Лекции по интеллектуальным системам / ИЕРАРХИЯ ПАМЯТИ

Иерархия памяти

В конвейерной системе имеется ряд структур памяти, кроме фиксаторов:

Основная

Локальная или кэш-память

Регистровые файлы.

Упорядочены по убыванию объема, и по увеличению скорости.

Эти структуры выполняют различные функции:

а) Основная память. Должна содержать файлы данных, быстродействие согласующихся с требованиями конвейеров.

б) Лок-память. Согласовывают быстродействие конвейеров и основной памяти, временно хранит данные, которые передаются между ними.

в) Регистровые файлы. Встраиваются в конвейер и принимают участие во временной организации работы и передаче данных между отдельными ступенями.

Основная память

Содержит большинство данных и программ и наиболее видима программисту.

Два основных свойства:

1. Объем

2. Скорость доступа.

Основная память состоит из модулей, содержащих фиксированное число слоев, и только к одному из них может быть осуществлен доступ в данный момент времени.

Общий объем и скорость доступа можно увеличить путем различных комбинаций модулей.

Вводится новое понятие, характерное для основной памяти. "Запросное отношение" (ЗО), т.е. отношение скорости доступа к скорости синхронизации конвейера. /оно может находиться в пределах от 2:1 до 10:1/.

Часто встречаются системы с запросным отношением 1,25:1, но требуется выполнить операции I\O, поэтому минимальное запросное отношение равно 2:1.

У машин с векторными командами ЗО может быть больше 12:1.

Чаще всего в реальных системах скорость доступа к отдельному модулю памяти меньше требуемой (ЗО).

Чтобы увеличить скорость доступа, и получить требуемое ЗО, делают временный доступ к нескольким модулям памяти.

Для этого используется общая методика, называемая "расслоением памяти".

При расслоении модули упорядочиваются так, чтобы N последовательных адресов памяти i, i+1, i+2,…, i+N-1 приходилось на N различных модулей.

В i-ом модуле памяти будут находиться только те слова, чьи адреса имеют вид kN+1, где 0kM-1. M – число слов в одном модуле.

Можно достичь увеличения в N раз скорости доступа к памяти, по сравнению с отдельным модулем, если обеспечить при ? доступе обращение к данным в ? из модулей, Т.е. одно ? доступ.

Есть несколько способов реализации расслоенных структур.

Большая часть напоминает конвейеры, где "логикой" является доступ к слову в модуле.

Модуль памяти

Рассмотрим два крайних случая расслоения на основе простого модуля памяти.

1 тип

Простое расслоение

Т.е. реализуется доступ к N словам параллельно при ? запросе.

N=2^k M=2^m

M – разряд из (m+k) разрядов адреса рассылаются по всем модулям памяти, а k разрядов определяют какое из N слов читать первым.

Т.е. при ? обращении к памяти считывается N последовательных слов (с адресами iN+j, где 0jN-1).

Эти слова могут быть помещены в фиксатор и при следующем обращении выбраны по шине шириной в 1 слово со скоростью в N раз увеличенной, чем ? доступа к отдельному модулю.

Эта структура идеальна для случая, когда обращение к памяти осуществляется последовательно. Т.е. аналогично выборке вектора или при исполнении последовательных команд.