Управление работой кэш-памяти на уровне страниц
В элементах каталога страниц и таблиц страниц имеются 2 бита, которые применяются для управления выходными сигналами процессора и участвуют в кэшировании страниц.
Бит PCD запрещает ( PCD = 1 ) или разрешает ( PCD = 0 ) кэширование страницы. Запрещение кэширования необходимо для страниц, которые содержат порты ввода/вывода с отображением на память. Оно также полезно для страниц, кэширование которых не дает выигрыша в быстродействии, например, страниц, содержащих программу инициализации.
Бит PWT определяет метод обновления ОЗУ и внешней кэш-памяти (кэш 2-го уровня). Если PWT = 1, то для данных в соответствующей странице определяется кэширование со сквозной записью, при PWT = 0 применяется способ обратной записи. Используется в микропроцессорах начиная с Pentium. Так как внутренняя кэш-память в МП i486 работает со сквозной записью, состояние бита PWT на нее не влияет. Бит PWT в этом случае действует только на внешнюю КП.
Обеспечение согласованности кэш-памяти микропроцессоров в мультипроцессорных системах
Особенности работы кэш-памяти в том случае, когда одновременно несколько микропроцессоров используют общую оперативную память.
Структура мультимикропроцессорной системы с общей оперативной памятью изображена на рисунке 8.4.
Рисунок 8.4 - Структура мультимикропроцессорной системы с общей оперативной памятью
В этом случае могут возникнуть проблемы, связанные с кэшированием информации из оперативной памяти в кэш-память микропроцессоров.
|
|
|
Существует два основных механизма обновления оперативной памяти:
- сквозная запись, которая подразумевает, что как только изменилась информация во внутренней кэш-памяти, эта же информация копируется в то же место оперативной памяти, и
- обратная запись, при которой микропроцессор после изменения информации во внутреннем кэше отражает это изменение в оперативной памяти не сразу, а лишь в тот момент, когда происходит вытеснение данной строки из кэш-памяти в оперативную. То есть существуют определенные моменты времени, когда информация, предположим, по адресу 2000 имеет разные значения: микропроцессор ее обновил, а в оперативной памяти осталось старое значение. Если в этот момент другой микропроцессор (МП В), использующий ту же оперативную память, обратится по адресу 2000 в ОЗУ, то он прочитает оттуда старую информацию, которая к этому времени уже не актуальна.
Для обеспечения согласованности (когерентности) памяти в мультипроцессорных системах используются аппаратные механизмы, позволяющие решить эту проблему. Такие механизмы называются протоколами когерентности кэш-памяти. Эти протоколы призваны гарантировать, что любое считывание элемента данных возвращает последнее по времени записанное в него значение.
|
|
|
Существует два класса протоколов когерентности:
- протоколы на основе справочника ( directory based ): информация о состоянии блока физической памяти содержится только в одном месте, называемом справочником (физически справочник может быть распределен по узлам системы);
- протоколы наблюдения ( snooping ): каждый кэш, который содержит копию данных некоторого блока физической памяти, имеет также соответствующую копию служебной информации о его состоянии; централизованная система записей отсутствует; обычно кэши расположены на общей шине, и контроллеры всех кэшей наблюдают за шиной (просматривают ее), чтобы определять, какие обращения по адресам в пределах этого блока происходят со стороны других микропроцессоров.
В мультипроцессорных системах с общей памятью наибольшей популярностью пользуются протоколы наблюдения, поскольку для опроса состояния кэшей они могут использовать уже существующее физическое соединение - шину памяти.
Контрольные вопросы:
1. Общие принципы функционирования кэш-памяти микропроцессора.
2. Организация кэш-памяти с прямым отображением.
3. Основные механизмы обновления оперативной памяти.
4. Кэширование со сквозной и с обратной записью.
5. Организация внутренней кэш-памяти микропроцессора.
6. Способы обеспечения согласованности кэш-памяти микропроцессоров в мультипроцессорных системах.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 333; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!