Реклама:

Метод множественно-ассоциативного отображения основан на методе прямого отображения, описанном ранее. Кэш прямого отображения имеет единственный ассоциативный набор адресов, т.е. один адрес основной памяти может быть ассоциирован (или отображен) только с определенным адресом строки кэша. Двухстраничный множественно-ассоциативный кэш содержит два набора, поэтому адрес памяти может содержаться в одной из двух строк кэша. В свою очередь, четырехстраничный множественно-ассоциативный кэш хранит адрес памяти в одной из четырех различных строк кэша (наборов). Увеличение ассоциативных наборов повышает вероятность обнаружения необходимого значения; однако на это требуется несколько больше времени, так как, чтобы найти определенное местоположение в кэше, понадобится просмотреть больше адресных тегов. В сущности, каждый набор в я-страничном множественно-ассоциативном кэше является субкэшем, ассоциированным с определенным адресом основной памяти. По мере увеличения субкэшей или наборов кэш становится полностью ассоциативным, т.е. каждый адрес памяти может храниться в любой строке кэша. В подобном случае я-страничный ассоциативный кэш будет представлять собой разумный компромисс между полностью ассоциативным кэшем и кэшем прямого отображения.

В целом кэш прямого отображения отличается наибольшей эффективностью помещения данных в кэш и считывания данных из кэша, поскольку для определенного адреса основной памяти необходимо просмотреть только один адресный тег. В то же время данный метод отличается повышенным количеством промахов по сравнению с другими методами. Полностью ассоциативный кэш характеризуется самым высоким уровнем совпадений, а также наименьшим быстродействием при обнаружении и получении данных, так как требуется просмотреть намного больше адресных тегов. В то же время я-страничный ассоциативный кэш предлагает компромиссный вариант между оптимизацией быстродействия кэша и процентом совпадений. Для обеспечения работы этого кэша требуется больше двоичных тег-разрядов, схем сравнений (компараторов) и т.д., поэтому реализация кэша является более дорогостоящей. Безусловно, выбор схемы кэширования состоит в поиске выгодной альтернативы, а выбранный метод в одном системном окружении может оказаться непригодным в другом. Многозадачная вычислительная среда, в частности операционная система Windows, представляет собой пример системного окружения, в котором процессор одновременно обрабатывает несколько областей памяти, поэтому использование я-страничного ассоциативного кэша помогает повысить производительность системы.

Таблица 3.14. Быстродействие процессоров, кэш-памяти, модулей памяти и системных плат

Тип центрального процессора

Pentium

Pentium Pro

Pentium II

AMDK6-2

AMD К6-3

Тактовая частота центрального

233

200

450

550

450

процессора, МГц

         

Длительность цикла (и тактовая

4,3(233)

5,0(200)

2,2(450)

1,8(450)

2,2(450)

частота) кэш-памяти первого

         

уровня, не (МГц)

         

Объем кэш-памяти первого

16

32

32

64

64

уровня, Кбайт

         

Тип кэш-памяти второго уровня

Внешняя

На микросхеме

На микросхеме

Внешняя

На кристалле

Соотношение тактовой частоты

 

1/1

1/2

 

1/1

кэш-памяти второго уровня

         

Длительность цикла (и тактовая

15(66)

5(200)

4,4(225)

10(100)

2,2(450)

частота) кэш-памяти второго

         

уровня, не (МГц)

         

Объем кэш-памяти второго

 

256

512

 

256

уровня, Кбайт

         

Пропускная способность шины

533

533

800

800

800

центрального процессора,

         

Мбайт/с

         

Длительность цикла (и тактовая

60(16)

60(16)

10(100)

10(100)

10(100)

частота) шины памяти, не (МГц)

         

Содержимое кэша всегда должно соответствовать содержимому основной памяти, чтобы процессор работал с самыми свежими данными. Поэтому в семействе процессоров 486 используется кэш со сквозной записью (write-through), при которой данные, записанные в кэш, автоматически записываются и в основную память. Это позволяет еще больше повысить производительность процессора.


⇐ Предыдущая страница| |Следующая страница ⇒