блоком свой слот. Поэтому каждый слот должен содер­жать дескриптор, идентифицирующий хранящийся в нем блок. В роли деск­риптора обычно выступает число, состоящее из старших битов адреса, и по нему происходит обращение ко всем адресам, которые начинаются этой по­следовательностью битов.

Рассмотрим простой пример, в котором адреса состоят из шести битов, а де­скрипторы — из двух. Дескриптор 01 указывает на то, что в слоте находится блок, в который входят следующие адреса: 010000, 010001, 010010, 010011, 010100, 010101, 010110, 010111, 011000,011001, 011010, 011011, 011100, 011101, 011110, 011111.

На рис. 1.18 показана блок-схема операции чтения слова из памяти. Процессор генерирует адрес слова, которое нужно прочесть. Если это слово хранится в кэше, оно передается процессору. В противном случае блок, со­держащий это слово, загружается в кэш, и слово передается процессору по­сле загрузки блока в кэш.

 

 

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Обзор компьютерных систем

Таблица Классы прерываний Программнное прерывание Прерывание по таймеру Прерывание... Прерывания в основном предназначены для повышения эффективности ра боты Например большинство устройств ввода вывода...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Принципы работы кэша

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Обзор компьютерных систем
1.1. Основные элементы 1.2. Регистры процессора 1.3. Исполнение команд 1.4. Прерывания 1.5. Иерархия запоминающих устройств 1.6. Кэш 1.7. Техно

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
На макроуровне компьютер состоит из процессора, памяти и устройств вво­да-вывода; при этом каждый компонент представлен одним или несколькими модулями. Чтобы компьютер мог выполнять свое основное п

РЕГИСТРЫ ПРОЦЕССОРА
В процессоре имеется набор регистров, представляющих собой область па­мяти быстрого доступа» но намного меньшей емкости, чем основная память. Регистры процессора выполняют две функции.

Регистры, доступные пользователю
К доступным регистрам пользователь может обращаться с помощью команд машинного языка. К этим регистрам, как правило, имеют доступ все програм­мы — как приложения, так и системные. Обычно среди дост

Управляющие регистры и регистры состояния
Для контроля над работой процессора используются различные регистры. В большинстве машин эти регистры в основном не доступны пользователю. Неко­торые из них могут быть доступны для машинных команд,

ИСПОЛНЕНИЕ КОМАНД
Программа, которую выполняет процессор, состоит из набора хранящихся в памяти команд. В простейшем виде обработка команд проходит в две стадии: процессор считывает (выбирает) из памяти, а затем зап

Выборка и исполнение команды
В начале каждого цикла процессор выбирает из памяти команду. Обычно адрес ячейки, из которой нужно извлечь очередную команду, хранится в про­граммном счетчике (PC), Если не указано иное, после извл

Функции ввода-вывода
До сих пор мы рассматривали операции компьютера, управляемые процес­сором, основное внимание обращая на взаимодействие процессора и памяти. О роли компонентов ввода-вывода было упомянуто лишь вскол

Прерывания и цикл команды
Благодаря прерываниям во время выполнения операций ввода-вывода процес­сор может быть занят обработкой других команд. Рассмотрим ход процесса, пока­занный на рис. 1.5,б. Как и в предыдущем с

Множественные прерывания
До сих пор нами рассматривался случай возникновения одного прерывания. Представим себе ситуацию, когда может произойти несколько прерываний. На­пример, программа получает данные по коммуникационной

Многозадачность
  Бывает, что для эффективного использования процессора одних прерываний недостаточно. Обратимся, например, к рис. 1.9,6. Если время, которое требуется для выполнения операций ввода-в

ИЕРАРХИЯ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Конфигурация памяти компьютера в основном определяется тремя пара­метрами: объем, быстродействие, стоимость. Вопрос об объеме решить не так просто. Какой большой ни была бы па­мять, все ра

Обоснование
При выполнении каждого цикла команды процессор по крайней мере один раз обращается к памяти, чтобы произвести выборку команды. Часто это происходит повторно, причем возможны случаи нескольких повто

Внутреннее устройство кэша
В данной книге внутреннее устройство кэша подробно не рассматривается. В этом разделе кратко перечислены лишь основные его элементы. В дальнейшем читатель сможет убедиться, что при изучении устройс

Программируемый ввод-вывод
  Когда процессору при выполнении программы встречается команда, связанная с вводом-выводом, он выполняет ее, передавая соответствующие команды контроллеру ввода-вывода. При программи

Ввод-вывод с использованием прерываний
Проблема программируемого ввода-вывода состоит в том, что процессор должен долго ждать, пока контроллер ввода-вывода будет готов читать или при­нимать новые данные. Во время ожидания процессор долж

Прямой доступ к памяти
Хотя ввод-вывод, управляемый прерываниями, более эффективен, чем про­стой программируемый ввод-вывод, он все еще занимает много процессорного времени для передачи данных между памятью и контроллеро

Локализация
Основой для повышения производительности двухуровневой памяти являет­ся принцип локализации, о котором шла речь в разделе 1.5. Основной постулат состоит в том, что последовательные обращения к памя

Функционирование двухуровневой памяти
Принцип локализации может быть использован для разработки схемы двух­уровневой памяти. Память верхнего уровня (Ml) имеет меньшую емкость, она быст­рее, и каждый ее бит дороже по сравнению с памятью

Производительность
Рассмотрим некоторые параметры, характеризующие механизм двухуровневой Памяти. Сначала рассмотрим стоимость, которая выражается следующим образом:  

Реализация стека
Стек — это упорядоченный набор элементов, причем при обращении к нему можно получить доступ лишь к одному из элементов. Этот элемент называется вершиной стека. Число элементов стека (его дли

Вызов процедуры и возврат из нее
Общепринятым методом управления вызовами процедур и возвратами из них является использование стека. При обработке вызова процессор помещает в стек адрес возврата. При возврате из проц

Реентерабельные процедуры
Реентерабельная (повторно входимая) процедура является весьма полезной концепцией, особенно успешно применяемой в многопользовательских и много­задачных системах. Реентерабельной называется процеду

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги