Кэш-память

Кэш-память

Этот вид памяти появился относительно недавно, но, начиная с 486 процессора, без кэш-памяти не обходится ни одна модель. Кэш-память – высокоскоростная память сравнительно большой емкости, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Регистры кэш-памяти недоступны для пользователя.

Принцип локальности: при последовательных обращениях к памяти в течение некоторого промежутка времени используется только небольшой ее участок. Этот принцип составляет основу всех систем кэш-памяти. Идея состоит в следующем: когда определенное слово вызывается из памяти, оно вместе с соседними словами переносится в кэш-память, что позволяет при следующем запросе быстро обращаться к следующим словам.

Основная память и кэш-память делятся на блоки фиксированного размера с учетом принципа локальности. Блоки внутри кэш-памяти обычно называют строками кэш-памяти. Если обращение к кэш-памяти оказалось нерезультативно, из основной памяти в кэш-память загружается вся строка, а не только необходимое слово. Возможно, через некоторое время понадобятся другие слова из этой строки. Такой путь обращения более эффективен, чем вызов каждого слова, потому что вызвать k слов 1 раз можно гораздо быстрее, чем 1 слово k раз.

В кэш-память записываются и результаты операций, выполненных в МП.

По принципу записи результатов в ОП различают 2 типа кэш-памяти:

1. в кэш-памяти с «обратной записью» результаты операций прежде, чем их записать в ОП, фиксируются, а затем контроллер кэш-памяти самостоятельно переписывает эти данные в ОП;

2. в кэш-памяти «со сквозной памятью» результаты операций одновременно, параллельно записываются и в кэш-память, и в ОП.

МП, начиная от 486, имеют свою встроенную в основное ядро МП кэш-память (L1 – кэш-память первого уровня). МП Pentium имеют кэш память отдельно для данных и отдельно для команд. У Pentium Pro и выше кроме кэш-памяти 1-го уровня есть и встроенная на микропроцессорную плату кэш-память 2-го уровня L2. Для всех МП может использоваться дополнительная кэш-память 2-го или 3-го уровня, размещаемая на материнской плате вне МП.

Использование кэш-памяти существенно увеличивает производительность системы. Чем больше размер кэш-памяти, тем выше производительность, но эта зависимость нелинейная. Имеет место постепенное уменьшение скорости роста общей производительности компьютера с ростом размера кэш-памяти. Для современных ПК рост производительности, как правило, практически прекращается после 1 Мб кэш-памяти L2.

⇐ Предыдущая 12