24527

Способы отображения оперативной памяти на кэш (случайное, детерминированное, комбинированное отображение)

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Способы отображения оперативной памяти на кэш случайное детерминированное комбинированное отображение. Способы отображения основной памяти на КЭШ. Алгоритмы поиска и замещения данных в КЭШ непосредственно зависят от способа отображения основной памяти на КЭШпамять. При кэшировании данных из оперативной памяти широко используются две основные схемы отображения: случайное и детерминированное отображение.

Русский

2013-08-09

170.7 KB

28 чел.

Вопрос 32. Способы отображения оперативной памяти на кэш (случайное, детерминированное, комбинированное отображение).  

§ 5.4.3. Способы отображения основной памяти на КЭШ.

Алгоритмы поиска и замещения данных в КЭШ непосредственно зависят от способа отображения основной памяти на КЭШ-память.

При кэшировании данных из оперативной памяти широко используются две основные схемы отображения: случайное и детерминированное отображение.

При случайном отображении ячейка оперативной памяти может быть размещена в любом месте КЭШ-памяти. Чтобы можно было найти нужные данные в кэше, они помещаются туда вместе со своим адресом, т. е. тем адресом, который данные имеют в оперативной памяти. При запросе к оперативной памяти, выполняется поиск в КЭШ, критерием которого является адрес оперативной памяти из запроса. Простой перебор при поиске нужных данных в кэше оказывается непригодным из-за недопустимо больших временных затрат.

В КЭШ со случайным отображением используется ассоциативный поиск, при котором сравнение выполняется не последовательно с каждой записью кэша, а параллельно со всеми его записями (рис. 5.17). Признак, по которому выполняется сравнение, называется тегом (tag). В данном случае тегом является адрес данных в оперативной памяти.

Электронная реализация такой схемы приводит к удорожанию памяти, которая существенно возрастает с увеличением объема ЗУ. Поэтому ассоциативная память используется при реализации КЭШ небольшого объёма.

Вытеснение данных из КЭШ происходит, когда вся КЭШ-память заполнена. Выбор данных на выгрузку осуществляется среди всех записей КЭШ. Критерии выбора используются такие же, что и при замещении страниц: выгрузка данных к которым было меньше всего обращений или к которым дольше всего не было обращений.

Рис.5.17. Структура КЭШ со случайным отображением

При детерминированном отображении ячейка оперативной памяти всегда размещается в одном и том же месте КЭШ-памяти. В этом случае кэш-память разделена на строки, каждая из которых содержит определенное количество байт содержимого оперативной памяти и имеет свой номер.

Между номерами строк кэш-памяти и адресами оперативной памяти устанавливается соответствие «один ко многим»: одному номеру строки соответствует несколько (обычно достаточно много) адресов оперативной памяти.

В качестве отображающей функции может использоваться простое выделение нескольких разрядов из адреса оперативной памяти, которые интерпретируются как номер строки кэш-памяти (такое отображение называется прямым). Например, пусть в кэш-памяти может храниться 1024 записи (210=1024), то есть кэш имеет 1024 строки, пронумерованные от 0 до 1023. Тогда любой адрес оперативной памяти может быть отображен на адрес кэш-памяти простым отделением 10 двоичных разрядов (рис. 5.18).

Рис. 5.18. Структура КЭШ с прямым отображением

При поиске данных в кэше используется быстрый прямой доступ к записи по номеру строки, полученному путем обработки адреса оперативной памяти из запроса. Однако поскольку в найденной строке могут находиться данные из любой ячейки оперативной памяти, младшие разряды адреса которой совпадают с номером строки, необходимо выполнить дополнительную проверку. Для этих целей каждая строка кэш-памяти дополняется тегом, содержащим старшую часть адреса данных в оперативной памяти. При совпадении тега с соответствующей частью адреса из запроса констатируется кэш-попадание.

Если же произошел кэш-промах, то данные считываются из оперативной памяти и копируются в кэш. Если строка кэш-памяти, в которую должен быть скопирован элемент данных из оперативной памяти, содержит другие данные, то последние вытесняются из кэша.

Процесс замещения данных в кэш-памяти на основе прямого отображения существенно отличается от процесса замещения данных в кэш-памяти со случайным отображением. Во-первых, вытеснение данных происходит не только в случае отсутствия свободного места в кэше, во-вторых, никакого выбора данных на замещение не существует.

В современных процессорах используют комбинированный способ отображения оперативной памяти на кэш, называемый также ассоциативной памятью со множественным доступом (рис. 5.19). Это позволяет найти компромисс между сравнительно низкой стоимостью кэша с прямым отображением и интеллектуальностью алгоритмов замещения в кэше со случайным отображением. При смешанном подходе произвольный адрес оперативной памяти отображается не на один адрес кэш-памяти (как при прямом отображении) и не на любой адрес кэш-памяти (как при случайном отображении), а на некоторую группу адресов. Все группы пронумерованы аналогично строкам при прямом отображении.

Поиск в кэше осуществляется вначале по номеру группы, а затем в пределах группы путем ассоциативного просмотра всех записей в группе на предмет совпадения старших разрядов адресов оперативной памяти (тэга). При промахе данные копируются по любому свободному месту в группе. При отсутствии свободных мест вытесняется одна из записей в группе аналогично правилам выбора при замещении страниц: выгрузка данных к которым было меньше всего обращений или к которым дольше всего не было обращений. Таким образом, в данном способе комбинируется прямое отображение на группу и случайное отображение в пределах группы.

Рис. 5.19. Структура КЭШ с комбинированным отображением


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33433. Функции финансового менеджмента 21.87 KB
  Функции объекта управления воспроизводственная обеспечивает воспроизводство авансированного капитала на расширенной основе; производственная обеспечение непрерывного функционирования предприятия и кругооборота капитала; контрольная контроль управления капиталом предприятием. Функции субъекта управления прогнозирование финансовых ситуаций и состояний; планирование финансовой деятельности; регулирование; координация деятельности всех финансовых подразделений с основным вспомогательным и обслуживающим подразделениями предприятия; анализ и...
33434. Чистый поток наличности 22.29 KB
  Именно чистые денежные потоки различных периодов дисконтируются при оценке эффективности проекта. На начальной стадии осуществления проекта инвестиционный период денежные потоки как правило оказываются отрицательными. Дополнительная выручка от реализации продукции равно как и дополнительные производственные затраты возникшие в ходе осуществления проекта могут быть как положительными так и отрицательными величинами. Наряду с денежными потоками при оценке инвестиционного проекта используется также накопленный кумулятивный денежный...
33435. Анализ денежных потоков 22.32 KB
  С точки зрения руководства предприятия на динамическом уровне представляет собой план будущего движения денежных фондов предприятия во времени либо сводку данных об их движении в предшествующих периодах. Цель анализа денежных потоков это прежде всего анализ финансовой устойчивости и доходности предприятия. Его исходным моментом является расчет денежных потоков прежде всего от операционной текущей деятельности.
33436. Виды источников финансирования 23.06 KB
  Уровень самофинансирования предприятия зависит не только от его внутренних возможностей но и от внешней среды налоговой бюджетной таможенной денежнокредитной политики государства. Основные формы внутреннего финансирования это: В составе внутренних источников основное место принадлежит прибыли остающейся в распоряжении фирмы которая распределяется на цели накопления и потребления. Источником финансирования являются доходы получаемые от внереализационных операций за вычетом расходов на их осуществление.
33437. Виды и методы финансового планирования 22.09 KB
  планы динамики активов предприятия в целом его структурных элементов а также планы применяемых финансовых ресурсов. Основными видами текущих финансовых планов являются баланс а также план доходов и расходов предприятия план поступления и расходования денежных средств план формирования и распределения финансовых ресурсов а также капитальный бюджет. Планирование финансовых показателей осуществляется посредством определенных методов: нормативного расчетноаналитического балансового метода оптимизации плановых решений...
33438. Выручка от реализации: способы определения, назначение 24.28 KB
  Выручка отличается от прибыли так как прибыль это выручка минус расходы издержки которые компания понесла в процессе производства своих продуктов. Для благотворительных организаций выручка включает общую стоимость полученных денежных подарков. Выручка от реализации продукции работ услуг включает в себя денежные средства либо иное имущество в денежном выражении полученные или подлежащие получению в результате реализации товаров готовой продукции работ услуг по ценам тарифам в соответствии с договорами.
33439. УПРАВЛЕНИЕ ДЕБИТОРСКОЙ ЗАДОЛЖНОСТЬЮ ВИДЫ 22.48 KB
  RTR = продажи в кредит или выручка средняя дебиторская задолженность. Дебиторская задолженность делится на две группы: 1. дебиторская задолженность за товары работы и услуги срок оплаты которых не наступил.
33440. Источники финансирование предпринимательской деятельности 22.54 KB
  Источники финансирования предпринимательской деятельности делятся на три группы: 1 собственные средства основателей бизнеса; 2 заёмные средства; 3 акционерный капитал. Заёмные средства представляют собой денежные или материальные средства имеющиеся в распоряжении предпринимателя в результате получения денежного или материального кредита. Акционерный капитал денежные средства имеющиеся в распоряжении предпринимателя в результате продажи обыкновенных акций компании.
33441. Предпринимательский риск 22.23 KB
  В литературе выделяются следующие типы риска: экономический технический политический. Дадим краткую характеристику экономическому риску которому в наибольшей мере подвержено туристское предприятие. Экономический риск включает следующие риски : производственный; коммерческий; кредитный; инвестиционный; валютный; инфляционный и др.