ArchitectureAssembler2015/19_Cache

Кэш-память

1. Зачем.Локальность.За всё время существования вычислительной техники устойчиво наблюдаются два явления:
   • Основная память работает значительно медленнее процессора.
   • Обращения к памяти происходят локально в пространстве и времени.
   Эти замечательные факты позволяют увеличить скорость выполнения вычислений, создав кэш. Кэш — промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью.
2. Организация буферизации:
   • Вся оперативная память может быть разбита на блоки.
   • Кэш состоит из строк вида: бит достоверности, тэг, блок, возможная дополнительная информация.
   • Обмен между ОЗу и кэше происходит блоками.
   • Среднее время доступа = время доступа к нужному полю кэш-строки + ( 1 - коэффициент совпадения) время доступа к основной памяти.
3. Виды:
   • прямого отображения
   • полностью ассоциативный
   • n-канальный множественно-ассоциативный кэш
4. Промахи
5. стратегии записи:
   • Сквозная.
   • Обратная.
   • С процессом записи связана еще одна проблема: а что происходит, если нужно записать что-либо в ячейку, которая в текущий момент не находится в кэш-памяти? Должны ли данные переноситься в кэш-память или просто записываться в основную память? Ни один из вариантов не является во всех отношениях лучшим. В большинстве разработок, в которых применяется обратная запись, данные переносятся в кэш-память. Эта технология называется заполнением по записи (write allocation). С другой стороны, в тех разработках, где применяется сквозная запись, обычно элемент в кэш-память при записи не помещается, поскольку эта возможность усложняет разработку. Заполнение по аписи полезно только в том случае, если имеют место повторные записи в одно и то же слово или в разные слова в пределах одной строки кэш-памяти.
6. Разделение кэш-памяти на память данных и память инструкций.
   • Разделенная кэш-память позволяет осуществлять параллельный доступ, а общая — нет. К тому же, поскольку команды обычно не меняются во время выполнения, содержание командной кэш-памяти никогда не приходится записывать обратно в основную память, что упрощает реализацию.
7. Уровни кэш-памяти.
8. пример из Marsa
   • Tools-Data Cache Simulator

     column-major.asm row-major.asm

9. пример на предсказании не перехода.
10. Управление кэшированием. Текущие абстракции.

Что такое кэш процессора, и как он работает

Кэш про­цес­со­ра