Въпреки, че кеша е невидима за операционната система, тя взаимодейства с хардуера, свързани с паметта. Освен това, много от принципите, използвани в виртуални схеми с памет се прилага и за кеш паметта.
обосновка
Когато изпълнението на всяка инструкция цикъл на процесора най-малко веднъж достъп до паметта, за да се вземе проба команда. Често това се случи на няколко пъти, може да има случаи, при която множество повторни посещения, при която извлича операнди и / или резултати се съхраняват. Скоростта, с която процесор изпълнява инструкции, ограничена от паметта време има достъп. В продължение на години, това ограничение е значителен проблем, защото на постоянна разликата между скоростта на процесора и скоростта на достъп до основната памет - скоростта на процесора се увеличава по-бързо от скоростта на достъп до паметта. Постоянно трябваше да се търси компромис между скорост, цена и качество. В идеалния случай, основната памет ще трябва да бъдат направени на същата технология като регистър на време цикъл памет е съпоставим време на цикъла на процесора. Въпреки това, тази стратегия води до много високи разходи. Разтворът беше да се използва принципът на локализация, в което между процесора и основната памет се поставя с малък капацитет на паметта и по-бързо време за достъп, а именно - кеш.
Кеш работи:
Фиг. 1.16. Cache и основната памет
Фиг. 1.17. Структурата на кеш паметта и основната памет
Фиг. 1.18. За четене от кеша
Вътрешното устройство на кеша
- размер на кеша;
- размер на блока;
- картографиране функция;
- Смяната алгоритъм;
- напише стратегия.
С тази функция, тъй като размерът на кеш паметта, ние вече са запознати. Оказва се, че дори сравнително малка кеш може да окаже значително въздействие върху производителността на компютъра. Друг важен параметър е размерът на блок, който определя част стойност данни, които се изпращат от основната памет на кеша. Чрез увеличаване на размера на блока, в съответствие с принципа на локализация на заявления е повишаване на ефективността на търсенето, тъй като кеш паметта получава по-полезни данни. Въпреки това, има определен лимит, отвъд която търсите ефективността започва да намалява. Това се случва, когато вероятността от използване на нови чете данните става по-малка, отколкото вероятността от повторно използване на данните, които трябва да бъдат отстранени от кеша, за да направи място за новия блок.
Когато четете нова функция картографиране кеш блокови данни определя какво място ще бъде заделен за този блок. При разработването на тази функция, два фактора, които налагат определени ограничения върху него е необходимо да се вземат под внимание. На първо място, когато четете единица вероятно ще замени друг блок в кеш паметта. Бих искал да го направи по такъв начин, че да се сведе до минимум вероятността да възникне нужда от подмяна на устройството в близко бъдеще. по-гъвкава функция за картографиране, толкова повече възможности за разработване на такава смяна алгоритъм, което би позволило да се увеличи ефективността на търсене. На второ място, с повишаването на гъвкавостта на функциите на индикаторите, трябва да станат по-сложни схеми, които усещат присъствието в кеш паметта на информация, необходима и за да се гарантира неговото търсене.
При зареждането на блоковете в кеша в крайна сметка идва момент, когато всички слотове са пълни и ново звено трябва да бъдат записани на пространството, заемано от някое друго място. Избор на блока се извършва в съответствие с алгоритъма за подмяна. което ограничава функцията за картографиране. В този случай, би било желателно да се отстрани точно звеното, което вероятно няма да бъде необходимо в близко бъдеще. Въпреки че не може да бъде надеждно определена, доста ефективна стратегия е да се замени устройството, на което най-дългото бездействие. Тази стратегия се нарича политиката на скорошното използване на блока (поне-наскоро използван - LRU). За да се определи използването на блокове, необходими, съответстваща хардуер реализира механизъм.
Преди промяната да бъде записан в основната памет на старите си съдържание на съдържанието на слота за кеш. Случаи, когато трябва да изпълните напишете операции са дефинирани стратегия за запис. Един такъв ограничаващи случаи е, когато запис се провежда във всяка актуализация блок. В друг случай, записът се извършва само в замяна на новия блок. Подобна стратегия намалява броят на операциите за запис в паметта, но в основния блок памет съдържа остаряла информация, която може да доведе до грешки в работата на многопроцесорни и директен достъп с памет от входно-изходни модули.
Свързани статии