Современные высокопроизводительные компьютеры


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.

Все термины, которые были определены раньше могут быть использованы и для кэш-памяти, хотя слово "строка" (line) часто употребляется вместо слова "блок" (block).

На рис. 7.1 представлен типичный набор параметров, который используется для описания кэш-памяти.

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)
(2-22 такта синхронизации)
Доля промахов (miss rate)1%-20%
Размер кэш-памяти4 Кбайт - 16 Мбайт

Рис. 7.1. Типовые значения ключевых параметров для кэш-памяти рабочих станций и серверов.

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

1. Где может размещаться блок 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).


    Начало  Назад  Вперед



    Книжный магазин