0

Министерство образования российской федерации

Московский Государственный Институт Электроники и Математики

(Технический Университет)

Кафедра вычислительных систем и сетей

РАЗМЕЩЕНИЕ ДАННЫХ В КЭШ-ПАМЯТИ. ПОЛНОСТЬЮ АССОЦИАТИВНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Организация ЭВМ, комплексов и систем».

Москва 2001

Составители: канд.техн.наук, доцент И.Е.Сафонова

ст.преподаватель С.В.Жарков

УДК 681.325

Размещение данных в кэш-памяти, полностью ассоциативное распределение: Методические указания к лабораторным работам по курсу «Организация ЭВМ, комплексов и систем» /Московский государственный институт электроники и математики; Сост.: И.Е.Сафонова, С.В.Жарков. М., 2001 - 22 с.

Данная лабораторная работа направлена на изучение моделирования размещения данных в кэш-памяти.

Для студентов 4 курса факультета АВТ и технических факультетов, изучающих курс «Организация ЭВМ, комплексов и систем».

ISBN

Введение

Процессор

Кэш-память

Основная память

Рис.1 Расположение кэш-памяти.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Необходимо провести моделирование размещения данных в кэш-памяти. Стратегия размещения блоков в кэш-памяти - полностью ассоциативное распределение. В результате работы необходимо построить графики зависимости числа совпадений кэша от размера блока (при различных объемах оперативной и кэш-памяти) и по ним подобрать оптимальный размер блока.

Теоретические сведения Принцип действия кэш-памяти

Быстродействующая память малой емкости, расположенная между процессором и основной памятью, называется кэш-памятью. Она предназначена для повышения производительности больших ЭВМ. Желательно, чтобы основная память, используемая процессором, обеспечивала его функционирование с максимальным быстродействием. Однако быстродействующая память обычно является дорогостоящей, поэтому повышать быстродействие всей основной памяти большой емкости экономически невыгодно. Такую память предлагается реализовать с помощью быстродействующей памяти малой емкости

Кэш-память располагают между процессором и основной памятью. В нее помещаются текущие программы и данные, хранящиеся в основной памяти. При выполнении программы процессор сначала передает адресный сигнал в кэш-память, с помощью которого можно осуществить считывание-запись. Наличие этого адреса в кэш-памяти называется совпадением кэша, а отсутствие - несовпадением. В случае совпадения кэша выполнение программы можно осуществить непосредственным обращением только к кэш-памяти. При возникновении сигнала несовпадения кэша выполнение команды приостанавливается и осуществляется обмен содержимым кэш-памяти и основной памяти. Отношение числа совпадений к общему числу обращений к памяти называется коэффициентом эффективности поиска. Если этот коэффициент достаточно высокий, большую часть времени при выполнении программы обращение осуществляется к кэш-памяти, что эквивалентно использованию быстродействующей основной памяти. Емкость кэш-памяти обычно составляет несколько процентов емкости основной памяти. Этого достаточно для того, чтобы получить коэффициент эффективности поиска для основных программ свыше 95%.