20537

КЭШ память с прямым распределением

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Владимир 2000 Цель работы: Изучение принципа построения кэшпамяти с пря мым распределением. Введение Кэшпамять это быстродействующая память расположенная между центральным процессором и основной памятью. В больших универсальных ЭВМ основная память которых имеет емкость порядка 3264 Мбайт обычно используется кэшпамять емкость 64256 Кбайт т.

Русский

2013-07-31

32 KB

4 чел.

Министерство образования Российской Федерации

Владимирский государственный университет

Кафедра УИТЭС

Лабораторная работа N8

КЭШ память с прямым распределением

Выполнил : ст. гр. УИ-198

Есин Г.Н..

                              Проверил : Андреев И.А.             

Владимир 2000

    Цель работы: Изучение принципа построения кэш-памяти с пря-

мым распределением.

Введение

   Кэш-память -  это  быстродействующая память,  расположенная

между центральным процессором и основной памятью.  Вместе с  ос-

новной памятью  она  входит в иерархическую структуру и ее дейс-

твие эквивалентно быстрому доступу к основной памяти.  В больших

универсальных ЭВМ, основная память которых имеет емкость порядка

32-64 Мбайт,  обычно  используется  кэш-память  емкость   64-256

Кбайт, т.е.  емкость  кэш-память составляет порядка 1/1000-1/500

емкости основной памяти,  а быстродействие в 5-10 раз выше быст-

родействия основной памяти.

    Кэш-память, состоящая из m слов,  сохраняет копии не  менее

чем m-слов из всех слов основной памяти.

    Если копия,  к адресу которой был выполнен доступ  ЦП,  су-

ществует в кэш-памяти, то считывание завершается уже при доступе

к кэш-памяти. Отметим, что использование кэш-памяти основывается

на принципах пространственной и временной локальности.  В случае

пространственной локальности основная память разбивается на бло-

ки  с  фиксированным  числом слов и обмен данными между основной

памятью и кэш-памятью выполняется блоками. При доступе к некото-

рому  адресу центральный процессор должен сначала определить со-

держит ли кэш-память копию блока с  указанным  адресом,  и  если

имеется,  то  определить,  с какого адреса кэш-памяти начинается

этот блок. Эту информацию ЦП получает с помощью механизма преоб-

разования адресов.

    На сложность этого механизма существенное влияние оказывает

стратегия размещения,  определяющая,  в  какое  место кэш-памяти

следует поместить каждый блок из основной памяти.

    В зависимости  от способа размещения данных основной памяти

в кэш-памяти существует три  типа кэш-памяти:

    кэш с прямым отображением (размещением);

    полностью ассоциативный кэш;

    множественный ассоциативный кэш.

    Кэш с  прямым  отображением  (размещением)  является  самым

простым типом буфера.  Адрес памяти однозначно определяет строку

кэша,  в которую будет помещен блок информации. При этом предпо-

лагается,  что оперативная память разбита на блоки и каждому та-

кому блоку в буфере отводится всего одна строка.

    Рассмотрим механизм кэш-памяти с прямым отображением реали-

зованный в лабораторной работе.

Стратегия размещения и механизм преобразования адресов в кэш-памяти с прямым отображением.

    Предположим, что основная память имеет емкость 256 К  слов.

Для адресации основной памяти используется 18 бит. Пусть размер-

ность блока составляет 16 слов,  тогда основная память будет со-

держать 16384 блока. Восемнадцать разрядов адреса основной памя-

ти тогда можно распределить следующим образом - 14 старших  раз-

рядов использовать для адресации блока,  а 4 младших - для адре-

сации слова в блоке.

    Пусть емкость  кэш-памяти равна 2 К слов.  Тогда количество

блоков в кэш составляет 128. На рис.5 приведена упрощенная функ-

циональная схема кэш-памяти.

    Для того чтобы поместить в кэш-память  из  основной  памяти

блок с адресом b 4n 0 этот адрес делить на две части:

    -младшие семь разрядов адреса блока используется для  адре-

    сации места хранения блока в кэш-памяти;

    -старшие семь разрядов (часто называют их "тэг") помещают в

    специальную память  (теговую  память),  используемую в пос-

    ледствии для чтения из кэш-памяти.

    Таким образом,  если  адрес  блока  основной  памяти  равен

3673->111001011001, то в кэш-памяти этот блок будет размещен  по

адресу 89->1011001.

    В данном случае по этому адресу может быть  размещен  любой

из 128 блоков, имеющих семь младших разрядов, эквивалентных чис-

лу 89 (1011001).

    В этом  заключается один из недостатков кэш-памяти с прямым

отображением.

    Для того  чтобы  определить,  какой именно блок находится в

кэш-памяти используется специальная память (тэговая память)  ем-

костью 7*128 слов,  куда помещаются семь старших разрядов адреса

блока, хранящегося в данное время в кэш-памяти. Адрес размещения

которых определяется  семью младшими разрядами ( в нашем примере

89 (1011001)).  При доступе к кэш-памяти младшие  семь  разрядов

адреса блока используется в качестве адреса тэговой памяти,  от-

куда считывается значение тэга  (семь  старших  разрядов  адреса

блока). Если  считанный  тэг и поступивших семь старших разрядов

блока совпадают,  то это означает, что требуемый блок хранится в

кэш-памяти и  из  памяти данных выполняется чтение слова,  адрес

которого указан в четырех младших разрядах полного адреса.

Вывод: Данная лабораторная работа проведена в соответствии с методическим указанием, представленным в виде текстового файла в приложении к обучающей программе. На данной лабораторной работе я изучил принципы построения КЭШ - памяти с прямым распределением. Весь процесс обучения производился с помощью программы расположенной на ЭВМ.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

63045. Одушевленные и неодушевленные имена существительные 19.88 KB
  Образовательные: формировать умения отличать слова отвечающие на вопрос кто от слов отвечающих на вопрос что; учить находить слова в тексте и подбирать их самостоятельно; учиться классифицировать одушевленные и неодушевленные имена существительные...
63047. Историография Нового времени 431.5 KB
  Понятие историографии имеет два значения. Узкое понятие – обзор литературы по определенному вопросу в хронологическом плане; эволюция подходов предшественников к той или иной идее. Широкое понятие – развитие исторического знания во всем многообразии его форм. Это научная дисциплина, изучающая историю исторической науки.
63049. Терроризм. Особенности современного терроризма 18.19 KB
  Цель: Ознакомить учащихся особенностями современного терроризма. Дать знания о терроризме и способах сохранения жизни при захвате заложников. Приветствие учащихся проверка готовности детей...
63050. Ліна Костенко. Коротко про письменницю. «Чайка на крижині», «Крила» 31.87 KB
  Розгорнута притчева метафора про глибоке духовне наповнення людини її крилатість що проявляється індивідуально. Крила. Виразне читання віршів Чайка на крижині та Крила. Основна думка: а Нащо крилатим грунт під ногами б Для мене ж той край найкращий де виросли крила мої.
63051. Цифра 0. Складання прикладів за малюнками. Складання і розв’язання прикладів за малюнками в межах 3 1.2 MB
  Повідомлення теми уроку Сьогодні ми з вами потрапимо до казки Колобок але ця казка буде на новий лад. Спекла баба Колобок і поставила на віконце остигати. Зайчик: Колобок Колобок я тебе зїм Колобок: Не їж мене....