Типы кэш памяти

Если каждая строка ОЗУ имеет только одно фиксированное место, на котором оно может находится в КЭШ памяти, то это –КЭШ память с прямым отображением.

Недостатки:

КЭШ используется неэффективно (записали информацию из 0-го адреса, потом информацией из 1000-го адреса перезаписали содержимое выделенной строки КЭШа, при этом часть КЭШа осталась пустой)

Достоинства:

Быстрый поиск

КЭШ память полностью ассоциативна,если каждая строка ОЗУ может располагаться в любом месте КЭШ памяти.

Недостатки:

Возрастает время доступа

Достоинства:

Увеличивается эффективное использование объёма

Если каждая строка ОЗУ может находиться по ограниченному количеству мест в КЭШ памяти, то это – множественно-ассоциативная (многоканальная) КЭШ память.

Механизмы замещения строк в КЭШ памяти

• Механизм FIFO;

• Random;

• LRU(многоканальная память).

Количество КЭШ попаданий в современных компьютерах составляет 95%-99% (не зависит особо от объёма ОП)

Структура КЭШ памяти

Рисунок 6 - Структура КЭШ памяти

2⁷– множество;

2²– направление;

2⁴– строка 16 байт.

ТЕГ– старший 21 разряд адреса.

Сравнение на достоверность информации идёт параллельно считыванию информации из памяти, но проходит быстрее

Способы реализации кэширования

1. Сквозная запись

2. Обратная запись

При чтении информации: сквозная и обратная запись работают одинаково.

При записи информации:

• Для сквозной: одновременно с записью в КЭШ память происходит запись в ОП

• Для обратной: информация в ОП обновляется, лишь при вытеснении данной строки из КЭШ памяти.

Достоинство:

Сквозной: в ОП и КЭШе одна и та же информация (одинаковые версии)

Недостатки:

Сквозной: занятые шины.

Обратной: в ОП и КЭШе могут находится разные данные

9. Прерывания и исключения в МПС. Функционирование микропроцессора при обработке прерываний и исключений. Таблица векторов прерываний. Дескрипторная таблица прерываний.

Прерывание– изменение естественного порядка выполнения программы, связанная с необходимостью реакции компьютера на работу внешних устройств, а так же на ошибки и особые ситуации возникающие при работе программ. При этом вызывается специальная программа «Обработчик прерываний», которая специфична для каждой возникшей ситуации, после завершения которой продолжается прерванная программа.

Запросы аппаратныхпрерываний возникаютасинхронноработе МП исвязаны с работой внешних устройств(мышь, HDD, и т.д.)

Программныезапросы прерываний –связаны с особыми ситуациями при работе программы (отсутствие страниц в ОП, переполнение и т.д.), что не может предвидеть программист. Либо наличие в программе командыINT n– используется для вызова функций ОС, либо BIOS, которые поддерживают работу с внешними устройствами.

Нарушения- обнаруживаются до возникновения фактической ошибки, например, отсутствие страницы в ОП. После обработки нарушения, программа продолжает с рестарта «виноватой команды».

Ловушка– обнаруживается после окончания «виноватой команды». После его обработки выполнение программы продолжается со следующей команды.

Авария(выход из процессора) – столь серьёзная ошибка, что часть контекста программы теряется и её дальнейшее продолжение невозможно. Программа снимается с обработки