39) Страничная организация памяти Разбиение памяти на страницы

Циклы ожидания (Wait State) замедляют работу РС. Одним из способов повышения быстродействия памяти является метод разбиения памяти на страницы (Pacing mode).

Этот метод базируется на том факте, что каждый поступающий в CPU байт находится вблизи от байта, уже считанного из памяти и логически связанного с ним. Следовательно, повторения сигнала RAS можно избежать, если адреса строк выбираемых ячеек памяти лежат в пределах одной страницы, то есть адрес строк неизменен.

Память делится на страницы размером от 512 байт до нескольких килобайт. Затем микросхема распределения памяти позволяет обращаться к памяти внутри страницы без введения состояния ожидания.

40) Иерархия памяти современных мп.

Микропроцессорная память -- высокоскоростная память небольшой емкости, входящая в МП и используемая АЛУ для хранения операндов и промежуточных результатов вычислений. КЭШ-память -- это буферная, не доступная для пользователя память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в медленно действующих запоминающих устройствах. Для ускорения операций с основной памятью организуется регистровая КЭШ-память внутри микропроцессора (КЭШ-память первого уровня) или вне микропроцессора на материнской плате (КЭШ-память второго уровня); для ускорения операций с дисковой памятью организуется КЭШ-память на ячейках электронной памяти.

Для начала рассмотрим такую важную часть системной архитектуры, как кэш-память. Кэш-память, находящаяся в самом ядре процессора (во всех современных процессорах) - это самая быстрая память, в которую помещается информация, которая необходима процессору. Первым делом процессор обращается к кэш-памяти 1 уровня при отсутствии нужной информации, он обращается к кэш-памяти других уровней или берет ее из оперативной памяти.

Иерархия памяти

Рисунок выше наилучшим образом помогает представить принцип взаимодействия процессора, кэш-памяти, оперативной памяти и устройств хранения информации. Чем ближе к процессору, тем емкость памяти уменьшается, а скорость - увеличивается.

41) Кэш-память. Схемы функционирования.

5.1. Общее представление о кэш-памяти

Кэш-память запоминает копии информации, передаваемой между устройст­вами (прежде всего между процессором и основной памятью). Она имеет небольшую емкость в сравнении с основной памятью и более высокое бы­стродействие (реализуется на триггерных элементах памяти).

Рис. 5.1. Структура кэшированной памяти

При чтении данных сначала выполняется обращение к кэш-памяти (рис. 5.1.). Если в кэше имеется копия данных адресованной ячейки основ­ной памяти, то кэш вырабатывает сигнал Hit (попадание) и выдает данные на общую шину данных. В противном случае сигнал Hit не вырабатывается и выполняется чтение из основной памяти и одновременное помещение считанных данных в кэш.

Эффективность кэширования обуславливается тем, что большинство при­кладных программ имеют циклический характер и многократно используют одни и те же данные. Поэтому после первого использования данных из от­носительно медленной основной памяти повторные обращения требуют меньше времени. К тому же при использовании процессором кэш-памяти основная память освобождается, и могут выполняться регенерация данных в динамическом ЗУ или использование памяти другими устройствами.

Объем кэш-памяти много меньше емкости основной памяти и любая еди­ница информации, помещаемая в кэш, должна сопровождаться дополни­тельными данными (тегом), определяющими, копией содержания какой ячейки основной памяти является эта единица информации.