
- •1.Основные термины и понятия.
- •Системы обработки данных
- •2.Основные факторы,
- •3.Определяющие принципы организации эвм
- •2 Фактор
- •3 Фактор
- •Типы компьютеров
- •Одноразовые компьютеры
- •Микроконтроллеры
- •Игровые компьютеры
- •Персональные компьютеры
- •Серверы
- •Комплексы рабочих станций
- •Мэйнфреймы
- •Структурная организация компьютера.
- •Система команд
- •2 Организация системных шин в компьютере
- •2.1 Передача данных в компьютере
- •Шины бывают следующих типов:
- •Параллельные шины
- •Последовательные шины
- •2.2 Общая шина
- •2.3 Системные шины fsb, qpi и HyperTransport
- •2.4 Шина pci
- •2.5 Шина pci Express
- •2.6 Последовательные шины Serial ata и usb
- •3 Организации памяти в эвм
- •3.1 Иерархическая организация памяти и принцип локальности ссылок
- •3.2 Взаимодействие процессора и различных уровней памяти
- •3.3 Адресная память
- •Латентность памяти и тайминги [20]
- •3.4 Ассоциативная память
- •3.5 Организация кэш-памяти
- •3.5.2 Типы кэш-памяти
- •Кэш с прямым отображением
- •Полностью ассоциативный кэш
- •Множественно-ассоциативный кэш
- •3.5.4 Дисковая кэш-память
- •3.7 Целостность данных
- •Методы обеспечения целостности данных:
- •3.8. Когерентность данных в мультипроцессорных системах
- •3.9. Эксклюзивная и инклюзивная организация кэш-памяти
- •3.4 Ассоциативная память
- •Р и с. 3.4. Ассоциативная память
- •3.5 Организация кэш-памяти
- •3.5.2 Типы кэш-памяти
- •К эш с прямым отображением
- •3.5.3 Множественно-ассоциативная четырехканальная кэш-память процессора i486
- •3.5.4 Дисковая кэш-память
- •Магнитные диски
- •Дискеты
- •Паралельные вычислительные сиситемы
- •Матричная система
- •Векторно - конвейерный принцип обработки данных
- •Прогнозирование ветвлений
- •Многопроцессорные архитектуры
- •Многомашинные вс
- •Системы с массовым параллелизмом
- •Кластерные системы
- •Многоядерная архитектура (Multicore)
- •Проблемы Multicore
Полностью ассоциативный кэш
В полностью ассоциативной памяти любая строка ОП может находиться в любой строке кэш-памяти и входить при этом в любые комбинации с другими строками.
К
омбинационные
схемы сравнения СС1-СС4 (рис. 3.7) одновременно
анализируют все теги строк, находящихся
в кэше в данный момент, и сравнивают их
с адресом, поступившим с шины 3.7.
Полностью ассоциативная кэш-память
адреса от процессора.
При кэш-попадании найденная строка считывается в шину данных ШД.
При кэш-промахе происходит замещение строки в кэш-памяти на требуемую строку, находящуюся в ОП.
Преимущество данной памяти в высокой скорости считывания. Недостаток - сложность аппаратной реализации. Поэтому полностью ассоциативная кэш-память чаще всего используется в специализированных буферах, таких, как буфер адресов переходов, с небольшим объемом строк.
Множественно-ассоциативный кэш
Этот вид памяти является промежуточным между двумя вышерассмотренными типами памяти. В нем сочетаются простота кэша с прямым отображением и скорость ассоциативного поиска.
Кэш-память делится на непересекающиеся подмножества строк.
Каждая строка основной памяти может попадать в любое место только одного подмножества кэша.
Для поиска подмножеств используется прямое отображение, а для поиска внутри подмножества используется полностью ассоциативный поиск.
Число строк в подмножестве кэша определяет число входов (портов) самого кэша.
Р
Если 2n строк кэша разбивается на 2S непересекающихся подмножеств, то S младших разрядов оперативной памяти показывают, в каком из подмножеств (индексов) должен вестись ассоциативный поиск.
Старшие N-S разрядов адреса основной памяти являются тегами.
Для рисунка 3.8 имеем S=1.
Физический адрес 1011, выработанный процессором, разделяется на индекс 1, равный младшему разряду, и тег 101.
По индексу выбирается второе подмножество строк в кэш-памяти, а затем происходит ассоциативный поиск среди тегов строк выбранного подмножества.
Найденная строка 11 с тегом 101 передается в шину данных ШД.
Ассоциативный поиск производится одновременно по всем тегам с помощью комбинационных схем сравнения СС1 и СС2.
3.5.4 Дисковая кэш-память
Идея кэширования распространена и на другие устройства компьютера. В первую очередь это касается жестких дисков.
Возможны два варианта:
операционная система использует часть оперативной памяти в качестве кэша дисковых операций для внешних устройств, не обладающих собственной кэш-памятью, в том числе жестких дисков, flash- памяти и гибких дисков;
используется отдельная дисковая кэш-память объемом от 8 до 64 Мбайт.
Во втором случае контроллер дисковой кэш-памяти пересылает между ОП и винчестером файлы, содержащие сектора или дорожки диска.
Устройства чтения CD/DVD/BD-дисков также кэшируют прочитанную информацию для ускорения повторного обращения.
3Применение кэширования внешних накопителей обусловлено следующими факторами:
скорость доступа процессора к оперативной памяти во много раз больше, чем к памяти внешних накопителей;
некоторые блоки памяти внешних накопителей используются несколькими процессами одновременно, и имеет смысл прочитать блок один раз, а затем хранить его копию блока в оперативной памяти для всех процессов.
Дисковая кэш-память использует ассоциативный принцип поиска данных, а также обнаружение тройных и исправление двойных ошибок.