Виды кэшей

Большинство современных микропроцессоров для компьютеров и серверов имеют как минимум три независимых кэша: кэш инструкций для ускорения загрузки машинного кода, кэш данных для ускорения чтения и записи данных и буфер ассоциативной трансляции (TLB) для ускорения трансляции виртуальных (математических) адресов в физические, как для инструкций, так и для данных. Кэш данных часто реализуется в виде многоуровневого кэша (L1, L2, L3).

Когерентность кэшей. Механизмы Когерентность кэшей процессоров: все процессоры получают одинаковые значения одних переменных в любой момент времени. Когерентность = согласованность состояния памяти ВС. Для уменьшения нагрузки на шину процессорам придаётся локальная кэш-память. Данные могут находиться в нескольких кэшах одновременно, подвергаясь модификациям. Требуется обеспечивать согласованное состояние общей памяти. Изменения в кэш-памяти одного процессора должны отражаться в памяти всех.

Когерентность с использованием справочника (directory) Информация о состоянии блока физической памяти содержится только в одном месте, называемом справочником (физически справочник может быть распределен по узлам системы).

Когерентность с использованием отслеживания (snooping) Каждый кэш, который содержит копию данных некоторого блока физической памяти, имеет также соответствующую копию служебной информации о его состоянии. Централизованная система записей отсутствует. Обычно кэши расположены на общей (разделяемой) шине и контроллеры всех кэшей наблюдают за шиной (просматривают ее) для определения того, не содержат ли они копию соответствующего блока.

Перехват (snarfing) Когда из какого-либо одного кэша данные переписываются в оперативную память, контроллеры остальных получают сигнал об этом изменении ("перехватывают" информацию об изменении данных) и, если необходимо, изменяют соответствующие данные в своих кэшах.