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

65606. ФОРМУВАННЯ У МАЙБУТНІХ ЕКОНОМІСТІВ ПРОФЕСІЙНИХ УМІНЬ РОЗВ’ЯЗУВАТИ СИТУАТИВНІ ЗАВДАННЯ 189 KB
  Реформування освітньої галузі у тому числі вищої економічної освіти зумовлене суттєвою трансформацією соціальноекономічної сфери та інноваційними процесами що відбуваються в європейському й світовому освітньому просторі.
65607. ФІЛОСОФСЬКО – ОСВІТНІЙ ВИМІР РАЦІОНАЛЬНОГО ПІЗНАННЯ 274 KB
  Перевизначення статусу раціонального пізнання в системі пізнавальної діяльності людини у зв’язку з розгортанням інформаційної революції та відповідною кризою класичної концепції раціональності разом із виявленням буттєвої небезпечності гіпертрофованої експансії...
65608. Закономірності впливу складу та способу отримання вибухової композиції і полімерного носія на властивості детонуючого хвилеводу 597.41 KB
  Таким чином задачею роботи є виявлення закономірностей що пов’язують склад та будову полімерної оболонки хвилеводу технологічні параметри її одержання та особливості порошків вибухових речовин з функціональними характеристиками ДХ.
65609. ТЕХНОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТОЧНОСТІ ТА ЯКОСТІ ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ ОТВОРІВ ДЕТАЛЕЙ МАШИН З НАПЛАВЛЕННЯМ ВИСОКОВУГЛЕЦЕВИХ ПОКРИТТІВ 9.13 MB
  В багатьох деталях сучасних машин і апаратів отвори складають до 70% оброблюваних поверхонь. Від їх властивостей та точності в значній мірі залежить якісне виконання службового призначення та надійність всього механізму.
65610. УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТОКАРНОЇ ОБРОБКИ ДЕТАЛЕЙ З ВАЖКООБРОБЛЮВАНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ ЗАСТОСУВАННЯ МОТС 5.84 MB
  Їхній сприятливий вплив на процес різання пов'язаний в основному із зниженням температури в зоні різання та зменшенням тертя між робочими поверхнями ріжучого інструменту стружкою що виникає та обробленою поверхнею.
65611. ЕЛЕКТРОТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ВИСОКОВОЛЬТНИХ ТА НАДВИСОКОВОЛЬТНИХ КАБЕЛІВ З ПОЛІМЕРНОЮ ІЗОЛЯЦІЄЮ 3.5 MB
  Можливість прокладання нових кабелів без додаткового підігрівання при низьких температурах і відсутність в них екологічно шкідливих рідких компонентів спрощують технологію будівництва та ремонту кабельних ліній електропередачі...
65612. ЕКОНОМІЧНИЙ МЕХАНІЗМ ФОРМУВАННЯ ДОХОДІВ НАСЕЛЕННЯ В РЕГІОНАХ ТА НАПРЯМИ ЙОГО ВДОСКОНАЛЕННЯ 3.56 MB
  У сучасних умовах необхідно активно мобілізувати внутрішні резерви стабільного соціальноекономічного розвитку регіонів країни у тому числі ті що пов’язані з формуванням сукупних доходів населення як одного з можливих інвестиційних...
65613. ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСУ ЕКСТРАГУВАННЯ ХМЕЛЮ ЗА ДОПОМОГОЮ НИЗЬКОЧАСТОТНИХ МЕХАНІЧНИХ КОЛИВАНЬ У ПИВОВАРНОМУ ВИРОБНИЦТВІ 366.5 KB
  Низька ефективність більшості існуючих способів вилучення цільових компонентів із рослинної сировини з високою ступінню її подрібнення викликана недосконалістю екстракційної апаратури оскільки дрібнофракційна сировина або виготовлена...
65614. Функціонування та розвиток ринку освітніх послуг у системі регіональних ринків 350.5 KB
  Європейський вектор розвитку українського суспільства формування елементів економіки знань визначають специфіку суспільних трансформацій в усіх сферах людської діяльності траєкторію зміни процесів відтворення трудового потенціалу країни в механізмах...