Взаимодействие основной ОП и КЭШ

 

       Для организации взаимодействия основной ОП и КЭШ служит специальная информация в каждой строке КЭШ:

       биты V — истинность информации 

                              0 — строка выключена

                              1 — строка включена

                   W — 0 — соответствие копии оригиналу (WR) (Write Back)

может быть использован бит S — признак недавнего использования (для решения об удалении)

 

       По типу обмена между ЦП, КЭШ и ОП можно выделить 2 типа КЭШ:

1. с запоминанием новой информации одновременно в КЭШ и в ОП (Write Through) — сквозная запись;

2. с запоминанием новой информации только в КЭШ и копированием ее в ОП только при передаче ее в другие устройства или при вытеснении из КЭШ — (Write Back).

 

1) Метод предполагает наличие двух копий данных одной в основной памяти, а другой в КЭШ-памяти. Цикл записи МП идет в КЭШ и в ОП, т.е. на каждую операцию модификации данных требуется 2 операции записи. Это ощутимо сказывается на загрузке системной шины. А наличие длинного цикла ОП снижает производительность МП. Однако в этом случае в ОП всегда есть копия хранящейся в КЭШ информации.

       Для уменьшения загрузки шины и увеличения быстродействия используются буферные регистры (метод Buffered Write Thruogh). процесс записи выполняется в один или несколько буферов FIFO, которое происходит очень быстро. Затем МП может продолжить выполнение программы, а буферы освобождаются в ОП при помощи специальных схем (контроллеров).

 

2) При использовании  метода Write Back цикл записи МП происходит сначала в КЭШ-память, если там присутствует адрес приемника. Если адреса приемника нет, то информация записывается непосредственно в память. Содержание ОП обновляется только тогда, когда из КЭШ-памяти в не записывается полный блок данных. Прежде чем будет произведена замена содержимого строки КЭШа на новый блок памяти, старый блок должен быть перезаписан в ОП (если производилась запись в этот блок [W = 1 ]).

       Этот метод быстрее и требует меньшей загрузки системной шины, однако требует больших аппаратных затрат.

 

Алгоритм чтения с КЭШ-памятью с 

Обратной записью.

 

      

 

Таблица состояний ОП и КЭШ при 

Чтении/записи из МП в режиме 

Write Thruogh и Write Back.

Режим работы	Наличие копии в	W	Информация		Информация
	КЭШ		в КЭШ	в ОП	в КЭШ	в ОП
чтение	нет	1	старое содержание в ОП, затем обнов-ленное из ОП	старая ячейка принимает нфор- мацию из КЭШ	обновляется из ОП	не изменяется
	нет	0	обновляется из ОП, старое значение теряется	не изменяется	обновляется из ОП	не изменяется
	да	-	не измен. перед. в МП	не изменяется	не изменяется перед в МП	не изменяется
запись	нет		не изменяется	обновляется	не изменяется	обновляется
	есть	1	изменяется от МП	не изменяется	обновляется	обновляется