Политика записи при кэшировании




Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ивановский государственный химико-технологический

Университет

Кафедра Информационных Технологий

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

 

по дисциплине Архитектура ЭВМ __________________

_________________________________________________

Тема Кэш- память

_________________________________________________

Студент Зинченко Д.С.

Курс 3 Группа 42

Руководитель Ястребцев О.Н.

Зав. кафедрой Бобков С.П.


СОДЕРЖАНИЕ

  Стр.
АННОТАЦИЯ  
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ  
1.1. История  
1.2. Функционирование  
1.3. Кэш центрального процессора  
1.4. Кэширование внешних накопителей  
1.5. Кэширование, выполняемое операционной системой  
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ  
2.1 Задание на проектирование АЛУ  
2.2 Проектирование операционного автомата АЛУ  
2.2.1 Определение форматов данных  
2.2.2 Объединенная ГСА деления и дизъюнкции  
2.2.3 Разработка структуры операционного автомата  
2.2.4 Список микроопераций и логических условий, реализуемых в ОА  
2.2.5 Микропрограмма выполняемых в АЛУ операций  
2.3 Проектирование управляющего автомата АЛУ  
2.3.1 Определение формата микрокоманд  
2.3.2 Кодирование микроопераций и логических условий  
2.3.3 Структурная схема управляющего автомата  
2.3.4 Содержимое ПЗУ микропрограмм  
ЗАКЛЮЧЕНИЕ  
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ  

 


АННОТАЦИЯ

В первой части я изучил структуру, основные характеристики и принципы работы кэш памяти.

Во второй части я разработал АЛУ, реализующее деление без восстановления остатка в прямом коде и дизъюнкцию.

Обобщил, закрепил и углубил знания по проектированию средств ВТ.

Для написания первой части я использовала источники [1-5], а для выполнения второй части – источник [6].


 

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

История

Кэш или кеш (англ. cache, от фр. Cacher — прятать; произносится [kæʃ] — кэш) — промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий копию той информации, которая хранится в памяти с менее быстрым доступом, но с наибольшей вероятностью может быть оттуда запрошена. Доступ к данным в кэше идёт быстрее, чем выборка исходных данных из медленной памяти или их перевычисление, за счёт чего уменьшается среднее время доступа.

Впервые слово «кэш» в компьютерном контексте было использовано в 1967 году во время подготовки статьи для публикации в журнале «IBM Systems Journal». Статья касалась усовершенствования памяти в разрабатываемой модели 85 из серии IBM System/360. Редактор журнала Лайл Джонсон попросил придумать более описательный термин, нежели «высокоскоростной буфер», но из-за отсутствия идей сам предложил слово «кэш». Статья была опубликована в начале 1968 года, авторы были премированы IBM, их работа получила распространение и впоследствии была улучшена, а слово «кэш» вскоре стало использоваться в компьютерной литературе как общепринятый термин. [1-3]


 

Функционирование

Кэш — это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, содержащимся постоянно в памяти с меньшей скоростью доступа. Кэширование применяется ЦПУ, жёсткими дисками, браузерами и веб-серверами.

Кэш состоит из набора записей. Каждая запись ассоциирована с элементом данных или блоком данных (небольшой части данных), которая является копией элемента данных в основной памяти. Каждая запись имеет идентификатор, определяющий соответствие между элементами данных в кэше и их копиями в основной памяти.

Когда клиент кэша (ЦПУ, веб-браузер, операционная система) обращается к данным, прежде всего исследуется кэш. Если в кэше найдена запись с идентификатором, совпадающим с идентификатором затребованного элемента данных, то используются элементы данных в кэше. Такой случай называется попаданием кэша. Если в кэше не найдено записей, содержащих затребованный элемент данных, то он читается из основной памяти в кэш, и становятся доступным для последующих обращений. Такой случай называется промахом кэша. Процент обращений к кэшу, когда в нём найден результат, называется уровнем попаданий или коэффициентом попаданий в кэш.

Например, веб-браузер проверяет локальный кэш на диске на наличие локальной копии веб-страницы, соответствующей запрошенному URL. В этом примере URL — это идентификатор, а содержимое веб-страницы — это элементы данных.

Если кэш ограничен в объёме, то при промахе может быть принято решение отбросить некоторую запись для освобождения пространства. Для выбора отбрасываемой записи используются разные алгоритмы вытеснения. [5]


 

Политика записи при кэшировании

При чтении данных кэш-память даёт однозначный выигрыш в производительности. При записи данных выигрыш можно получить только ценой снижения надёжности. Поэтому в различных приложениях может быть выбрана та или иная политика записи кэш-памяти.

При модификации элементов данных в кэше выполняется их обновление в основной памяти. Задержка во времени между модификацией данных в кэше и обновлением основной памяти управляется так называемой политикой записи.

Существуют две основные политики записи кэш-памяти — сквозная запись (write-through) и отложенная запись (write-back).

В кэше со сквозной записью (или немедленной записью) каждое изменение вызывает синхронное обновление данных в основной памяти.

В кэше с отложенной записью (или обратной записью) обновление происходит в случае вытеснения элемента данных, периодически или по запросу клиента. Для отслеживания модифицированных элементов данных записи кэша хранят признак модификации (изменённый). Промах в кэше с отложенной записью может потребовать два обращения к основной памяти: первое для записи заменяемых данных из кэша, второе для чтения необходимого элемента данных.

В случае, если данные в основной памяти могут быть изменены независимо от кэша, то запись кэша может стать неактуальной. Протоколы взаимодействия между кэшами, которые сохраняют согласованность данных, называют протоколами когерентности кэша.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: