Загрузка...

Технические методы увеличения быстродействия памяти


Эффективность динам. памяти определяется следующим: 1.Запоминающая ячейка содержит 2 вентельных эл-та (2 КМОП — транзистора). 2.Низкая энергия потребления (энергия переключения). 3.Болбшая ёмкость ЗУ (объём DRAM ~ 16 (32) Мбит). Недостатки: а)Регенерация Д-х (необходимость) б)Сложность выборки Д-х в)Большое времядоступа (60 нс.).

КЭШ — память. В КЭШ — пам. находят реализацию следующие архитектурные принципы. Концепция КЭШ — памяти.

1.Принцип лок-ти. Если произошло обращение к Д-м или к-дам по адресу А , с большой вероятностью следующее обращение будет по адресу (А+1), значит, можно заблаговременно переслать блок памяти А, А+1 в более быстродействующую память.

КЭШ

2.Частотный. Сущ-т вероятность того, что ранее используемые Д-е опять потребуются в следующие моменты времени. Наприм. тело цикла, массив, кот. модифицируется в зависимости от содержания хранящихся в нём Д-х. Ёмкость КЭШ – памяти. 1/1000 — 1/500 часть основной памяти. (В 5 — 10 раз выше быстродействия основ. памяти). Организация обмена м/у основ. памятью и КЭШ основывается на блочной выборке, когда основ. пам. разбивается на блоки заданной длины, и обмен происходит целыми блоками. Типовая длина блока при блочной: 4, 8, 16, 32байт (при 32-х разрядной магистрали Д-х) 1, 2, 4, 8. При 64-разрядной длина умножается на 2. В любом месте м. б. записан 1 оперативный блок. Разрядность основ. пам. желательно ув-ть до размера блока (что на некот. современных ПК и сделано). Необходимо стремиться ув-ть разрядность основ. памяти. А кол-во блоков кратно раз-ру регистра. Чем меньше блок, тем больше пакет.

Каждая КЭШ-пам. должна содержать некот. механизм преобразования адресов. Механизм преобразования адресов решает 3 задачи: Есть ли блок в КЭШ-пам. Если этот блок есть, в каком месте он расположен. Если этого блока нет, какое место выбрать для размещения этого блока.

Стратегия выборки определяет, каким образом определяется место текущего блока.

Стратегия замещения определяет место, которое м. б. удалено из КЭШ- пам. Сущ-ет 2 основ. стратегии замещения: а) реже всего используем. блок б) используемый раньше всех.

Направление просмотра определяет, какой следующий блок будет считан из основ. пам. Реализ. просмотр вперёд и назад.

КЭШ- контроллер пвтается предсказать направление просмотра по предистории обращения процессора к памяти.

Организация КЭШ-па м. Сущ. 3 основ. метода организации КЭШ- пам. для неймановской архитектуры: 1.КЭШ — пам. полностью ассоциативная 2. КЭШ с прямым отображением 3 Ассоциативная по множ-ву.

1.КЭШ полностью ассоц-ая. При полнотью ассоц-ом размещении (распределении) мест допускается размещение произвольного блока b в произвольном месте m. Механизм преобразования адресов должен дать ответ, сущ-ет ли копия блока b в КЭШ, а если нет, то в каком месте m. Структура пол-ью ассоц-ой КЭШ- памяти. Ассоциативная память — это некот. пам., котор. выбирает Д-е не по адресу, а по содержимому своих ячеек. (CAM- ассоц-ое ЗУ). В CAM 4 ячейки памяти (в процессоре i 486 для КЭШ -пам. 1 уровня). Кэш — память — это совокупность ячеек, каждая из кот. имеет разрядность. На вход каждой ячейки подаётся номер блока. d — номер байта в блоке m — возвращает адрес блока в Кэш-памяти cp — компаратор или схема сравнения (сравнивает требуемый номер блока с тем. кот. хранится в данный момент в регистре). b ~ 128 [ 64, 32] разрядность max длина блока = 64 б. b = [ 60— 56] 32 М: для адрессации необходимо 20 разрядов + 5 = 25 разрядов, т. е. b = [23—30] Кэш -пам. полностью ассоциативна! Достоинства: Простота. Недостатки: 1.Сложность АЗУ. 2.Невозможность использования для больщого объёма (ограниченное кол-во мест).

2.КЭШ с прямым отображением.

Для размещения в памяти Д-х блока с адресом b , используется часть этого адреса b для вычисления места.

3.Ассоциативная по множ-ву Кэш-память.

Реализован компромис м/у полностью асоц-ой Кэш и Кэш с прямым отображением.Т. е. для каждого индекса имеется несколько мест расположения блоков. В ккакам месте расположен блок, вычисляется путём ассоц-ого сравнения тегов. Каждый индекс расположен на N-мест. Разделим Кэш на группы. Совокупность групп — это Кэш-пам. с прямым отображением. Структурная организация ассоц-ой по множ-ву КЭШ-пам.

Шифратор сети выполняетследующие функции: 1.Определяет N-места в группе, содержащей требуемый блок. 2.Если требуемого блока нет, выдает номер первого свободного блока (приоритетный шифратор CRCD). 3.Если все блоки заняты, выдаёт номер места, кот. в соответствии со стратегией замещения д. б. освобождено. А также из памяти тегов извлекается и используется флаг модификации блоков. Недостатки: 1.Сложная и дорогостоющая. 2.Требуется большой объём памяти тегов.

Загрузка...