15. Основна ідея використання кеш-пам'яті

Основна ідея використання кеш-пам'яті – це підвищення швидкодії обміну інформацією між процесором, оперативною пам’яттю та зовнішніми накопичувачами. Кеш-пам'ять працює на тактовій частоті процесора. Схема організації кеш-пам'яті забражена на рисунку 2 . В залежності від місця знаходження бувають такі рівні кеш-пам'яті: 1 рівень (L1) – внутрішня кеш-пам'ять в ядрі процесора, 2 рівень ( L2) – на кристалі процесора і працює на частоті його внутрішньої шини, 3 рівень (L3) – окрема ІМС на системній (материнській) платі.

Процесор

Кеш L1, L2

Кеш

L3

ОЗП

Рисунок 2 - Схема організації кеш-пам'яті

16. Принципи роботи кеш-пам'яті

Використання кеш-пам'яті підвищує швидкодію обміну інформацією між процесором і ОЗП і для обміну між ОЗП і зовнішніми накопичувачами, звернення до кеш-пам'яті відбувається на тактовій частоті процесора. Кеш-пам'ять реалізується на базі БІС ОЗП статичного типа. Інформаційна місткість і принцип організації кеш-пам'яті визначають продуктивність роботи ПК.

Кеш-пам'ять запам'ятовує копії інформації, переданої між пристроями (насамперед між процесором і основною пам'яттю). Вона має невелику місткість у порівнянні з основною пам'яттю й більш швидкодіюча). При читанні даних спочатку виконується звертання до кеш-пам'яті . Кеш-влучення –це ситуація, при якій процесор передбачив та записав потрібні дані у кеш-пам'ять. Якщо в кеш є копія даних адресованого осередку основної пам'яті, то кеш виробляє сигнал Hit (влучення) і видає дані на загальну шину даних. Кеш-промах – це сутація, при якій процесор не передбачив, що деякі дані йому стануть необхідні та не записав їх до кешу. У цьому випадку процесор бузе звертатися до ОЗП, це бузе тривати більш часу, ніж при звернення до кеш-пам'яті, сигнал Hit не виробляється й виконується читання з основної пам'яті й одночасне передаються зчитані дані у кеш.

При використанні процесором кеш-пам'яті основна пам'ять звільняється, і може виконуватись регенерація даних у динамічному ЗП або використання пам'яті іншими пристроями.

17. Стекова пам'ять. Принципи організації стекової пам'яті

Стекова пам'ять — це пам'ять, доступ до якої організован по принципу: «останній записаний — перший прочитаний» (Last Input First Output — LIFO). Інформація, що була записана в стек останньою, стає доступною до читання першою.

За реалізацією механизму доступу до стекової пам'яті існують апаратний і апаратно-програмний (зовнішній) стеки.

Апаратний стек – це група регістрів, зв'яки між якими працюють таким чином, що під час запису або зчитування з них, дані здвигаються автоматично (рисунок 3).

Аппаратно – програмний стек має додатковий регістр вказівник стеку SP (Stack Pointer), який зберігає адресу останньої зайнятої комірки стеку (рисунок 4). При виконанні операцій запису або читання зсуву інформації не відбувається порівняно з апаратним стеком.

Рисунок 3 – Організація апаратного стека

Стекова пам'ять, що реалізує безадресне завдання операндів, особливо широко використовується в мікропроцесорах і Міні-ЕОМ.