Билет №14. Организация памяти первого уровня

Память первого уровня – сверхоперативная память. Исторически первым буфером данных в виде сверхоперативной памяти был и является регистры данных. Второй вариант организации буфера – использование кэш-памяти. Кэш-буфер используется как для хранения команд, так и хранения данных. Кэш скрыт от программиста, это обеспечивается специальным механизмом, который обеспечивает автоматический аппаратно-управляемый обмен между ОП и кэш-памятью. Единицей обмена является строка к кэше длиной в тысячу слов. Более крупная единица сокращает частоту обмена с ОП. Регистры общего назначения организуются на основе на основе запоминающих устройств с адресной организацией памяти. Кэш – запоминающее устройство – безадресной организации, с ассоциативной организацией.

Особенности кэш-памяти

1) Способ хранения данных – эксклюзивный и инклюзивный кэш. Инклюзивный – кэш, который хранит данные кэш нижнего уровня внутри кэш верхнего уровня. Эксклюзивный используется в основном в процессора AMD, общий объём кэш, который складывается из кэш каждого уровня.

2) Кэш-контроллер обязан обеспечить когерентность, т.е. согласованность данных в кэш-памяти и основной памяти.

3) Кэширование ячеек основной памяти при чтении и запись в основную память напрямую.

4) Сквозная запись с буферизацией. Записываемые данные попадают в специальный буфер, где они накапливаются и потом общим массивом записываются в ОП.

5) Алгоритм обратной политики записи. Суть: с каждой ячейкой кэш-памяти связывается флаг, если кэшируемая ячейка модифицировалась, то флаг устанавливается в состояние dirty и когда периферийное устройство обращается к памяти, флаг проверяется и данные по необходимости загружаются в ОП.

6) Механизм освобождения кэш. Кэш-память быстро оказывается полностью заполненной и необходим обратный процесс очистки: 1) *, 2)замена блока, который не использовался дольше всех