37. Обеспечение целостности информации в эвм и стратегии замены блоков в кэш-памяти.

Какой блок в кэш надо заменить при промахе на новый, т.е. ка­кую строку следует освободить, определяется стратегией замены или алгоритма перемещения. Наибольшее распространение полу­чил LRU - алгоритм, по которому выбирается строка, к которой дольше всего не производились обращения. При относительно большом количестве каналов (строк в множестве) прибегают к некоторому упрощению - алгоритму псевдоLRU. Последний для че­тырех строк в четырехканальном ассоциативном кэше позволяет принимать решение, используя всего 3 бита. Возможно также применение алгоритма замещения FIFO, или даже случайного замещения, что проще, но менее эффективно.

38. Алгоритмы управления заменой в кэш-памяти.

Поведение кэш-контроллера при выполнении записи в память, когда запрашиваемый блок находится в некоторой строке кэша, определяется его алгоритмом. Существует два основных метода записи данных из кэша в ОП: сквозная запись WT (Write Through) и обратная запись WB (Write Back).

Метод WT предусматривает выполнение каждой записи в кэшированный блок, одновременно и в строку кэша и в основную па­мять. При этом образуются достоверные данные и в строке кэша, и в ОП. Процессору при каждой записи приходится выполнять отно­сительно длительную процедуру записи в ОП. Алгоритм метода достаточно прост в реализации и легко обеспечивает целостность данных за счет постоянного совпадения данных в кэше и в ОП. При использовании этого алгоритма нет необходимости хранения при­знаков присутствия и модификации. Будучи достаточно простым в реализации этот алгоритм не обеспечивает минимизации обраще­ний к ОП. Существуют варианты этого алгоритма с применением отложенной буферированной записи, при которой данные в ОП переписываются через FIFO-буфер во время свободных циклов шины памяти.

Метод WB позволяет уменьшить количество запись на шине ОП. Если блок памяти, в который должна производиться запись, отображен в кэше, то физическая память сначала будет произведе­на в эту строку кэша, и она отмечается как грязная (dirty), или мо­дифицированная, т.е. требующая выгрузки в ОП. Только после выгрузки (записи в ОП) строка становится чистой (clean). Эта вы­грузка контроллером может откладываться до наступления крайней необходимости (обращение кэшированному блоку другим абонен­том) или выполняется в свободное время после модификации стро­ки. Т.е. при каждом чтении из ОП осуществляются две пересылки между кэш - ОП. Если учесть, что запись информации в память производится реже по сравнению с чтением (приблизительно 30% от общего числа обращений к памяти занимает запись), то реальное различие по быстродействию для двух методов записи невелико. Чтобы исключить непроизводительное копирование в ОП тех бло­ков, которые не были модифицированы, не отмечены как грязные, используется бит модификации. Запись в ОП производится, если бит модификации установлен.