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

7796. Педагогическое сознание Гербарта (цели, средства) 43 KB
  Педагогическое сознание Гербарта (цели, средства) Педагогическое сознание Гербарта впитало и переработало многие передовые идеи той эпохи французских мыслителей 18 века, немецкой классической философии, филантропистов, Песталоцци, что и позволило ем...
7797. Послереформенные изменения в России (вторая половина 19 века) 27.5 KB
  Послереформенные изменения в России (вторая половина 19 века) Новые условия хозяйственной и общественной жизни пореформенной России настоятельно требовали подготовлённых и грамотных людей. Необходимо было значительно расширить базу народного образов...
7798. Просвещение абсолютизма 41 KB
  Просвещение абсолютизма Просвещённый абсолютизм - политика, проводимая во второй половине XVIII века рядом монархических стран Европы и направленная на устранение остатков средневекового строя в пользу капиталистических отношений. Основы просве...
7799. Развитие системы образования в России в начале 20 века 32 KB
  Развитие системы образования в России в начале 20 века Основным типом школы в России к началу ХХ века, как и раньше, была начальная школа, отличавшаяся пестротой не только по ведомственной принадлежности, но и по срокам и содержанию обучения. Самыми...
7800. Реформы Петра 1 29.5 KB
  Реформы Петра 1. Преобразования в сфере культуры Пётр I изменил начало летосчисления с так называемой византийской эры (от сотворения Адама) на от Рождества Христова. 7208 год по византийской эре стал 1700 годом от Рождества Христова. Однако...
7801. Советская школа в годы ВОВ и послевоенные годы(1941-58гг.) 25 KB
  Советская школа в годы ВОВ и послевоенные годы(1941-58гг.). Война затормозила осуществление всеобщего обязательного семилетнего обучения. Развертыванию всеобщего обучения препятствовали перемещения населения из западных районов в восточные, уход учи...
7802. Советская школа в период с 1921 по 1930гг 25.5 KB
  Советская школа в период с 1921 по 1930гг. По окончании гражданской войны советский народ приступил к мирному строительству, которое осуществлялось в трудных условиях хоз. разрухи и голода. Надо было немедленно восстановить промышленность, поднять с...
7803. Советская школа в период с 1930 по 1940гг 26 KB
  Советская школа в период с 1930 по 1940 гг. Советское правительство принимает ряд постановлений о школе, которые определили ход ее дальнейшего развития, направления в перестройке ее учебно-воспитательной работы, а также новые теоретические достижения...
7804. Советская школа и педагогика в 1945-1964 27 KB
  Советская школа и педагогика в 1945-1964 Реформы коснулись и народного образования. Получили развитие школы рабочей молодежи. Были увеличены масштабы подготовки рабочих через школы фабрично-заводского обучения, ремесленные и железнодорожные уч...