Конвейерный пакетный кэш
В вычислительной технике создание и развитие конвейерной пакетной кэш -памяти является неотъемлемой частью разработки суперскалярной архитектуры. Он был представлен в середине 1990-х годов в качестве замены синхронного пакетного кэша и асинхронного кэша и до сих пор используется в компьютерах . По сути, это увеличивает скорость работы кэш - памяти за счет минимизации состояний ожидания и, следовательно, максимизации скорости вычислений процессора. Реализация методов конвейерной обработки и обработки пакетной высокую производительность вычислений обеспечивает . Он работает по принципу параллелизма , тому самому принципу, на котором держится развитие суперскалярной архитектуры. Конвейерный пакетный кэш можно найти в контроллерах DRAM и конструкциях наборов микросхем. [1]
Введение
[ редактировать ]В процессорной системе скорость процессора всегда больше, чем у основной памяти . В результате возникают ненужные состояния ожидания при извлечении инструкций или данных из основной памяти. Это приводит к снижению производительности системы. Кэш-память в основном разработана для повышения эффективности системы и максимального использования всей вычислительной скорости процессора. [2]
На производительность процессора сильно влияют методы, используемые для передачи данных и инструкций в процессор и из него. Чем меньше времени требуется для передачи, тем выше производительность процессора.
Пакетный кэш конвейера — это, по сути, область хранения для процессора, которая предназначена для чтения или записи в конвейерной последовательности из четырех передач данных. из названия Как следует , передача данных после первой передачи происходит до того, как первая передача достигнет процессора. Он был разработан как альтернатива асинхронному кэшу и синхронному пакетному кэшу.
Конвейерный пакетный кэш получил широкое распространение, начиная с выпуска чипсета Intel 430FX в 1995 году.
Принципы работы
[ редактировать ]Пакетный кэш конвейера основан на двух принципах работы, а именно:
Пакетный режим
[ редактировать ]В этом режиме содержимое памяти предварительно загружается перед его запросом.
Для типичного кэша каждая строка имеет ширину 32 байта, что означает, что передача в кэш и из кэша происходит по 32 байта (256 бит) за раз. Однако пути данных имеют ширину всего 8 байт. Это означает, что для одной передачи кэша необходимы четыре операции. Если бы не пакетный режим, для каждой передачи требовалось бы предоставление отдельного адреса. Но поскольку передачи должны осуществляться из последовательных ячеек памяти, нет необходимости указывать другой адрес после первого. Используя технику пакетной передачи, передача последовательных байтов данных может осуществляться без указания остальных адресов. Это помогает улучшить скорость. [3]
Конвейерный режим
[ редактировать ]В этом режиме одно значение памяти может быть доступно в Cache одновременно с обращением к другому значению памяти в DRAM . Операция конвейерной обработки предполагает, что передача данных и инструкций из кэша или в него разбивается на этапы. Каждый этап постоянно занят одной операцией. Это похоже на концепцию, используемую на сборочной линии. Эта операция позволила преодолеть недостатки последовательных операций с памятью, которые приводили к большим потерям времени и снижению скорости процессора . [4]
Операция
[ редактировать ]С помощью объясненных выше двух принципов работы реализуется пакетный кэш конвейера. В этом кэше передача данных из или в новое место занимает несколько циклов первоначальной передачи, но последующие передачи выполняются за один цикл. [5] [6]
Компромисс
[ редактировать ]Схема, используемая в этом кэше, очень сложна из-за одновременного использования конвейерной обработки и пакетного режима . Следовательно, первоначально требуется больше времени для настройки «конвейера».
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Сетевой словарь» .
- ^ «Как работает кэш» . Апрель 2000 года.
- ^ «Взрыв кэша» . ПКГид.
- ^ «Режимы работы» . 28 июля 1997 г.
- ^ «Операция» .
- ^ «Кэш разрыва конвейера» . ПКГид.