Наборно-ассоциативное отображение блоков оп на Кэш-память
Такой способ отображения сочетает достоинства прямого и ассоциативного способов и позволяет каждому блоку ОП претендовать на одну из нескольких строк кэш-памяти, объединенных в набор (множество). Можно считать, что в этом случае используется несколько параллельно и согласованно работающих каналов прямого отображения: каждому набору строк КЭШа соответствует жестко заданная группа блоков ОП, а в пределах набора контроллеру кэша по ассоциативному способу приходится выбирать, в какую из строк набора помещать очередной блок данных из ОП. Кэш с наборно-ассоциативным отображением может применяться для построения как первичных, так и вторичных кэшей.
Адрес блока Адрес блока
в ОП (14б) в КЭШе (7б)
|
0 |
20 |
2 |
0
1
2
126
127 |
Блок
258 |
|
Блок 20 |
|
….. |
||||||
|
1 |
258 |
0 |
Блок 32 |
Блок 32 |
||
|
….. |
||||||
|
2 |
3200 |
126 |
Блок 20 |
Блок 258 |
||
|
….. |
||||||
|
… |
….. |
… |
………. |
Блок 1600 |
||
|
….. |
||||||
|
126 |
32 |
1 |
Блок
3200 |
Блок 3200 |
||
|
….. |
||||||
|
127 |
1600 |
127 |
Блок 1600 |
….. |
||
|
….. |
Тег1(14 бит) Тег2(7 бит) (4 бит)
Т е г и Данные
К э ш - п а м я т ь О с н о в н а я п а м я т ь
Рис.6.7
При использовании кэш-памяти возникает две важных группы проблем:
1. Замещение блока в строке кэш-памяти на новый блок ОП при необходимости загрузки последнего в полностью занятую кэш-память. Эта проблема возникает только для ассоциативного и наборно-ассоциативного способов отбражения блоков ОП на строки кэш-памяти. В настоящее время в основном используется два способа замещения блоков ОП в КЭШе:
-
LRU (Least-Recently-Used) – производится замена в кэш-памяти блока ОП, к которому дольше всего не обращались; этот способ требует поддерживать историю обращения к блокам (с помощью счетчиков).
-
FIFO (Fist-in, Fist-out) или обычная очередь – производится замена в кэш-памяти блока ОП, который загружался раньше всех других; это более дешевая, но не столь эффективная стратегия замены блоков в КЭШе по сравнению с LRU-стратегией.
2. Согласование данных в КЭШе и основной памяти.
-
Store through (Write through) – сквозная запись (одновременная запись данного в блок кэша и в блок основной памяти), при этом происходит трата ресурсов и времени на обновление основной памяти. Достоинство: надежный способ согласования данных.
-
Store In (Write back) – обратная запись, обновление блока ОП происходит только при выгрузке строки из КЭШа в ОП. Достоинство - более высокая производительность. Недостаток - временное различие данных в ОП и в КЭШе может привести к конфликтам (проявляется в многопроцессорных компьютерах с общей памятью).