Шинная организация микропроцессорных систем- с одной шиной, с дв. Программа для эвм это упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке

• Название: Программа для эвм это упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке
• Дата: 16.04.2023
• Размер: 1.97 Mb.
• Имя файла: Шинная организация микропроцессорных систем- с одной шиной, с дв.docx
• Тип: Программа; #1065457
• страница: 14 из 40

23.Алгоритмы согласования содержимого кэш-памяти и основной памяти.

В процессе вычислений процессор может не только считывать имеющуюся информацию, но и записывать новую, обновляя тем самым содержимое кэш-памяти. С другой стороны, многие устройства ввода/вывода могут напрямую обмениваться информацией с основной памятью (прямой доступ к памяти). В обоих вариантах возникает ситуация, когда содержимое строки кэша и соответствующего блока ОП перестают совпадать. В результате на связанное с основной памятью устройство вывода может быть выдана устаревшая информация, поскольку все изменения в ней, сделанные процессором, фиксируются только в кэш-памяти, а процессор будет использовать старое содержимое кэш-памяти вместо новых данных, загруженных в ОП из устройства ввода.

Для разрешения первой из рассмотренных ситуаций, когда процессор выполняет операцию записи, в системах с кэш-памятью предусмотрены методы обновления основной памяти (политики записи), которые можно разбить на две большие группы:

• 
  метод сквозной записи WT (write through);
  
• 
  метод обратной записи WB (write back).
  

По методу сквозной записи, прежде всего, обновляется слово, хранящееся в основной памяти. Если в кэш-памяти существует копия этого слова, то она также обновляется. Если же в кэш-памяти отсутствует нужная копия, то возможны два варианта:

1. 
   сквознаязаписьсотображением– из основной памяти в кэш-память пересылается блок, содержащий обновленное слово;
   
2. 
   сквознаязаписьбезотображения– пересылка блока в кэш-память не производится.
   

Метод достаточно прост в реализации и легко обеспечивает целостность данных за счет постоянного совпадения копий данных в кэше и основной памяти. Основное достоинство метода сквозной записи состоит в том, что когда строка в кэш-памяти назначается для хранения другого блока, то удаляемый блок можно не возвращать в основную память, поскольку его копия там уже имеется. При этом можно обойтись без признака модифицированности. Недостаток метода состоит в том, что эффект от использования кэш-памяти (сокращение времени доступа) в отношении к операциям записи отсутствует. Данный метод применен в микропроцессорах i486 фирмы Intel.

Определенный выигрыш дает его модификация, известная как метод отложеннойбуферизированнойсквознойзаписи. Информация сначала записывается в кэш-память и в специальный буфер, работающий по схеме FIFO. Запись в основную память производится уже из буфера, а процессор, не дожидаясь ее окончания, может сразу же продолжать свою работу.

Соответствующая логика управления должна заботиться о том, чтобы своевременно переписывать заполненный буфер в ОП (например, во время свободных тактов шины). При использовании буферизации процессор полностью освобождается от работы с ОП.

Согласно методу обратнойзаписи, слово заносится только в кэш-память. Если соответствующей строки в кэш-памяти нет, то нужный блок сначала пересылается из ОП, после чего запись все равно выполняется только в кэш-память. При этом строка кэша, в которую произведена запись, помечается как грязная или модифицированная, т.е. требующая выгрузки в основную память.

Только после этой выгрузки (записи в основную память) строка становится чистой, и ее можно будет использовать для кэширования других блоков без потери целостности данных. В основную память данные переписываются только целой строкой. Выгрузка (запись) в основную память откладывается до наступления крайней необходимости (например, обращение к кэшированной памяти другим устройством, замещение строки в кэше новыми данными) или выполняется в свободное время после модификации всей строки. Данный метод сложнее в реализации, но существенно эффективнее (в среднем на 10%), чем сквозная запись, так как позволяет уменьшить количество операций записи в основную память.

Предотвратить несогласованность в ситуации, когда в основную память из устройства ввода, минуя процессор, заносится новая информация и неверной становится копия, хранящаяся в кэш-памяти, позволяют два приема. В первом случае ввод любой информации в ОП автоматически сопровождается соответствующими изменениями в кэш-памяти. Во втором случае ввод любой информации в ОП допускается только через кэш-память.