Кэш прямого отображения

Схема линейности памяти

Байт 0
1	Блок 0
Байт К	Блок 1
К+1
2К	Блок 2
2К+1

Двумерная схема КЭШ памяти:

Блок 0	Байт 0	Байт 1	…	К-1
Блок 1	Байт К	Байт к+1	…	2К-1
Блок 2	Байт 2К	Байт 2к+1	…	3К-1

КЭШ – память прямого отображения делится на строки одинаковой длины (16, 128 и более байт). Байты в горизонтальной последовательности строки имеют длину К=2^к. КЭШ содержит L строк.

ОП разбивается условно на строки, их принято называть блоками. Двухмерная схема ОП (плоская память) делится на модули. Размер КЭШ – n. Трехмерная память получается, если модули расположены параллельно. В такой схеме адрес памяти, состоящий из М ячеек можно представить, состоящий из 3х частей.

N модуля	N блока	N байта
M – N	N - K	K	К – число байт
			M – число модулей

Обмен данными между ОП и КЭШ производится блоками (128Кб). Набор модулей горизонтальными плоскостями разбивается на слои. В каждом слое блоки с одинаковыми номерами внутри модулей(слой n1, все блики n1).

КЭШ – память состоит из двух частей: банка тэгов(каталог) и банка КЭШ’а. Каждой строке банка сопоставлена одна строка каталога. Тэг состоит из двух полей, одно поле номер модуля, второе поле для хранения признака.

V – признак действительности

M – признак модифицированности

Если V = 0, содержимое строки КЭШ не соответствует блоку памяти (пусто).

Когда контроллер обращается к кэш – памяти, он делит адрес на 3 части, А-N модуля, B-N строки, disp – N байта в строке.

Схема использования адреса при обращении к КЭШ

По индексу В контроллер находит нужный тэг и сравнивает адресную часть α со старшей частью адреса А.

Ассоциативный кэш

Способен хранить одновременно любые комбинации блоков. Состоит из двух частей: каталога и банка. Каталог хранит полный адрс блока и смещение слова в блоке. Каталог имеет n входов, адрес строки подается одновременно на все входы и сравнивается с каждой строкой. При совпадении по значению disp в строке отсчитывается смещение. При чтении информации из банка передается в выходной регистр. При записи в обратном направлении.

Схема работы КЭШ’а

В КЭШ вызывается тот блок, к которому произошло обращение. Сначала контроллер ищет свободную строку в банке, куда будет записан новый блок. Если есть строка V = 0, то копируем в нее. Если нет, замещается одна из строк. Выбор производится по анализу R в строках каталога, замещается давно используемая.

В КС используется многоуровневая КЭШ память. L1расположена на одном кристалле с ЦП и емкость 8, 16, 32 Кб. Размер памяти команд и данных фиксирован в раздельном КЭШ’е. В качестве КЭШ первого уровня принимается наборно ассоциативные КЭШ, на 4, 8 и более входов. КЭШ второго уровня как правило расположен вне кристалла. Его емкость 512 кб и более. Это набороно ассоциативный КЭШ. Бывают уровни 3, 4.