6. Организация кэш памяти

Кэш-память — буфер обмена между медленным устройством хранения данных и более быстрым, который за счет динамического копирования в «быстрое» ЗУ наиболее часто используемой информации из «медленного» ЗУ позволяет, с одной стороны, уменьшить среднее время доступа к данным, а с другой стороны, экономить более дорогую быстродействующую память.

При каждом обращении к основной памяти по физическому адресу просматривается содержимое кэш-памяти с целью определения, не находятся ли там нужные данные:

• если данные обнаруживаются в кэш-памяти, то есть произошло кэш-попадание, они считываются из нее и результат передается источнику запроса;

• если нужные данные отсутствуют в кэш-памяти, то есть произошел кэш-промах, они считываются из основной памяти, передаются источнику запроса и одновременно с этим копируются в кэш-память.

КЭШ память с прямым отображением:

Определяется номер строки, определяется тэг совпадает или нет, если совпадает, определяется столбец и находится нужная ячейка памяти.

1011|0011|101

тэг №стр №стл

Полностью ассоциативный КЭШ:

Просматриваются все строки до тех пор, пока не совпадет тэг, тэг совпал - выбираем нужный столбец и находим совпавшую ячейку памяти.

10110011|101

тэг №стл

Наборно-ассоциативный КЭШ:

10110|011|101

тэг №наб №стл

7. Конструкция и характеристики жестких дисков, интерфейсы жестких дисков, логическая организация диска

Конструкция HDD

Дорожки — концентрические кольцевые области.

Сектор - минимально адресуемая область данных.

Цилиндр — совокупность дорожек, равноотстоящих от центра, на всех рабочих поверхностях пластин жесткого диска.

Формула емкости диска: V=H*C*S*512 (4096), где H - кол-во головок, C - кол-во цилиндров, S - кол-во секторов, 512 - объем одного сектора [байт].

При зонной записи цилиндры разбиваются на группы, которые называются зонами, причем по мере продвижения к внешнему краю диска дорожки разбиваются на все большее число секторов. Во всех цилиндрах, относящихся к одной зоне, количество секторов на дорожках одинаковое. Возможное количество зон зависит от типа накопителя; в большинстве устройств их бывает 10 и более.

Адресация CHS: сектор адресуется по его физическому положению на диске тремя координатами — номером цилиндра, номером головки и номером сектора.

Адресация LBA: При этом способе адресации сектор задается единственным числом — своим абсолютным номером на диске (номером логического блока). V=(HDS*C*H)*SPT+S-1, где CHS - номера цилиндра, головки. сектора, HDS - кол-во головок, SPT - кол-во секторов на треке.

Логическая структура диска:

Логический диск — часть памяти накопителя, рассматриваемая как единое целое для удобства работы, раздел жесткого диска, отформатированный под какую либо файловую систему.

Первый сектор жёсткого диска (сектор 1, головка 0, дорожка 0) содержит так называемую главную загрузочную запись (Master Boot Record = MBR).

(т.е. в первом секторе физического диска размещается главная загрузочная запись, содержащая таблицу разделов из четырех записей (элементов). Каждый элемент дает полную информацию о разделе диска).

IPL1 - программа начальной загрузки, необходимая для распознавания логических разделов диска. За загрузчиком в этом же первом секторе записана таблица разделов, описывающая схему разбиения логических дисков. Эта таблица содержит информацию, позволяющую системе представить физический диск как несколько логических.

Таблица разделов состоит из четырех записей – структур размером 16 байт, соответствующих частям диска, называемых разделами.

Каждая запись имеет информацию о соответствующем разделе:

• тип раздела (NTFS, FAT32);

• активность раздела (т.е. можно ли загружать с него операционную систему);

• расположение раздела, т.е. адреса его начала и конца;

• количество секторов в разделе.

Логическая организация диска: