Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Slides_OEVM_final

.pdf
Скачиваний:
31
Добавлен:
13.03.2015
Размер:
8.93 Mб
Скачать

Лекция 8. Внутренняя память: структурная организация п/п ЗУ

Способы повышения быстродействия ИС памяти

DDR SDRAM, обеспечивающая двойную скорость передачи данных (DDR – Double или Dual Data Rate), в которой за один такт осуществляются две передачи данных по переднему и заднему фронтам каждого синхроимпульса.

251

© С. Г. Мосин, 2007

Лекция 8. Внутренняя память: организация cache-памяти

Специфика современных ВС

Неравномерный рост производительности различных компонентов компьютера (процессор −, память ↓).

Пути решения:

1)использование быстродействующей элементной базы;

2)применение специальных структурных решений.

252

© С. Г. Мосин, 2007

Лекция 8. Внутренняя память: организация cache-памяти

Cache-память (кэш-память)

Промежуточная память недоступна для программы

(никак не может быть адресована машинными командами).

Центральный

 

 

 

кэш-память

 

 

 

Оперативная

 

 

 

 

 

 

процессор

 

 

 

 

 

 

память

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

передача

передача

слова

 

слова

253

© С. Г. Мосин, 2007

Лекция 8. Внутренняя память: организация cache-памяти

Структура

 

 

 

 

 

кэш-память

оперативная память

Номер

тэг

строка

Адрес

Слово

строки

памяти

0

 

 

0

Блок

1

 

 

1

 

 

(К слов)

...

 

 

2

 

 

 

с - 1

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

Длина строки (К слов)

 

 

кэш-память:

2n - 1

 

с строк по К слов

оперативная память:

© С. Г. Мосин, 2007

 

М = 2n / K блоков, с << M 254

Лекция 8. Внутренняя память: организация cache-памяти

Алгоритм чтения слова из кэш-памяти

 

Начало

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запросить в ОП

 

 

 

 

Получить адрес

 

 

 

 

 

блок с Addr

 

 

 

 

Addr от ЦП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выделить

 

 

 

 

Блок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

строку кэш для

 

 

 

 

с Addr в

 

 

 

 

нового блока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кэш?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Загрузить блок

 

 

Передать в ЦП

 

 

Извлечь слово

 

 

из ОП в строку

 

 

слово по адресу

 

 

и передать его

 

 

 

 

 

 

 

кэш-памяти

 

 

 

Addr

 

 

в ЦП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

255

© С. Г. Мосин, 2007

Выполнено

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 8. Внутренняя память: организация cache-памяти

Функциональные характеристики

1.Объем кэш

-дороговизна,

-достаточный объем,

-чем больше объем, тем сложнее схема адресации и медленнее работа,

-конструктивные ограничения.

256

© С. Г. Мосин, 2007

Лекция 8. Внутренняя память: организация cache-памяти

Функциональные характеристики

2. Метод отображения (поиск соответствия между строками кэш и блоками ОП)

-прямое отображение (за каждым блоком ОП закрепляется фиксированная строка кэш)

Выбор номера строки кэш: i = j mod m,

где j номер блока в ОП, m общее количество строк в кэш.

Младшие w бит идентифицируют слово, старшие s бит определяют один из 2s блоков в ОП (s-r номер тэга и r номер строки, который однозначно задает m = 2r строк кэш).

257

© С. Г. Мосин, 2007

Лекция 8.

Внутренняя память:

 

 

организация cache-памяти

 

 

 

прямое

 

 

 

кэш-память s + w

 

 

 

отображение

 

адрес в памяти

оперативная

 

тэг данные

+: просота

тэг # строки

# слова

0

 

память

 

s - r

r

w

Слово

 

W0

Блок 0

 

 

реализации;

 

 

 

 

W1

 

 

s - r

 

W2

 

 

 

 

: неэффек-

 

 

 

...

 

W3

 

 

схема

w

j

 

...

 

 

 

Слово

s

 

тивное

сравнения

 

W4j

 

 

 

Блок j

 

 

 

w

W(4j+1)

 

 

есть в кэш

использование

 

 

W(4j+2)

 

 

 

 

 

 

 

...

 

W(4j+3)

 

 

 

 

 

M-1

 

 

строк кэш.

 

 

 

 

...

 

 

 

 

Слово

 

 

 

 

 

 

 

 

© С. Г. Мосин, 2007

 

нет в кэш

 

 

258

 

 

 

 

 

Лекция 8. Внутренняя память: организация cache-памяти

2. Метод отображения (поиск соответствия между строками кэш и блоками ОП)

-ассоциативное отображение (любой блок ОП может быть загружен в любую строку кэш)

Тэг все старшие разряды кода адреса. Происходит разрыв

жесткой связи между блоком ОП и определенной строкой кэш, т.е. любой блок может оказаться в любой строке.

Для поиска в кэш-памяти затребованного слова необходимо одновременно (параллельно) сравнивать тэги всех слов со старшими разрядами кода адреса.

259

© С. Г. Мосин, 2007

Лекция 8.

Внутренняя память:

 

 

организация cache-памяти

 

 

 

 

ассоциативное

 

адрес в памяти

кэш-память

s + w

 

 

 

отображение

 

тэг

данные

оперативная

 

 

+: отсутствие

тэг

# слова

 

 

0

 

память

 

s

 

w

 

 

Слово

 

W0

Блок 0

жесткой связи

 

 

 

 

 

 

W1

между

 

 

s

 

...

 

W2

 

... ...

w

 

 

W3

 

 

 

 

 

номерами

 

 

 

 

 

 

 

схема

 

 

 

j

 

...

 

 

 

 

 

Слово

s

 

строки кэш и

сравнения

 

 

W4j

 

 

 

 

Блок j

 

 

 

 

 

 

W(4j+1)

блока ОП;

 

есть в кэш

 

 

w

 

 

...

 

W(4j+2)

 

 

 

 

 

: сложность

 

 

 

 

M-1

 

W(4j+3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

схемы

 

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

Слово

 

 

управления.

 

 

нет в кэш

 

 

 

 

260

© С. Г. Мосин, 2007

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]