Кэш-память процессора
•Это сверхоперативная ассоциативная память. Сверхоперативная – существенно быстрее оперативной. Ассоциативная – данные извлекаются не по адресу, а по другим признакам (содержимому ячейки).
•Затребованные процессором данные сохраняются в кэше, чтобы их можно было использовать при повторных запросах. Когда процессору требуются данные, он сначала обращается к кэш-памяти, и только тогда, когда там отсутствуют нужные данные, происходит обращение к оперативной памяти. Данные, которые долго не используются, заменяются новыми данными.
•Чем больше размер кэш-памяти, тем большая вероятность, что необходимые данные находятся там. Поэтому высокопроизводительные процессоры имеют большие объемы кэш-памяти.
Кэш-память
•В основе использования кэш-памяти (не только кэш-памяти процессора) лежат 2 принципа:
1.Принцип локальности программ. Обращение к памяти носит не случайный характер. Все данные программы лежат в одном месте памяти.
2.Принцип временной локальности. При считывании данных из памяти можно предположить с высокой степенью вероятности, что в ближайшем будущем она обратится к этим данным.
Кэш-память процессора
•Первого уровня - выполняется на одном кристалле с процессором и имеет объем порядка несколько десятков Кбайт.
•Второго уровня - выполняется на отдельном кристалле, близком к процессору, с объемом в сто и более Кбайт.
•Третьего уровня - выполняется на отдельных быстродействующих микросхемах с расположением на материнской плате и имеет объем один и больше Мбайт.
Регистры процессора
Регистры процессора – самая быстрая память (быстрее кэша). Доступ к регистру – по номеру (адресу).
Регистры процессора
Общего назначения
•Доступны для программиста несистемных программ.
•Могут хранить промежуточную информацию, в частности индексы массивов.
Специальные
|
|
|
|
|
Для управления |
|||
Для управления |
|
|||||||
программой |
|
внешними |
||||||
|
|
|
|
|
устройствами |
|||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||||
|
Отвечают за |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||||
|
состояние |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Отвечают за |
|
|||
|
исполняемой |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
связь |
|
|||
|
программы |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
процессора с |
|
|||
|
(счетчик адресов, |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
внешними |
|
|||
|
регистры флагов |
|
|
|
|
|||
|
результатов, |
|
|
|
устройствами. |
|
||
|
регистр стэка). |
|
|
|
|
|
|
|
Основные параметры процессора
•тактовая частота;
•разрядность;
•рабочее напряжение;
•коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты;
•размер кэш-памяти.
Тактовая частота
•Тактовая частота определяет количество элементарных операций (тактов), выполняемые процессором за единицу времени.
•Тактовая частота современных процессоров измеряется в МГц и ГГц.
1 Гц соответствует выполнению одной операции за одну секунду, 1 МГц=106 Гц. 1 ГГц = 103 МГц.
•Чем больше тактовая частота, тем больше команд может выполнить процессор, и тем больше его производительность. Первые процессоры, которые использовались в ПК, работали на частоте 4,77 МГц, сегодня рабочие частоты современных процессоров достигают имеют порядок нескольких ГГц.
Разрядность процессора
Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один такт. Разрядность процессора определяется разрядностью командной шины, то есть количеством проводников в шине, по которой передаются команды. Типичная разрядность современных процессоров равна 32.
Рабочее напряжение процессора
Рабочее напряжение процессора обеспечивается материнской платой, поэтому разным маркам процессоров отвечают разные материнские платы. Рабочее напряжение процессоров не превышает 3 В. Снижение рабочего напряжения разрешает уменьшить размеры процессоров, а также уменьшить тепловыделение в процессоре, что разрешает увеличить его производительность без угрозы перегрева.
Размеры кэш-памяти
• См. слайд 13
Магистральная шина состоит из трех основных шин:
•шина данных;
•адресная шина;
•командная шина.