На головну

Принципи дії КЕШ пам'яті

  1. I. ПРОБЛЕМИ Взаємодія ПРИРОДИ І СУСПІЛЬСТВА
  2. II. Принципи державної національної політики
  3. II. Цілі, основні принципи та напрямки
  4. III. Літературний твір як цілісність. Принципи його наукового розгляду
  5. III. Мета, основні принципи та пріоритетні напрями державної політики в галузі забезпечення хімічної і біологічної безпеки
  6. N У площині контакту воно закінчується злиттям вогнищ взаємодії, що є необхідною умовою виникнення міцних хімічних зв'язків між матеріалами.
  7. N Нагрівання основного металу і розплавлення припою призводять до того, що їх активність знижується внаслідок взаємодії з киснем повітря і утворення оксидної плівки.

Вміст КЕШ - пам'яті представляє собою сукупність записів про всі завантажених в неї даних з основної пам'яті. Розроблено багато способів вибору даних з основою пам'яті, в тому числі і алгоритм випадкового відображення. При використанні алгоритму «випадкового відображення» структура КЕШ - пам'яті має такий вигляд

 Адреса даних в основній пам'яті  дані  керуюча інформація
 ......  ........  ........
     

Керуюча інформація використовується алгоритмами заміщення даних і включає ознака модифікації.

Ознака модифікації дорівнює 0, якщо дані в КЕШ - пам'яті не змінювалися

1, якщо дані в КЕШ - пам'яті змінювалися


При кожному зверненні до основної пам'яті з фізичного адресою проглядається КЕШ - пам'ять з метою визначення чи є там шукані дані. КЕШ - пам'ять не є адресується, пошук інформації здійснюється за значенням поля адреси в основний пам'яті, взятому із запиту. Далі можливі два варіанти:

1. Дані знаходяться в КЕШ - пам'яті, відбулося КЕШ - потрапляння, дані зчитуються з КЕШ - пам'яті і передаються джерела запиту;

2. Дані відсутні в КЕШ - пам'яті, стався КЕШ - промах, Дані зчитуються з основної пам'яті, передаються джерела запиту і одночасно копіюються в КЕШ - пам'ять.

Ймовірність виявлення даних залежить від багатьох факторів, таких як обсяг КЕШ-пам'яті, обсяг Кешована пам'яті, час роботи процесу і т.д. У сучасних системах ймовірність виявлення даних в КЕШ - пам'яті досягає 90%, така висока ймовірність знаходження даних заснована на двох принципах:

1. тимчасова локальність - Якщо відбулося звертання за деякою адресою, то наступне звернення за цією адресою відбудеться найближчим часом;

2. просторова локальність - Якщо відбулося звертання за деякою адресою, то з високим ступенем ймовірності відбудеться звертання найближчим часом по сусідніх адресах.

На початку роботи, коли КЕШ - пам'ять ще порожня, майже кожен запит виконується «по повній програмі», тобто відбувається КЕШ - промах, але в міру заповнення кеша ймовірність знаходження даних в кеші зростає.

Одним з властивостей КЕШ - пам'яті є її прозорість для додатків і користувачів. Ні користувачі, ні програми не беруть жодної участі в переміщенні даних з одного ЗУ в інше, все це виконується автоматично засобами операційної системи.

В процесі роботи вміст КЕШ - пам'яті постійно оновлюється, тобто відбувається витіснення даних. витіснення даних означає:

1. Якщо дані не змінювалися, то дана область КЕШ - пам'яті оголошується вільною;

2. Якщо дані змінювалися, то дані копіюються в основну пам'ять і дана область КЕШ - пам'яті оголошується вільною. Для визначення зміни даних в КЕШ - пам'яті перевіряється біт модифікації.

Наявність двох копій даних - в КЕШ - пам'яті і в основній пам'яті породжує проблему узгодження даних.Для вирішення якої використовується два способи:

наскрізна запис - При кожному запиті до основної пам'яті проглядається КЕШ.

- Якщо дані в КЕШ - пам'яті відсутні, то запис проводиться тільки в основну пам'ять,

- Якщо дані є в КЕШ - пам'яті, то запис проводиться і в КЕШ - пам'ять і в основну пам'ять;

Зворотній запис - При кожному запиті до основної пам'яті проглядається КЕШ.

- Якщо дані в КЕШ - пам'яті відсутні, то запис проводиться тільки в основну пам'ять,

- Якщо дані є в КЕШ - пам'яті, то запис проводиться і в КЕШ - пам'ять і встановлюється ознака модифікації = 1. Ознака модифікації показує, що дані оновлювалися і при витісненні даних з КЕШ - пам'яті, вони будуть переписані в основну пам'ять.

Існує два класи КЕШ - пам'яті:

- КЕШ 1-го рівня (Внутрішній КЕШ) - розміщується на кристалі мікропроцесора, має обсяг 16/32 кбайта.

- КЕШ 2 - го рівня (Зовнішній КЕШ) - встановлюється у вигляді окремої мікросхеми, має обсяг 256/512 кбайт

КЕШ 1-го рівня має більш високу швидкодію, ніж КЕШ 2 - го рівня.


Загальна схема виконання запиту до ОП в системах з Кеш - пам'яттю

(Виконання системного виклику)

запит до

основний пам'яті

перегляд

кеш - пам'яті

кеш немає

 да потрапляння

читання яка запис запис яка читання

 операція операція

запис в читання з

зчитування основну основний

 даних з кеш пам'ять пам'яті


 алгоритм

узгодження

є так

 немає вільне

місце

передача

даних запис запис в кеш вибір

джерела в кеш і основ. установка біта даних на

запиту пам'ять модифікації вивантаження


дані немає

 да змінювалися

копіювання в

основ. пам'ять


копіювання з

основн. пам'яті


передача даних

джерела

запиту

виконання запиту


Схема виконання запиту «читання» в системах з дворівневим кешуванням пам'яті

запит

на читання даних

перегляд

кеш 1-го рівня

кеш немає

 да промах

перегляд читання з

кеш 2-го рівня кеш 1-го рівня


да кеш немає

 промах

читання читання з

з ОП кеш 2-го рівня


запис в копіювання в

кеш 2-го рівня кеш 1-го рівня


запит виконаний

Схема виконання запиту «запис» в системах з дворівневим кешуванням пам'яті

запит

на запис даних

пошук в

кеш 1-го рівня

кеш немає

 да промах

пошук в запис в

кеш 2-го рівня кеш 1-го рівня

кеш немає

 промах


да

запис в

кеш 2-го рівня


установка біта

модифікації


запис в ОП

запит виконаний


 



кешування даних | Засоби підтримки сегментації пам'яті

Вступ | Загальні відомості про операційні системи | Вимоги, що пред'являються до сучасних ОС | Текстовий режим діалогу користувача | Архітектура операційної системи | Режими роботи ОС | переносимість ОС | Файлова система ПК | Фізична організація FAT | Робота з файлами і каталогами засобами командного рядка Windows |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати