Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.236

Наконец, особой проблемой для кэш-памяти является запись. Когда процессор записывает слово, а это слово есть в кэш-памяти, он, очевидно, должен либо обновить слово, либо удалить данный элемент кэш-памяти. Практически во всех разработках имеет место обновление кэш-памяти. А что же можно сказать об обновлении копии в основной памяти? Эту операцию можно отложить на потом до того момента, когда строка кэша будет готова к замене в соответствии с алгоритмом LRU. Выбор труден и ни одно из решений не является предпочтительным. Немедленное обновление элемента основной памяти называется сквозной записью. Этот подход обычно гораздо проще реализуется, и к тому же он более надежен, поскольку современная память при ошибке всегда может восстановить свое предыдущее состояние. К сожалению, при этом требуется передавать больше данных в память, поэтому в сложных проектах стремятся использовать альтернативный подход — обратную, или отложенную, запись.

С процессом записи связана еще одна проблема: что происходит, если нужно записать что-либо в ячейку, которой нет в кэш-памяти? Должны ли данные передаваться в кэш или просто записываться в основную память? И снова ни один из ответов не является во всех отношениях лучшим. В большинстве разработок, в которых применяется обратная запись, данные передаются в кэш-память. Эта технология называется заполнением по записи (write allocation). С другой стороны, в тех разработках, где применяется сквозная запись, элемент в кэш-память при записи обычно не помещается, поскольку это усложняет систему. Заполнение по записи полезно только в том случае, если имеют место повторные записи в одно и то же слово или в разные слова в пределах одной строки кэша.

Эффективность кэширования является крайне важным условием повышения общей производительности системы в силу огромного разрыва между быстродействием процессора и памяти. Дискуссия об альтернативных стратегиях кэширования ведется постоянно [6, 96, 145, 149, 197].

Прогнозирование ветвлений

Современные компьютеры в значительной степени конвейеризированы. Конвейер, изображенный на рис. 4.24, имеет семь ступеней; более сложно организованные компьютеры содержат конвейеры с десятью и более ступенями. Конвейеризация лучше работает с линейным кодом, поэтому блок выборки команд может просто считывать последовательные слова из памяти и отправлять их в блок декодирования заранее, еще до того, как они понадобятся.

Единственная проблема состоит в том, что эта модель совершенно нереалистична. Программы вовсе не являются линейными кодами. В них полно команд переходов. Рассмотрим простые команды листинга 4.4. Переменная i сравнивается с 0 (вероятно, на практике это самое распространенное сравнение). В зависимости от результата другой переменной, к, присваивается одно из двух возможных значений.

Листинг 4.4. Фрагмент программы

if(i-O)

к=1;

el se

к=2;

Возможный вариант трансляции на язык ассемблера показан в листинге 4.5. Язык ассемблера мы будем рассматривать позже в этой книге, а сейчас достаточно знать, что программа, более или менее похожая на программу из листинга 4.5, вполне возможна. Первая команда сравнивает переменную i с нулем. Вторая совершает переход к предложению El se, если i не равно 0. Третья команда присваивает значение 1 переменной к. Четвертая команда выполняет переход к следующему оператору программы. Компилятор поместил там метку Next. Пятая команда присваивает значение 2 переменной к.