52. Классификация субъектов и объектов доступа.

13 Билет

13. Кэширование данных. Принципы работы. Согласование данных при кэшировании.

Кэш-память – способ совместного функционирования двух типов запоминающих устройств (ЗУ). Данный способ позволяет уменьшить среднее время доступа к данным за счёт копирования данных из более медленного ЗУ (основная память) в более быстрое.

Принцип работы:

Кэш-память – совокупность записей обо всех загруженных из основной памяти элементах. Записи включают:

• значение элемента данных;

• адрес, который этот элемент имеет в основной памяти;

• проверка действительности данных (для алгоритма замещения данных. Признак модификации, признак действительности данных).

Схема функционирования кэш-памяти:

При каждом обращении к основной памяти по физическому адресу просматривается содержимое кэш-памяти с целью определения, не находятся ли там нужные данные. Кэш-память не является адресуемой, поэтому поиск нужных данных осуществляется по значению поля адреса. Далее возможен один из двух вариантов развития событий:

·        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.

Временная локальность – после обращения к какому-либо адресу в оперативной памяти существует высокая вероятность того, что в ближайшее время произойдёт обращение к этому же адресу. • Следствие: в кэш обязательно записываются данные, расположенные по запрашиваемому адресу

Пространственная локальность – после обращения к какому-либо адресу в оперативной памяти существует высокая вероятность того, что в ближайшее время произойдёт обращение к соседним адресам. • Следствие: в кэш записываются данные, расположенные по запрашиваемому и соседним адресам.

Вытеснение данных из кэшпамяти –

• Если данные не изменялись, то запись объявляется свободной путём сброса признака действительности.

• Если данные изменялись, то происходит их копирование в основную память и запись объявляется свободной.

• Сброшенное значение признака действительности позволяет заносить в эту запись новые данные.

Согласование данных в кэше и основной памяти:

При записи данных в основную память просматривается кэш, если в кэше эти данные отсутствуют, то запись идёт только в основную память. (речь про перезаписывание!)

Сквозная запись – запись проводится и в кэш, и в основную память.

Обратная запись – запись проводится только в кэш и устанавливается признак модификации. Выгрузка модифицированных данных может осуществляться в первую очередь во время замещения или в фоновом режиме.

33. Семафоры, мьютексы.

Мьютекс – переменная, которая может находиться в одном из двух состояний: блокированном или неблокированном.

Мьютекс отличается от семафора тем, что только владеющий им поток может его освободить, т.е. перевести в открытое состояние. Мьютексы - это семафорный механизм для организации взаимного исключения. Основное назначение - организация взаимного исключения для потоков из одного и того же или из разных процессов.

Семафор – примитив синхронизации процессов и потоков, в основе которого лежит счётчик, над которым можно производить две атомарные операции: увеличение и уменьшение значения на единицу, при этом операция уменьшения для нулевого значения счётчика является блокирующейся. Служит для построения более сложных механизмов синхронизации и используется для синхронизации параллельно работающих задач, для защиты передачи данных через разделяемую память (память, видимая более чем одному процессу).