Согласование пропускных способностей микропроцессора и памяти. Кэш-память

Скорость работы ЭВМ повышается использованием более быстродействующих электронных схем, а также специальных архитектурных решений (конвейерная и векторная обработка данных и др.). Быстродействие памяти все время отстает от быстродействия микропроцессора. Для согласования применяют структурные решения: конвейеризацию процедур цикла выполнения команды, расслоение оперативной памяти, буферизацию. Расслоение оперативной памяти путем многомодульного построения с <веерной> (чередующейся) адресацией при которой смежные адреса информационных единиц соответствующих ширине выборки (слово, двойное слово и так далее) принадлежат разным модулям повышает пропускную способность оперативной памяти за счет перекрытия во времени обращения к разным модулям памяти.

Буферизация _ это использование включенных между микропроцессором и оперативной памятью существенно более чем операционная память быстродействующих буферных памятей сравнительно небольшой емкости, из-за их программной недоступности они называются <кэшами> _ тайниками. При обращении микропроцессора к оперативной памяти для считывания в КЭШ передается блок информации содержащий, в том числе и нужное слово. При этом происходит опережающая выборка, так как высока вероятность того, что ближайшие обращения будут происходить к словам этого же блока уже находящемся в кэше, это значительно уменьшает среднее время выборки данных. Эффективность кэша зависит от его емкости, размера блока, соотношения времен считывания слова из кэша и блока из оперативной памяти.

Последнее значительно уменьшается при использовании расслоения оперативной памяти. Выделяют два типа КЭШ _ памяти:

• с запоминанием новой информации одновременно в кэше и операционной памяти (сквозное запоминание), при этом всегда в операционной памяти есть последняя копия хранящейся в кэше информации. Однако в этом случае длинный цикл операционной памяти снижает цикл производительности микропроцессорного устройства;
• запоминание новой информации только в кэше и копированием ее в оперативную память только при передаче в другие устройства или при вытеснении ее из кэша.