link420 link421 link422 link423 link424 link425 link426 link427 link428 link429 link430 link431 link432 link433 link434 link435 link436 link437 link438 link439 link440 link441 link442 link443 link444 link445 link446 link447 link448 link449 link450 link451 link452 link453 link454 link455 link456 link457 link458 link459 link460 link461 link462 link463 link464 link465 link466 link467 link468 link469 link470 link471 link472 link473 link474 link475 link476 link477 link478 link479 link480 link481 link482 link483 link484 link485 link486 link487 link488 link489 link490 link491 link492 link493 link494 link495 link496 link497 link498 link499 link500 link501 link502 link503 link504 link505 link506 link507 link508 link509 link510 link511 link512 link513 link514 link515 link516 link517 link518 link519 link520 link521 link522 link523 link524 link525 link526 link527 link528 link529 link530 link531 link532 link533 link534 link535 link536 link537 link538 link539 link540 link541 link542 link543 link544 link545 link546 link547 link548 link549 link550 link551 link552 link553 link554 link555 link556 link557 link558 link559

PersCom — Компьютерная Энциклопедия Компьютерная Энциклопедия

Память. Нижний уровень

Память. Нижний уровень

Многоуровневая КЭШ-память

Современные технологии позволяют разместить КЭШ-память и ЦП на общем кристалле. Такая внутренняя КЭШ-память строится по технологии статического ОЗУ и является наиболее быстродействующей.

Емкость ее обычно не превышает 64 Кбайт. Попытки увеличения емкости обычно приводят к снижению быстродействия, главным образом, из-за усложнения схем управления и дешифрации адреса.

Общую емкость КЭШ-памяти ЭВМ увеличивают за счет второй (внешней) КЭШ-памяти, расположенной между внутренней КЭШ- памятью и ОЗУ. Такая система известна под названием двухуровневой, где внутренней КЭШ-памяти отводится роль первого уровня (L1), а внешней — второго уровня (L2). Емкость L2 может быть значительной (до 1 МБ).

При доступе к памяти ЦП сначала обращается к КЭШ-памяти первого уровня. В случае промаха производится обращение к КЭШ-памяти второго уровня. Если информация отсутствует и в L2, выполняется обращение к ОЗУ и соответствующий блок заносится сначала в L2, а затем и в L1. Благодаря такой процедуре часто запрашиваемая информация может быть быстро восстановлена из КЭШ-памяти второго уровня. Для ускорения обмена информацией между ЦП и L2 между ними часто вводят специальную шину, так называемую шину заднего плана, в отличие от шины переднего плана, связывающую ЦП с основной памятью.

Количество уровней КЭШ-памяти не ограничивается двумя. В некоторых ЭВМ можно встретить КЭШ-память третьего уровня (L3). Ведутся активные дискуссии о введении также и КЭШ-памяти четвертого уровня (L4). Характер взаимодействия очередного уровня с предшествующим аналогичен описанному для L1 и L2. Таким образом, можно говорить об иерархии КЭШ-памяти. Каждый последующий уровень характеризуется большей емкостью, меньшей стоимостью, но и меньшим быстродействием, хотя оно все же выше, чем у ЗУ основной памяти.

Пакетная передача данных

Пакетная передача данных(Burst Mode) предназначена для быстрых операций со строками КЭШа. Строка КЭШа процессора, например, имеет длину 16 байт, следовательно, для ее пересылки требуется четыре 32-разрядных шинных цикла. В этом режиме адрес и сигналы идентификации типа шинного цикла выдаются только в первом такте пакета. В каждом из последующих тактов могут передаваться данные, адрес для которых уже не передается по шине, а вычисляется из первого такта, по правилам, известным и процессору, и внешнему устройству. В пакетный цикл процессор может преобразовать любой внутренний запрос на множественную передачу.

Пакетный цикл (см. рисунок ниже) начинается процессором так же, как и обычный: на внешней шине устанавливается адрес, сигналы идентификации типа цикла и формируется строб ADS#. В следующем такте передается первая порция данных, и, если она не единственная, сигнал BLAST# имеет пассивное значение. Если адресованное устройство поддерживает пакетный режим, оно должно ответить сигналом BRDY# вместо сигнала RDY# по готовности данных в первой же передаче данных цикла. В этом случае процессор продолжит цикл как пакетный, не вводя такта адресации-идентификации (с сигналом ADS#), а сразу перейдет к передаче следующей порции данных.

Нормально о завершении пакетного цикла процессор сообщает устройству сигналом BLAST#, который выдается в такте последней передачи пакета. Если у процессора есть намерения собрать пакет, а устройство отвечает сигналом RDY#, данные будут передаваться обычными циклами. Введением сигнала RDY# вместо BRDY# внешнее устройство может в любой момент прервать пакетную передачу, и процессор ее продолжит обычными циклами. В идеальном варианте (без тактов ожидания) для передачи 16 байт в пакетном режиме требуется всего 5 тактов шины вместо восьми, которые потребовались бы при обычном режиме обмена

пакетная передача данных

Временная диаграмма пакетного режима загрузки КЭШ- памяти

Пакетная передача данных предполагает соблюдение одних и тех же правил формирования последующих адресов как процессором, так и внешним устройством (памятью). Во время пакетного цикла процессора старшие биты адреса А[Зl:4] остаются неизменными (как и сигналы идентификации M/IO#, D/C#, W/R#. Изменяться могут только биты А[З:2] и сигналы ВЕ[З:О] (у процессоров с 64-битной шиной данных неизменны А[Зl:5], меняются только А[4:З] и ВЕ[7:0]). Таким образом, один пакетный цикл не может пересекать границу строки КЭШа. Кроме того, имеется специфический порядок следования адресов в пакетном цикле, который определяется начальным адресом пакета (задается процессором) и разрядностью передачи (задается устройством сигналами ВS1б# и ВS8#).

 

Подкатегории