Лекция "Назначение и характеристики КЭШ-памяти."

Назначение и характеристики КЭШ­памяти. Кэш­память   —   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. Основное назначение кэш­памяти в компьютере ­ служить местом временного хранения обрабатываемых в текущий момент времени кодов программ и данных. Другими словами, ее   назначение   ­   служить   буфером   между   различными   устройствами   для   хранения   и обработки   информации.   Например,   между   процессором   и   ОЗУ,   между   механической частью винчестера и ОЗУ и т. д. В зависимости от назначения и типа процессора объем кэш­памяти может составлять величину, например 8 и 16 Кбайт, 128 и 256 Кбайт, а в ряде случаев   достигает   2­3   Мбайт.   Кроме   того,   кэш­память   делится   на   уровни   и, соответственно, для каждого уровня кэш­памяти используются свои, весьма различные по конструкции и быстродействию микросхемы. Внутренний кэш процессора класса Pentium, он же первичный кэш, или кэш первого уровня (Level I Cache), находится на том же кристалле, что и процессор. Основное назначение – хранение   команд   и   данных,   которые   в   текущий   момент   обрабатываются   в   процессоре. Главное отличие от всех остальных видов памяти у внутреннего кэша процессора в том, что доступ к ячейкам памяти происходит на тактовой частоте ядра процессора. Появление такого типа кэша было вызвано тем, что ядро процессора, начиная с 486, работает на частоте,   которая   превышает   частоту   внешней   синхронизации.   В   старых   процессорах внутреннего кэша не было, а термин «кэш­память» относился к микросхемам внешнего кэша.   Кроме   того,   для   кэша   первого   уровня   у   современных   процессоров   используют ассоциативную или наборно­ассоциативную память, в которой выбор данных из памяти происходит   не   по   абсолютным   адресам   ячеек   памяти,   а   по   их   содержимому,   что значительно ускоряет работу системы процессор ­ кэш. Вторичный кэш, или кэш второго уровня (Level 2 Cache) ­ это или внешний кэш, который устанавливается   на   системной   плате,   или   кэш­память   значительного   объема,   которая находится на том же кристалле, что и процессор. Возможен вариант как в процессоре Pentium II, где кэш второго уровня находится на отдельном кристалле внутри картриджа процессора. Кэш   третьего   уровня   (Level   3   Cache)   имеют   некоторые   процессоры,   которые предназначены для серверных приложений.