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

49895. Система мотивації та оцінка організаційної поведінки 272 KB
  Методи поліпшення параметрів роботи. Технології роботи за персоналом. Протягом історії намагаються віднайти шляхи оптимізації використання людських ресурсів шляхом залучення інтелектуального психічного і фізичного потенціалу кожного окремого індивіда до роботи над досягненням цілей встановлених спільнотою людей залежно від домінуючих в даній спільноті потреб і мотивів які є рушійною силою її розвитку. Результати такої оцінки та прогнозування можуть виступити основою технологій роботи з персоналом які переслідують мету певним чином...
49896. Строение барабанной перепонки и ее роль в слуховой функции. Особенности барабанной перепонки у ребенка 13.66 KB
  Барабанная перепонка отделяет наружный слуховой проход от среднего уха и представляет собой тонкую упругую пластинку, покрытую со стороны слухового прохода тонким наружным слоем кожи (эпидермисом), а со стороны среднего уха — слизистой оболочкой.
49897. Организация и тактика тушения пожара на объекте оптовой торговой базы площадью 10000 м2 2.64 MB
  Прогнозирование возможной обстановки и расчетсил и средств для ограничения развития пожара8 Расчет сил и средств для тушения пожара. Исходные данные: Вариант 103 Номер учебного дела 5 Номер варианта расписания выезда 3 Номер варианта водоснабжения 3 Разряд СПТ 1 Место возникновения горения 17 Время возникновения пожара τ1 17:24 ч мин Время сообщений о нём в пожарную охрану τ2 17:39 ч. мин Площадь...
49898. Вырожденные случаи в бинарном поиске 134.5 KB
  тобы найти элемент 4 в таком дереве нужно пройти по всему дереву. Очень остроумное решение поддержания бинарного дерева в удобном для поиска виде было предложено в 1962 г. двумя советскими математиками Адельсоном-Вельским и Ландисом. Метод требует лишь добавления одного поля в каждый узел и никогда не использует более
49899. Нарушения нервно-мышечного механизма голосообразования. Параличи и парезы лицевых и гортанных мышц 14.63 KB
  Выпадение функции групп мышц (чаще парных) обычно является следствием перенесенных острых воспалительных процессов слизистой гортани, в которые был вовлечен и мышечный аппарат. Больные жалуются на повышенную утомляемость голоса.
49900. Расчет потенциометрических датчиков 610.5 KB
  Основными этапами расчета по этой методике являются: I Определение основных конструктивных параметров каркаса и обмотки; 2 Расчет электрических параметров обмотки; 3 Расчет температурного режима датчика. К схемным или электрическим параметрам относятся: U напряжение питания датчика; Rn общее сопротивление обмотки потенциометра; удельное сопротивление материала провода; lmx максимальная относительная погрешность нагруженного датчика. Названные параметры связаны между собой следующими соотношениями: Для инженерных расчетов...
49901. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СРЕДНЕЙ СТОИМОСТИ ЖИЛОЙ НЕДВИЖИМОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЙРОСЕТИ 382.5 KB
  Принципы и методы прогнозирования и оценки недвижимости. Методы оценки недвижимости основанные на сравнении рыночной информации Методы оценки недвижимости основанные на анализе затрат.
49902. Искусственный нейрон. Алгоритм обратного распространения 467.33 KB
  Нейронные сети обратного распространения – это мощнейший инструмент поиска закономерностей, прогнозирования, качественного анализа. Такое название – сети обратного распространения (back propagation) они получили из-за используемого алгоритма обучения, в котором ошибка распространяется от выходного слоя к входному, т.е. в направлении...
49903. Расчёт конденсатора паровой турбины 840 KB
  Расчет поверхностного конденсатора Тепловой расчет конденсатора Гидравлический расчет конденсатора Расположение трубок в конденсаторе