КЕШ пам'ять з прямим розподілом

року міністерство освіти Російської Федерации.

Володимирський державний университет.

Кафедра УИТЭС.

Лабораторна робота N8.

КЕШ пам’ять з прямим распределением.

Виконав: ст. грн. УИ-198.

Есин Г. Н.

Перевірив: Андреев.

И.А.

Володимир 2000.

Мета роботи: Вивчення принципу побудови кеш-пам'яті з пручимым распределением.

Кеш-пам'ять — це швидкодіюча пам’ять, розташована між центральним процесором і основний пам’яттю. Разом з основной пам’яттю вона входить у ієрархічну структуру і його действие еквівалентно швидкому доступу до основний пам’яті. У великих універсальних ЕОМ, основна пам’ять яких має ємність порядку 32−64 Мбайт, зазвичай використовується кеш-пам'ять ємність 64−256 Кбайт, тобто. ємність кеш-пам'ять становить близько 1/1000−1/500 ємності основний пам’яті, а швидкодія в 5−10 разів більше быстродействия основний памяти.

Кеш-пам'ять, що складається з m слів, зберігає копії щонайменше ніж m-слов із усіх слів основний памяти.

Якщо копія, до адресою якої було виконано доступ ЦП, существует в кеш-пам'яті, то зчитування завершується вже за часів доступі до кеш-пам'яті. Зазначимо, що використання кеш-пам'яті грунтується за принципами просторової і тимчасової локальність. Що стосується просторової локальність основна пам’ять розбивається на блокі з фіксованою числом слів та обмін даними між основний пам’яттю і кэш-памятью виконується блоками. При доступі до некоторому адресою центральний процесор повинен спочатку визначити зітримає чи кеш-пам'ять копію блоку із зазначеним адресою, і якщо є, то визначити, від якого адреси кеш-пам'яті починається цього блоку. Цю інформацію ЦП отримує з допомогою механізму преобразования адресов.

На складність цього механізму істотно впливає стратегія розміщення, визначальна, у який місце кеш-пам'яті слід помістити кожен блок з основний памяти.

Залежно від способу розміщення даних основний пам’яті в кеш-пам'яті існує три типу кеш-пам'яті: кеш з прямим відображенням (розміщенням); повністю асоціативний кеш; множинний асоціативний кэш.

Кеш з прямим відображенням (розміщенням) є простим типом буфера. Адреса пам’яті однозначно визначає рядок кешу, на якому буде поміщений блок інформації. У цьому предполагается, що оперативна пам’ять розбита на блоки і кожному такому блоку в буфері припадає лише одна строка.

Розглянемо механізм кеш-пам'яті з прямим відображенням реализованный в лабораторної работе.

Стратегия розміщення акцій і механізм перетворення адрес в кеш-пам'яті з прямим отображением.

Припустимо, основна пам’ять має ємність 256 До слів. Для адресації основний пам’яті використовується 18 біт. Нехай розмірность блоку становить 16 слів, тоді основна пам’ять зітримати 16 384 блоку. Вісімнадцять розрядів адреси основний памяти можна буде розподілити так — 14 старших разрядів використовуватиме адресації блоку, а 4 молодших — для адресации слова в блоке.

Нехай ємність кеш-пам'яті дорівнює 2 До слів. Тоді кількість блоків в кеш становить 128. На див. мал.5 приведено спрощена функциональная схема кэш-памяти.

Щоб розмістити у кеш-пам'ять з основний пам’яті блок з адресою b 4n 0 ця адреса ділити на дві части:

— молодші сім розрядів адреси блоку використовується для адресации місця зберігання блоку в кэш-памяти;

— старші сім розрядів (часто називають їх «тэг ») вміщують у спеціальну пам’ять (теговую пам’ять), яка у селледствии для читання з кэш-памяти.

Отже, якщо адресу блоку основний пам’яті дорівнює 3673->111 001 011 001, то кеш-пам'яті цього блоку буде розміщений по адресою 89->1 011 001.

У разі за цією адресою то, можливо розміщений любой из 128 блоків, мають сім молодших розрядів, еквівалентних числу 89 (1 011 001).

У цьому полягає одне із недоліків кеш-пам'яті з прямим отображением.

Щоб визначити, що саме блок перебуває у кеш-пам'яті використовується спеціальна пам’ять (тэговая пам’ять) їмкісткою 7*128 слів, куди поміщаються сім старших розрядів адреси блоку, що зберігається даний час у кеш-пам'яті. Адреса розміщення яких визначається сім'ю молодшими розрядами (у нашій прикладі 89 (1 011 001)). При доступі до кеш-пам'яті молодші сім розрядів адреси блоку використовують у ролі адреси тэговой пам’яті, відкуди зчитується значення тэга (сім старших розрядів адреси блоку). Якщо лічений тэг і які поступили сім старших розрядів блоку збігаються, це означатиме, що необхідний блок зберігається в кеш-пам'яті і з пам’яті даних виконується читання слова, адресу якого зазначений чотири молодших розрядах повного адреса.

Вывод: Ця лабораторна робота проведена відповідно до методичним зазначенням, поданих у вигляді текстового файла стосовно навчальною програмі. На даної лабораторної роботі я вивчив принципи побудови КЕШ — пам’яті з прямим розподілом. Весь процес навчання проводився з допомогою програми розташованої на ЭВМ.