Смешанная сегментно-страничная организация памяти в системах на основе процессоров с архитектурой IA32. Трансляция адреса. Буфер ассоциативной трансляции (TLB)

Иерархия запоминающих устройств и кэширование данных. Принципы работы кэш - памяти. Детерминированный и случайный способы отображения основной памяти на кэш. Проблема согласования данных. Схемы выполнения запросов в схемах с двухуровневой кэш памятью.

Иерархия запоминающих устройств:

Память часто называют «узким местом» фон-Неймановских ВМ из-за ее серьезного отставания по быстродействию от процессоров, причем, разрыв этот неуклонно увеличивается.

Так, если производительность процессоров возрастает вдвое примерно каждые 1,5 года, то для микросхем памяти прирост быстродействия не превышает 9% в год (удвоение за 10 лет), что выражается в увеличении разрыва в быстродействии между процессором и памятью приблизительна на 50% в год.

При создании системы памяти постоянно приходится решать задачу обеспечения требуемой емкости и высокого быстродействия за приемлемую цену. Наиболее эффективным решением является создание иерархической памяти. Иерархическая память состоит из ЗУ различных типов (см. рисунок ниже), которые, в зависимости от характеристик, относят к определенному уровню иерархии.

Более высокий уровень меньше по емкости, быстрее и имеет большую стоимость в пересчете на бит, чем более низкий уровень. Уровни иерархии взаимосвязаны: все данные на одном уровне могут быть также найдены на более низком уровне, и все данные на этом более низком уровне могут быть найдены на следующем нижележащем уровне и т. д.

Фундамент пирамиды – внешняя память (жесткий и гибкий магнитный диск, магнитные ленты, оптические диски, флэшки):

6. Объем – десятки и сотни гигабайт

7. Время доступа – десятки миллисекунд

Оперативная память:

8. Объем – гигабайты

9. Время доступа – 10-20 наносекунд

10. Реализуется на относительно медленной динамической памяти DRAM

Быстродействующая память (ее же называют Кэш??)

11. На основе статической памяти SRAM

12. Объем – десятки-сотни килобайт

13. Время доступа – до 8 наносек

Регистры процессора