Методы записи в КЭШ память.

При работе с КЭШ памятью преобладают операции чтения, а операции записи составляют меньше 10% трафика памяти. Операция чтения происходит за меньшее время, чем операция записи, поскольку строка из КЭШ памяти может быть прочитана в то же самое время, когда читаются и сравниваются теги строки и адреса. При КЭШ попадании прочитанная строка или ее часть немедленно передаются процессору. При КЭШ промахе от заранее прочитанной строки нет никакой пользы.

При записи новой информации в КЭШ операция сравнения тегов должна предшествовать всем остальным действиям, поскольку проверка тегов не может выполняться параллельно с другой работой, то операция записи занимает больше времени, чем операция чтения.

Возможны два способа записи в КЭШ память:

1)метод сквозной записи;

2)метод обратной записи.

Первый метод предполагает наличие двух копий данных: одной в КЭШ памяти, а другой в ОЗУ. Запись выполняется одновременно и в КЭШ и в ОЗУ. В результате системная шина и процессор работают с большой нагрузкой, поскольку на каждую операцию изменения данных приходится две операции записи. Метод сквозной записи имеет преимущество в том, что ОЗУ всегда имеет свежую копию данных, что важно в мультипроцессорных системах и при организации ввода-вывода данных. Кроме того сквозная запись имеет простую схемную реализацию. Такой метод записи использовался в 80486 микропроцессоре фирмы Intel.

При использовании метода обратной записи цикл записи происходит только в КЭШ памяти, если в КЭШе находится строка, к которой идет обращение (КЭШ попадание). Если адресуемой строки в КЭШ нет, то информация записывается сразу в ОЗУ. При КЭШ попадании запись в ОЗУ происходит только при замещении строки КЭШа. Для сокращения частоты копирования строк запись в ОЗУ происходит только в том случае, если замещаемая строка КЭШа была модифицирована, то есть изменена. Для определения факта изменения строки с каждой строкой КЭШа связывают так называемый «бит модификации». Этот бит показывает, была ли изменена строка в КЭШ памяти или нет. Если строка в КЭШ не модифицирована, то обратное копирование отменяется, поскольку ОЗУ содержит туже самую информацию, что и КЭШ память.

Преимущество данного метода заключается в том, что запись выполняется со скоростью КЭШ памяти. А несколько записей на одну и туже строку КЭШа требует только одной записи – в ОЗУ, что снижает загрузку системной шины. Запись с обратным копированием используется в Pentium.

Интерфейс общая шина обеспечивает связь между процессором, ОЗУ и ПУ. Для всех передач информации между данными устройствами используются одни и те же линии, процедуры, команды и управляющие силы. При этом в данный момент времени передача информации возможна только между двумя устройствами через общий интерфейс, причем одно из этих устройств является задатчиком (ведущим), а другое – исполнителем (ведомым). Исполнителем может быть любое устройство, подсоединенное к интерфейсу, а задатчиком любое устройство, кроме ОЗУ.

Роль устройств в процессе передачи данных постоянно меняется. Например, при чтении информации из ОЗУ процессор является задатчиком, а ОЗУ – исполнителем. При получении сигнала прерывания от ПУ процессор становится исполнителем, а ПУ – задатчиком.

В процессоре имеется восемь 16-тиразрядных универсальных РОНов, которые нумеруются, как R0, R1…, R7. Эти регистры могут быть использованы как аккумуляторы, индексные регистры, указатели адресов, таблиц, списков, стеков и так далее. Конкретные использования регистров зависит от выбранного режима адресации. Особые функции имеет регистр R7, который используется в качестве счетчика команд, то есть содержит адрес следующей исполняемой команды.

В процессоре используется 16-тиразрядный формат команд, и принята адресация через один из РОНов. Номер этого регистра указывается в формате команды. В качестве примера приведем формат одноадресной команды.

КОП - код операции.

Указатель типа адресации (УА) занимает три разряда, что позволяет задать восемь режимов адресации.

Режим адресации определяет способ интерпретации содержимого выбранного РОНа.