Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
адресам.
248
КЭШ-ПАМЯТЬ КОМАНД И ДАННЫХ
Генерируемые из кристалла адреса 31 1211 54 о
Генерируемые внешней аппаратурой адреса запросов (просмотров)
Рис. 3.9. Выдача адресов для кэш-просмотров
Кэш-промахи при записи в память не копируются в кэш-памяти, а данные,
связанные с ними, помещаются в буфер записи и затем, когда внешняя
магистраль доступна, отправляются в основную память.
Кэш-память данных. Рис. 3.10. иллюстрирует организацию кэш-памяти данных.
Кэшпамять данных использует два разряда статуса для каждого физического
тега и один разряд статуса - разряд корректности - для виртуального тега.
Кэш-попадание по виртуальному тегу возможно лишь, когда разряд
корректности виртуального тега установлен, а состояние физического тега-
это М, Е или S.
строки
Рис. 3.10. Организация кэш-памяти данных (М - модифицированная; Е -
исключительная; S- разделяемая; I - некорректная; V-корректность)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КЭШ-ПАМЯТИ И ОРГАНИЗАЦИЯ ОСНОВНОЙ ПАМЯТИ
Соответствие виртуального и физического тегов поддерживается алгоритмом
кэш-поис-ка. Даже хотя физическая строка может использовать совмещение
имен (имеется в виду ситуация, когда кэш-строка может быть доступна при
обращении по разным виртуальным тегам), процессор никогда не вводит
строку в кэш-память данных дважды. Если виртуальный адрес не
обнаруживается среди виртуальных тегов в кэш-памяти данных, инициируется
цикл магистрали (за исключением того, что чтение не осуществляется, если
конвейер магистрали заполнен) и в тоже самое время ищется физический тег
для физического адреса (который к этому времени был возвращен из блока
страничной обработки). При чтениях, если обнаруживается физический адрес
(кэш-попадание по физическому адресу), данное из магистрали игнорируется,
а используется данное в ЧИПе, и поле виртуального тега замещается новым
виртуальным тегом. При записях, если обнаруживается виртуальный адрес
(кэш-по-падание по виртуальному адресу обращения), запись вводится на
магистраль и обновляется память. Если физический адрес обнаруживается
(кэш-попадание по физическому адресу), обновляется строка в кэш-памяти, а
виртуальный тег замещается новым виртуальным тегом. Однако разряды
состояния кэш-памяти (М, Е или S) из тега физического адреса при переписи
виртуального тега остаются неизменными.
Стратегии обновления кэш-памяти данных. Для минимизации трафика
магистрали обычно используется стратегия обратной записи (write-back).
Стратегия обратной записи (также называемая обратным копированием и
отложенной записью) уменьшает трафик внешней магистрали путем
значительного ограничения многих ненужных записей в память. Записи в
какую либо строку кэш-памяти не немедленно перезаписываются в основную
память, а накапливаются в кэш-памяти. Измененная кэш-строка
переписывается в основную память лишь тогда, когда ее место в кэш-памяти
нужно другому данному, когда модифицированное данное нужно другому
процессору или когда выполняется процедура сброса кэш-памяти.
При стратегии обратной записи запись при кэш-попаданиях реализуется кэш-
памятью за два цикла (один проверяет виртуальные теги на кэш-попадание,
другой обновляет кэш-стро-ку). Однако кэш-конвейер позволяет накапливать
кэш-попадания для работы за один цикл.
При стратегии сквозной записи запись, запрашивающая строку в кэш-памяти,
вызывает обновление как кэш-памяти, так и основной памяти. Дешифратор
адреса, например, может выбрать стратегию сквозной записи для записей в
видео RAM, когда необходимо, чтобы запись высвечивалась на экране
дисплея. ПО путем установки разряда WT таблицы страниц может выбрать
стратегию сквозной записи для специфических областей основной памяти,
таких, например, которые используются под очереди межпроцессорных
сообщений.
к Виртуальный тег V
Виртуальный тег V
Виртуальный тег V
Виртуальный тег V
И
и
Физический тег V
Физический тег V
Физический тег V
Физический тег V
/
32-байтовые
строки
Рис. 3.11. Организация кэш-памяти команд (V - корректность)
250
КЭШ-ПАМЯТЬ КОМАНД И ДАННЫХ
Стратегия (write-once) - однократная запись - представляет собой
сочетание сквозной и обратной записей. Сквозная запись применяется для
первой записи кэш-строки, в то же время последующие записи в ту же строку
идут по стратегии обратной записи. Однократная запись выгодна в
мультипроцессорных системах для обеспечения кэш-согласования при
минимально возможном трафике магистрали. Первая запись извещает другой
процессор о факте изменения строки. Стратегия однократной записи
используется также, если к МП подключена кэш-память второго уровня для
согласования обоих уровней кэш-памятей.
Внешняя система может динамически изменять стратегию обновления (обратная
запись, сквозная запись, однократная запись) внутренней кэш-памяти данных
МП для каждой кэш-строки.
Кэш-память команд. На рис. 3.11 представлена организация кэш-памяти
команд. В кэш-памяти команд разряд корректности V является общим для
виртуального и физического тега. Поддержание ситуации, когда одна
