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

14077. Ярослав Стельмах. «Химера лісового озера, або Микитькозавр з Юрківки». Урок з української літератури 28 KB
  УРОК № 57 Тема.Я. Стельмах Химера лісового озера або Микитькозавр з Юрківки. Мета:ознайомити учнів із новими пригодами двох друзів; прищеплювати інтерес і любов до читання художньої літератури; розвивати навички виразного читання уміння фантазувати передбачати
14078. Ярослав Стельмах. «Химера лісового озера...». Урок з української літератури 30 KB
  УРОК № 58 Тема.Я. Стельмах. Химера лісового озера. Мета:ознайомити учнів із кульмінацією та розв’язкою твору; розвивати навички виразного читання переказу виділення найнапруженіших епізодів у творі висловлення власної думки щодо прочитаного; виховувати почуття ...
14081. Куля. Площа поверхні та обєм кулі 76.5 KB
  УРОК № 59 геометрія 9 клас Тема уроку. Куля. Площа поверхні та об'єм кулі. Мета уроку: повторення приведення в систему й розширення відомостей про кулю сферу площу поверхні та об'єм кулі; формування вмінь учнів знаходити площі поверхонь і об'єми куль. Тип уроку: ком...
14082. Сценарий дружинного мероприятия «От Святой Руси до Великой России» 20.85 KB
  Сценарий дружинного мероприятия От Святой Руси до Великой России Цель: Вызвать чувство гордости за свою Родину. Задачи: формирование стремления к победе гармонии совершенства физического и духовного начала; сплочение коллектива; воспитание
14083. Тарас Шевченко. «Тече вода з-під явора» 44.5 KB
  УРОК № 60 Тема.Т. Шевченко. Тече вода зпід явора. Мета:пригадати основні відомості про поета ознайомити з ліричним твором допомогти усвідомити його красу; розвивати навички виразного читання аналізу віршів; образне асоціативне мислення; виховувати любов до рідн
14084. Тарас Шевченко. «Тече вода з-під явора». Виразне читання вірша напам’ять 35.5 KB
  УРОК № 61 Тема. Т. Шевченко. Тече вода зпід явора. Виразне читання вірша напам’ять. Мета: закріпити навички учнів виразного усвідомленого читання поезії напам’ять; розвивати пам’ять акторські здібності; виховувати естетичні почуття. Обладнання: портрет письменник...
14085. Костянтин Малицька. «Чом, чом, чом, земле моя...» 33 KB
  УРОК № 62 Тема.К. Малицька. Чом чом чом земле моя.... Мета:ознайомити учнів із життям та творчістю письменниці допомогти їм зрозуміти ліричність і красу віршапісні; розвивати навички виразного читання визначення головної думки та художніх засобів твору вміння вис