2.4.2 Группо-ассоциативный способ
Так же как и в предыдущем случае, ОП разбивается на сегменты, КЭШ разбивается на сектора. Сегменты и сектора разбиваются на равные блоки, число блоков в секторе и сегменте совпадают. i-ый блок сегмента ОП может располагаться только в i-ом блоке некоторого сектора КЭШ. Но в отличии от предыдущего случая, в одном секторе могут располагаться блоки, относящиеся к различным сегментам. В связи с этим, каждый блок снабжен адресной частью, в которой записывается номер сегмента, к которому принадлежит этот блок. Бит присутствия отсутствует.
При выдачи исполнительно адреса сначала выделяются средние разряды, которые указывают номер адресуемого блока. В каждом секторе КЭШ помечаются блоки с указанным номером. Для выделенных блоков анализируются их адресные части на предмет совпадения со старшими разрядами исполнительного адреса, который указывает номер сегмента.
Если для какого-то блока адресная часть совпала со старшими разрядами исполнительного адреса, то это означает, что адресуемый блок находится в КЭШ, и к нему производится обращение со стороны ЦП по чтению или по записи. При обращении по записи выделяют признаковый обмен и сквозную запись. При сквозной записи информация параллельно пишется в адресуемый блок КЭШ и ОП. При признаковом обмене каждый блок дополнительно снабжен битом изменения. При записи информация заносится только лишь в блок КЭШ, и соответствующий бит изменения устанавливается равным единице.
В том случае, если адресная часть не совпала ни для одного из блоков со старшим разрядами исполнительного адреса, то это означает, что адресуемый блок в КЭШ отсутствует. Требуется вытеснение одного из блоков с аналогичным номером из КЭШ и на его место подкачка адресуемого блока. При вытеснение блока по определенному алгоритму определяется какой блок будет вытесняться . Если используется признаковый обмен, то анализируется бит изменения. Если бит изменения равен единице, то предварительно этот блок переписывается в ОП. После этого адресуемый блок записывается в КЭШ. Старшие разряды исполнительного адреса записываются в адресную часть адресуемого блока. При сквозной записи блок и номер сегмента сразу же записываются в КЭШ.
Расширением группо-ассоциативного способа является ассоциативный способ организации.
2.4.3 Ассоциативный способ
i-ый блок ОП может быть помещен на место j-го блока КЭШ памяти. В одном секторе могут находиться блоки, относящиеся к разным сегментам.
Адресная часть каждого блока содержит номер сегмента и номер блока. При выдаче ЦП исполнительного адреса выделяются сразу средние и старшие его разряды и проверяются с адресными частями каждого из блоков КЭШ – производится ассоциативный поиск.
Раздел 3. Выполнение команд в центральном процессоре (цп)
3.1 Основные узлы цп
Центральным процессором (ЦП) называется устройство, которое предназначено для обработки данных под управлением выполняемой программы.
Основные узлы центрального процессора:
АЛУ – арифметико-логическое устройство
УУ – устройство управления
УР – управляющие регистры
СчК – счётчик команд
РК – регистр команд
РОНы – регистры общего назначения
Вспомогательные блоки
блок связи ЦП и ОП
система прерывания
блок контроля и диагностики
и т. д.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ)
Предназначено для непосредственной обработки данных над числами с фиксированной точкой и с плавающей точкой, а также для выполнения операций двоично-десятичной арифметики, логических операций, текстовых данных.
Различают:
однофункциональные АЛУ – отдельный блок АЛУ выполняет один тип операций;
многофункциональные АЛУ –один блок АЛУ выполняет несколько типов операций.
одноразрядные;
многоразрядные – в основе одноразрядный сумматор;
Устройство управления (УУ)
Предназначено для выработки управляющих сигналов, под воздействием которых выполняются команды ЭВМ.
По способу организации различают:
микропрограммные УУ
аппаратные УУ (схемная реализация, УУ с жесткой логикой).
Управляющие регистры (УР)
СчК (счётчик команд) – хранит адрес следующей выполняемой команды.
РК (регистр команд) – хранит текущую выполняемую команду.
Регистры общего назначения (РОНы)
РОНы – программно-адресуемые регистры, предназначенные для хранения операндов, результатов, а также ряда вспомогательной информации, используемой при вычислении адреса (база, индекс).