L1 cache Pamäť cache.

Prezentace na téma: "L1 cache Pamäť cache."— Transkript prezentace:

1 L1 cache Pamäť cache

2 Hierarchia druhov pamätí
Menšia kapacita, vyššia rýchlosť, vyššia cena Väčšia kapacita, nižšia rýchlosť, nižšia cena

3 Úloha pamäte cache Je rýchlejšia, ale menšia než hlavná pamäť
Uchováva najčastejšie používané časti hlavnej pamäte Logicky je medzi procesorom a hlavnou pamäťou, fyzické implementácie sa môžu líšiť

4 Úloha pamäte cache Princíp Nízka kapacita
časovej lokality. Adresa, ktorá bola vyvolaná bude vyvolaná znova. miestnej lokality. V krátkej dobe sa bude čítať z okolia aktuálne čítaného údaju Nízka kapacita Slúži na ukladanie najpotrebnejších údajov Prístupy – vylúči sa bunka, ktorá sa používa najmenej – vylúči sa bunka, ktorá sa nepoužívala najdlhší čas Zápis do Cache pri každom zápise, sa uskutoční aj zápis do hlavnej pamäte ak nie je potrebné uchovávať položku v Cache, tak pred vymazaním sa obsah kópie zapíše hlavnej pamäte

5 Cache ako prvý stupeň zrýchlenia procesora
Na kľúčových miestach procesora sú umiestnené vyrovnávacie pamäte, tzv cache pamäte Cache sa skladá z veľmi rýchlej statickej pamäte ( ale drahej ) a z radiča cache. Jej funkciou je uchovávať všetky informácie, ktoré ňou prejdú Všetky požiadavky na čítanie z pamäte idú cez radič cache, ktorý rozhoduje, či je požadovaný údaj k dispozícii vo vyrovnávacej pamäti, alebo či je nutné ich načítať z operačnej RAM-ky.

6 Cache ako prvý stupeň zrýchlenia procesora
Na začiatku sú všetky údaje z pamäte , požadované CPU-čkom, nové a ešte neexistuje ich kópia v cache pamäti. Radič cache preto vyžaduje kópiu od každého prenášaného bajtu spolu aj s informáciou, z akej oblasti pamäte dáta vlastne pochádzajú. Tie si uloží do pamäte cache a vyčkáva. Za chvíľu môže nastať situácia, keď si procesor vyžiada informácie z operačnej pamäte, ktoré sú však aj k dispozícii v cache pamäti.

7 Cache ako prvý stupeň zrýchlenia procesora
Ak radič nájde v pamäti cache dáta požadované procesorom, dá mu ich k dispozícii rýchlosťou, ktorá niekoľkonásobne prevyšuje rýchlosť prenosu po zbernici medzi CPU a pamäťou RAM. Vzhľadom na to, že sa program veľmi často „točí na mieste" a požaduje stále stále rovnaké údaje, je úspešnosť vyrovnávacej pamäte pomerne vysoká. Tento princíp vyrovnávacej pamäte možno aplikovať na rôzne fázy práce s pamäťou.

8 Cache ako prvý stupeň zrýchlenia procesora
Cache môže zrýchľovať čítanie dát z pamäte, čítanie inštrukcií , môže zrýchliť aj zápis do pamäte. Dnešné procesory využívajú dve alebo tri zreťazené cache pamäte za sebou (L1, L2, L3 ), každá z nich s nižšou rýchlosťou a väčšou kapacitou Všetky sú však niekoľkokrát rýchlejšie ako vlastná operačná pamäť počítača. Pri požadovaní dát alebo inštrukcií procesorom potom systém prechádza vyrovnávacou pamäťou postupne podľa rýchlosti a hľadá v nich požadovanú informáciu.

9 Vzhľadom na to, že dnešné cache L2 majú veľkosť niekoľko MB, býva procesor často uspokojený ešte pred použitím operačnej RAM Niektoré cache pamäte sú určené čisto pre dáta, iné len pre inštrukcie, ale tiež existujú cache pre oba druhy informácií

10 AMD K8L architektúra Quad-core Opteron processor
L1 cache L2 cache L3 cache

11 Cache ako prvý stupeň zrýchlenia procesora
Rýchlosť L1 cache je niekoľkokrát vyššia než štandard DDR2 or dokonca DDR3 pamätí L1 cache výkon okolo 42,500MB/s. L2 cache výkon okolo 20,500MB/s. Na porovnanie dvojkanálová DDR3 pamäť pri 1,333MHz má šírku pásma okolo 8,800MB/s

12 Dvojjadrový dvojprocesorový systém

13 Intel Core architektúra

14 Pamäť Cache Pentium Pro