Статическая оперативная память нашла
применение в кэш-памяти. Основное достоинство статической памяти - это
ее быстродействие. Основной недостаток - большой физический объем,
занимаемый памятью и высокое энергопотребление.
Кэш-память имеет небольшой объем и
размещается непосредственно на процессорном кристалле. Ее скорость
работы гораздо выше, чем у динамической памяти, но ниже, чем работают
регистры общего назначения центрального процессора.
Впервые кэш-память появилась на
386-х компьютерах и располагалась она на материнской плате.
Наличие кэшей двух уровней
потребовало создания механизма их взаимодействия между собой. Существует
два варианта обмена информацией между кэш-памятью первого и второго
уровня, или, как говорят, две кэш-архитектуры: инклюзивная и
эксклюзивная.
Инклюзивная кэш-память
Инклюзивная архитектура предполагает
дублирование информации, находящейся в L1 и L2.
Схема работы следующая. Во время
копирования информации из ОЗУ в кэш делается две копии, одна копия
заносится в L2, другая копия - в L1. Когда L1 полностью заполнен,
информация замещается по принципу удаления наиболее "старых данных" -
LRU (Least-Recently Used). Аналогично происходит и с кэшем второго
уровня, но, поскольку его объем больше, то и информация хранится в нем
дольше.
При считывании процессором
информации из кэша, она берется из L1. Если нужной информации в кэше
первого уровня нет, то она ищется в L2. Если нужная информация в кэше
второго уровня найдена, то она дублируется в L1 (по принципу LRU), а
затем, передается в процессор. Если нужная информация не найдена и в
кэше второго уровня, то она считывается из ОЗУ по схеме, описанной выше.
Инклюзивная архитектура применяется
в тех системах, где разница в объемах кэшей первого и второго уровня
велика.В таких системах дублируется небольшая часть кэша второго уровня,
это вполне приемлемая цена за простоту реализации инклюзивного
механизма.
Эксклюзивная кэш-память
Эксклюзивная кэш-память
предполагает уникальность информации, находящейся в L1 и L2.
При считывании информации из ОЗУ в
кэш - информация сразу заносится в L1. Когда L1 заполнен, то, по
принципу LRU информация переносится из L1 в L2.
Если при считывании процессором
информации из L1 нужная информация не найдена, то она ищется в L2. Если
нужная информация найдена в L2, то по принципу LRU кэши первого и
второго уровня обмениваются между собой строками (самая "старая" строка
из L1 помещается в L2, а на ее место записывается нужная строка из L2).
Если нужная информация не найдена и в L2, то обращение идет к ОЗУ по
схеме, описанной выше.
Эксклюзивная архитектура применяется
в системах, где разность между объемами кэшей первого и второго уровня
относительно невелика. Например, у Athlon XP: L1 = 64 Kb, L2 = 256 Kb. В
эксклюзивной архитектуре кэш-память используется более эффективно, но
схема реализации эксклюзивного механизма гораздо сложнее.
| 
