10. Полностью ассоциативная кэш-память.

Полностью ассоциативное отображение позволяет загрузку любого блока ОП в любую строку кэш-памяти. Логика управления кэш-памяти выделяет в адресе ОП два поля: поле тега и поле слова. Поле тега совпадает с адресом блока основной памяти. Для проверки наличия копии блока в кэш-памяти логика управления кэша должна одновременно проверить теги всех строк на совпадение с полем тега адреса, для чего тег должен хранится в ассоциативной памяти тегов. Логика работы такой кэш-памяти приведена на рис.4.12. Ассоциативный КЭШ гораздо сложнее, чем кэш прямого отображения, так как требуется проверка n элементов кэш-памяти, чтобы узнать, есть ли там нужная строка. Наибольшая сложность возникает при необходимости замены строк кэш-памяти.

Ассоциативное отображение обеспечивает гибкость при выборе строки для вновь записываемого блока. Принципиальный недостаток – необходимость использование дорогостоящей ассоциативной памяти.

11. Постоянное запоминающее устройство

Во многих случаях информация должна сохраняться, даже если питание отключено, т.е. ЗУ должно быть энергонезависимым. Запись информации в энергонезависимую память называется программированием, при этом, запись информации является более сложной, чем чтение.

По возможности программирования различают:

• микросхемы, программируемые при изготовлении (масочные ПЗУ) –ROM. Данные записываются в ПЗУ в процессе производства. Для этого изготовляется трафарет с определенным набором битов. Трафарет накладывается на фоточувствительный материал, а затем открытые (или закрытые) части поверхности вытравливаются. Единственный способ изменить программу в ПЗУ - поменять всю микросхему. Преимущество: имеет самое высокое быстродействие (время доступа 30-70 нс);

• микросхемы, программируемые однократно после изготовления перед установкой в целевое устройство (прожигаемые ПЗУ, программируются на специальных программаторах) – PROM (Programmable ROM) или ППЗУ (программируемые ПЗУ). Многие программируемые ПЗУ содержат массив крошечных плавких перемычек. Можно пережечь определенную перемычку, если выбрать нужную строку и нужный столбец, а затем приложить высокое напряжение (12-26 вольт). PROM имеет аналогичные параметры с ROM, используется для хранения кодов BIOS и в графических адаптерах. Как и масочные, эти микросхемы практически нечувствительны к электромагнитным полям, рентгеновскому облучению, несанкционированное изменение их содержимого в устройстве исключено;

• микросхемы, стираемые и программируемые многократно, РПЗУ (репрограммируемые ПЗУ) или EPROM (Erasable PROM –стираемые ПЗУ). EPROM можно не только программировать в условиях эксплуатации, но и стирать с него информацию. Если кварцевое окно в данном ПЗУ подвергать воздействию сильного ультрафиолетового света в течение 15 минут, то все биты установятся в 1. Данный тип ПЗУ можно использовать многократно, для перепрограммирования используются специальные программаторы. Время доступа 50-250нс, объём микросхем 128-256 Кбайт. Используется для BIOS как на системных платах, так и в адаптерах;

• электрически стираемые микросхемы EEPROM. Стирание информации с EEPROM производится посредством импульсов (длительность импульса стирания более десятка микросекунд, напряжение стирания 10-30в). Для перепрограммирования микросхемы не требуется специального аппарата, микросхемы EEPROM в 64 раза меньше микросхем EPROM, но работают они в два раза медленнее. Более современный тип EEPROM – флэш-память. Стирание во флэш-памяти производится сразу для целой области (блоками или полностью всей микросхемой), что значительно повышает производительность в режиме записи. Время доступа при чтении 35-200 нс, стирание информации 1-2 сек. Программирование (запись байта) порядка 10мкс, объём - десятки мегабайт. Недостаток: флэш-память изнашивается после 10000 стираний.