Согласование содержимого кэш-памяти и ОП. Стратегии записи в кэш-памяти

В процессе вычислений:

1. ЦП может записывать информацию, обновляя тем самым содержимое кэш-памяти.

2. Многие УВВ напрямую обмениваются информацией с ОП.

Проблемная ситуация: содержимое строки кэша и соответствующего блока ОП перестает совпадать.

Способы устранения:

= первой причины – методы обновления ОП (стратегии записи):

- сквозная запись (write through);

- обратная запись (write back);

= второй причины – два приема:

- ввод информации в ОП с параллельным обновлением содержимого кэш-памяти;

- «прямой» доступ к ОП только через кэш-память.

Сквозная запись:

1. Обновляется слово, хранимое в ОП.

2. Если в кэш-памяти существует копия этого слова, то она также обновляется.

3. Если нужная копия в кэш-памяти отсутствует, то возможны варианты:

- из ОП в кэш-память пересылается блок, содержащий обновленное слово (сквозная запись с отображением);

- пересылка блока не производится (сквозная запись без отображения).

Свойства:

+ содержимое строк кэш-памяти всегда соответствует содержимому блоков ОП;

+ при замещении строки удаляемый блок не требуется возвращать в ОП;

+ достаточно прост в реализации;

- эффект от использования кэш-памяти (сокращение времени доступа) в отношении к операциям записи отсутствует. Информация записывается в кэш-память и в специальный буфер FIFO. Запись в ОП производится из буфера; ЦП не ожидает ее окончания. ЦП полностью освобождается от работы с ОП. Своевременное «опустошение» заполненного буфера обеспечивает логика управления.

Обратная запись:

Слово заносится только в кэш-память. Если соответствующей строки в кэш-памяти нет, то:

- Нужный блок пересылается из ОП.

- Выполняется запись в кэш-память.

Перед замещением строка сохраняется в ОП.

Свойства:

+ ЦП может многократно изменять копию блока ОП без обращения к последней;

- нарушение когерентности.

Модификация метода - метод флаговой обратной записи: при модификации строки кэша устанавливается связанный с ней бит изменения (флаг), при замещении строка кэш-памяти переписывается в ОП, если ее флаг установлен в 1. Это способствует повышению эффективности.

Метод обратной записи в среднем на 10% эффективнее метода сквозной записи, однако имеет бОльшие аппаратные затраты.

Однако, т.к. операции записи составляют небольшую долю всех операций, различие по быстродействию между рассмотренными методами невелико