Пути повышения производительности КЭШ-памяти

2 группы методов:

1) Аппаратные

2) Архитектурные.

Аппаратные методы основаны на оптимизации структуры КЭШ-памяти. Оптимизация заключается в следующем:

· Ассоциативность ®opt

· Объём оборудования ®opt

· Алгоритмы замещения ®opt

Архитектурные основаны на детальном рассмотрении основ подготовки кода и определении новых методов подготовки кода.

Пример аппаратного метода – гибридный КЭШ.

1. КЭШ промахов – при обновлении данных в большом КЭШе, данные одновременно помещаются и во вспомогательный КЭШ. Данные ищутся сначала в основном КЭШе, а если не найдены – во вспомогательном. Если данные найдены во вспомогательном, они перезаписываются в основной.

2. КЭШ замещений – Данные во вспомогательном КЭШе обновляются данными, замещёнными в основном КЭШе.

3. КЭШ переходов – имеет более сложную структуру; обеспечивает запоминание динамического использования кода (запоминание перехода). Имеется возможность предсказывать адреса переходов.

 

Дисковая КЭШ-память.

Память с произвольным доступом, которая располагается между ОП и жёстким диском (SSD-диском). Пересылка информации между диском и ОП осуществляется контроллером дисковой КЭШ-памяти. В качестве единицы пересылки используется сектор, несколько секторов, дорожка или несколько дорожек.

В случае пересылки секторов КЭШ-память заполняется не только требуемым сектором, но и секторами, следующими за ним (опережающее чтение – Read Ahead).

Используется сквозная стратегия записи, алгоритм замещения LRU.

Особенность – реализуется механизм, который обеспечивает копирование данных, минуя данную КЭШ-память.

 

Виртуальная память

Суть – часть программы на диске, часть – в ОП.

Виртуальная память – это совокупность программно-аппаратных средств, позволяющая пользователю писать программы, объём которых превышает объём оперативной памяти.

Т.е. это метод автоматического управления иерархической памятью. Программист имеет дело с объёмом памяти > объём ОП.

Виртуальная память решает следующие задачи:

1) Размещается данные в запоминающих устройствах разного типа.

2) Виртуальная память перемещает по мере необходимости данные между запоминающими устройствами данного типа.

3) Преобразование виртуальных адресов в физические.

В рамках идеи виртуальной памяти ОП рассматривается как линейное пространство из N адресов, которое называется физическое пространство памяти. Для задач, где имеется больше N адресов, пользователю предоставляется большее число адресов (размер = объёму всех ЗУ). Такое пространство адресов называется виртуальное пространство.

®виртуальные и физические адреса.

Любая программа пишется в виртуальном адресном пространстве. Следовательно, нужен механизм преобразования виртуального адреса в физический. Т.о., в процессе вычислений нужно переписать из ВЗУ в ОП ту часть информации, на которую указывает виртуальный адрес (отобразить виртуальное пространство на физическое).

Выполняется без участия пользователя, прозрачно для него.

Существуют следующие реализации виртуальной памяти:

- Страничная.

- Сегментная.

- Сегментно-страничная.

- Свопинг.