Презентация по информатике на тему "Кэш-память" 9 класс

• 1 слайд

  Кэш-память
  

• 2 слайд

  Кэш-память — это высокоскоростная память произвольного доступа, используемая процессором компьютера для временного хранения информации.
  

• 3 слайд

  Кэш-память:
  имеет небольшой объем;
  размещается непосредственно на процессорном кристалле;
  скорость работы гораздо выше, чем у динамической памяти (модули ОЗУ), но ниже, чем работают регистры общего назначения (РОН) центрального процессора.
  
  Основное достоинство быстродействие.
  
  Основной недостаток большой физический объем, занимаемый памятью и высокое энергопотребление.
  
  

• 4 слайд

  Система кэш-памяти
  AMD на процессоре K6-III (L1 = 64 Kb, L2 = 256 Kb).
  кэш первого уровня (L1)
  память на кристалле
  кэш второго уровня (L2)
  память на материнской плате
  

• 5 слайд

  кэш-архитектуры
  инклюзивная эксклюзивная
  

• 6 слайд

  Инклюзивная кэш-память
  
  Дублирование информации, находящейся в L1 и L2.
  Применяется в тех системах, где разница в объемах кэшей первого и второго уровня велика.
  
  Например,
  Pentium 3 (Coppermine): L1 = 16 Kb,
  L2 = 256 Kb;
  Pentium 4: L1 = 16 Kb, L2 = 1024 Kb.
  

• 7 слайд

  Эксклюзивная кэш-память
  
  Уникальность информации, находящейся в L1 и L2.
  Применяется в системах, где разность между объемами кэшей первого и второго уровня относительно невелика.
  
  Например,
  Athlon XP: L1 = 64 Kb, L2 = 256 Kb.
  

• 8 слайд

  Схемы взаимодействия кэш-памяти и основной оперативной памяти
  

• 9 слайд

  Кэш-память с прямым отображением
  Самый простой вариант взаимодействия кэша с ОЗУ.
  
  Объем ОЗУ делится на сегменты (страницы), по объему равные объему всего кэша (например, при объеме кэша 64 Кб и ОЗУ разбивается на страницы по 64 Кб).
  При взаимодействии кэша с ОЗУ, одна страница ОЗУ размещается в кэш-памяти, начиная с нулевого адреса (т.е., с самого начала кэша). При повторной операции взаимодействия, следующая страница накладывается поверх существующей - т.е., фактически прежние данные заменяются на текущие.
  
  

• 10 слайд

  Кэш-память с прямым отображением
  Достоинства: простая организация массива, минимальное время поиска.
  
  Недостатки: неэффективное использование всего объема кэш-памяти.
  

• 11 слайд

  Наборно-ассоциативная кэш-память
  Весь объем кэша делится на несколько равных сегментов, кратных двойке в целой степени (2, 4, 8). Например, кэш 64 Кб может быть разделен на:
  2 сегмента по 32 Кб каждый;
  4 сегмента по 16 Кб каждый;
  8 сегментов по 8 Кб каждый.
  
  Pentium 3 и 4 имеют 8-канальную структуру кэша (кэш разбит на 8 сегментов); Athlon Thunderbird - 16-канальную.
  
  При такой организации, ОЗУ делится на страницы, равные по объему одному сегменту кэша (одному кэш-банку). Страница ОЗУ пишется в первый кэш-банк; следующая страница - во второй кэш-банк и т.д., пока все кэш-банки не будут заполнены. Дальнейшая запись информации идет в тот кэш-банк, который не использовался дольше всего (содержит самую "старую" информацию).
  
  

• 12 слайд

  Наборно-ассоциативная кэш-память
  Достоинства: повышается эффективность использования всего объема кэша - чем больше кэш-банков, тем выше эффективность.
  
  Недостатки: более сложная схема управления работой кэша; дополнительное время на анализ информации.
  
  

• 13 слайд

  Ассоциативная кэш-память
  Объем кэш-банка становится равным одной строке кэш-памяти. При этом любая строка ОЗУ может быть сохранена в любом месте кэш-памяти.
  
  Запоминающий кэш-массив состоит из строк равной длины. Емкость такой строки равна размеру пакета, считываемого из ОЗУ за 1 цикл (например, Pentium 3 - 32 байта; Pentium 4 - 64 байта). Строка загружается в кэш и извлекается только целиком.
  
  
  

• 14 слайд

  Ассоциативная кэш-память
  Достоинства: максимальная эффективность использования пространства кэш-памяти.
  
  Недостатки: наибольшие затраты времени на поиск информации.
  
  

• 15 слайд

  Некоторые данные по популярным процессорам от Intel и AMD:
  Pentium III
  Процессор содержит 32 Kб неблокируемой кэш-памяти первого уровня (16Кб/16Кб) и унифицированную неблокируемую кэш-память второго уровня емкостью 512 Кб, функционирующую на вдвое меньшей частоте, чем ядро.
  

• 16 слайд

  Pentium IV
  ( на ядре Northwood - 512 Кбайт кэш-памяти L2).
  - Механизм ускоренной обработки команд;
  - Кэш-память первого уровня с отслеживанием исполнения команд;
  - Кэш-память с улучшенной передачей данных
  
  

• 17 слайд

  AMD-K6®-III
  Задействована встроенная быстродействующая кэш-память второго уровня (L2). В процессорный кристалл интегрированно 256 Кб кэш-памяти второго уровня, работающей на полной тактовой частоте процессора. Объем кэш-памяти первого уровня (L1), как у всего семейства K6, равен 64Кб.
  

• 18 слайд

  AMD Athlon™
  Имеет наибольший для платформ x86 кэш L1 (128KB) - в четыре раза превосходящий L1 кэш процессора Pentium III (32KB).
  Также включает высокоскоростной, 64-битный контроллер кэш памяти второго уровня (L2), поддерживающий объем кэш-памяти второго уровня от 512Kб до 8Mб.
  
  В настоящее время процессор AMD Athlon является самым быстрым процессором в мире.