Устройства ЭВМ: КЭШ-память

Заказать работу

Реферат ученика 8Г класса Гринченко Евгения

Москва, Гимназия №1567

Сентябрь 2004 г.

Кэш-память – это высокоскоростная память произвольного доступа, используемая процессором компьютера для временного хранения информации. Она увеличивает производительность, поскольку хранит наиболее часто используемые данные и команды «ближе» к процессору, откуда их можно быстрее получить.

Кэш-память напрямую влияет на скорость вычислений и помогает процессору работать с более равномерной загрузкой. Представьте себе массу информации, используемой в школе. Небольшие объемы информации, необходимой в первую очередь, висят на стене над столом. Точно так же вы храните под рукой информацию по текущим урокам. Реже используемые справочники лежат на полке, рядом со столом. Литература, к которой вы обращаетесь совсем редко, занимает полки книжного шкафа.

Компьютеры хранят данные аналогично. Когда приложение начинает работать, данные и команды переносятся с медленного жесткого диска в оперативную память произвольного доступа, откуда процессор может быстро их получить. Оперативная память выполняет роль кэша для жесткого диска.

Существует два типа кэш-памяти: внутренняя (от 8 до 64 Кбайт) – размещается внутри процессора и внешняя ( от 256 Кбайт до 1Мбайт устанавливается на системной плате.

Хотя оперативная память намного быстрее диска, тем не менее и она не успевает за потребностями процессора. Поэтому данные, которые требуются часто, переносятся на следующий уровень быстрой памяти, называемой кэш-памятью второго уровня. Она может располагаться на отдельной высокоскоростной микросхеме статической памяти, установленной в непосредственной близости от процессора ( в новых процессорах кэш-память второго уровня интегрирована непосредственно в микросхему процессора.)

На более высоком уровне информация, используемая чаще всего, хранится в специальной секции процессора, называемой кэш-памятью первого уровня. Это самая быстрая память.

Процессор Pentium III имеет кэш-память первого уровня емкостью 32 Кбайт на микросхеме процессора и либо кэш-память второго уровня емкостью 256 Кбайт на микросхеме, либо кэш-память второго уровня емкостью 512 Кбайт, не интегрированную с процессором.

Когда процессору нужно выполнить команду, он сначала анализирует состояние своих регистров данных. Если необходимых данных в регистрах нет, он обращается к кэш-памяти первого уровня, а затем – кэш-памяти второго уровня. Если данных нет ни в одной кэш-памяти, процессор обращается к оперативной памяти. И только в том случае, если нужных данных нет и там, он считывает данные с жесткого диска.

Когда процессор обнаруживает данные в одном из КЭШей, это называют «попаданием», неудачу называет «промахом». Каждый промах вызывает задержку, поскольку процессор будет пытаться обнаружить данные на другом, более медленном уровне. В хорошо спроектированных системах с программными алгоритмами, которые выполняют предварительную выборку данных до того, как они потребуются, процент «попаданий» может достигать 90.

Частота промахов при обращении к кэш-памяти может быть значительно снижена за счет увеличения емкости КЭШа. Но большая кэш-память требует больше энергии, генерирует больше тепла и увеличивает число бракованных микросхем при производстве.

Один из способов обойти эти трудности – передача логики управления кэш-памятью от аппаратного обеспечения к программному.

Управляемая программным образом кэш-память сейчас существует лишь в исследовательских лабораториях.

Другие материалы

  • Основные платформы ЭВМ
  • ... , при которых часть модулей банковской системы разрабатывается компьютерным отделом банка, а часть покупается у независимых производителей. Основными платформами для банковских систем в настоящее время считаются: 1. ЛВС на базе сервера PC (10,7%); 2. Различные модели специализированных бизнес- ...

  • Устройство ПК
  • ... управления шиной и портами ввода-вывода. Порты ввода-вывода - это пункты системного интерфейса ПК, через которые МП обменивается информацией с другими устройствами. Всего портов у МП может быть 65536. Каждый порт имеет адрес - номер порта, соответствующий адресу ячейки памяти, являющейся частью ...

  • Оперативная память
  • ... кэш-памяти, регистрах микропроцессорах и системах управления RDRAM (смотри раздел B.3.3.5). 2.4. DRAM. Что это такое? Для того, чтобы удешевить оперативную память, в 90-х годах XX века вместо дорогого статического ОЗУ на триггерах стали использовать динамическое ОЗУ (DRAM). Принцип устройства DRAM ...

  • Процессоры ЭВМ
  • ... с фиксированной микро разрядностью и с постоянным набором команд конструктивно исполняется в виде одной БИС. Такой микропроцессор выполняет функции процессора ЭВМ, все операции которого определяются хранящимися в его памяти командами. В состав однокристального микропроцессора входят: АЛУ, выходной ...

  • Кэш-память
  • ... два значения — On (Desktop Mode) и Off (Server Mode). Отличия между этими двумя режимами чисто программные — в случае Desktop Mode кэш-память жесткого диска разбивается на фиксированное число сегментов постоянного (одинакового) объема и далее они используются для кэширования обращений при чтении и ...

  • Методы уменьшения шумов и повышения помехоустойчивости электронных устройств
  • ... структур и достигли повышения производительности в соответствиис законом Амдала:N/log2N. Рассмотрим подробнее суть конфликтов на шине.Сетевая ОС должна управлять каждым процессором и,следовательно, взаимодействием процессора с внутренними вызовами и периферийными устройствами на шине(поэтому, ...

  • Классификация и техническая реализация основных устройств ЭВМ
  • ... и количества. Всю совокупность современных ВУ можно классифицировать по двум основным группам (Рис.3): внешняя память и устройства ввода/вывода, наиболее типичные представители которых могут быть охарактеризованы следующим образом. Внешние устройства (ВУ) ЭВМ - периферия Внешние ...

  • Структура ЭВМ
  • ... обусловливает разницу в емкости, скорости передачи данных и энергопотреблении.[13] Заключение В данной работе была раскрыта структурная схема ЭВМ. Структура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов. Центральной ...

  • Кэш-память современных микропроцессоров фирм Intel и AMD
  • ... с тем, у чипсетов Intel 875/865 может быть латентность в районе 66 нс — если они работают в специальных (нештатных) низколатентных режимах . Зачем увеличивать кэш ? Первичная причина увеличения объема встроенного кэша может заключаться в том, что кэш-память в современных процессорах работает на ...

  • Устройство и назначение системы BIOS ЭВМ
  • ... В целях выявления конфликтов Отключив эту опцию вы также увеличите скорость загрузки своей системы. Потому как BIOS контроллера не будет загружаться и соответственно опрашивать устройства на этом канале. Так что если вы не используете дополнительных контроллеров, лучшим вариантом будет ...

Каталог учебных материалов

Свежие работы в разделе

Наша кнопка

Разместить ссылку на наш сайт можно воспользовавшись следующим кодом:

Контакты

Если у вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь на email администратора: admin@kazreferat.info