Кэш_побробно (лекции), страница 2

Скорость доступа к данным из кэш-памяти второго уровня,размещаемой на процессорной плате, составляет от 6 до 12 циклов, а в случае с внешнейкэш-памятью второго уровня — десятки или даже сотни циклов.Кэш-память для серверов даже более важна, чем для настольных ПК, посколькусерверы поддерживают между процессором и памятью весьма высокий уровень трафика,генерируемого клиентскими транзакциями.

В 1991 году Intel превратила ПК на базепроцессора 80486 с тактовой частотой 50 МГц в сервер, добавив на процессорную платукэш с тактовой частотой 50 МГц. Хотя шина, связывающая процессор и память, работалас частотой всего 25 МГц, такая кэш-память позволила многие программы во время работыполностью размещать в процессоре 486 с тактовой частотой 50 МГц.Иерархическая организация памяти помогает компенсировать разрыв междускоростями процессоров, ежегодно увеличивающимися примерно на 50% в год, искоростями доступа к DRAM, которые растут лишь на 5%.По мере усиления этого диссонанса производители аппаратного обеспечениядобавят третий, а возможно и четвертый уровень кэш-памяти.В 2000 году Intel представила кэш-память третьего уровня в своих 64-разрядныхпроцессорах Itanium.

Кэш емкостью 2 или 4 Мбайт будет связан с процессоромспециальной шиной, тактовая частота которой совпадает с частотой процессора.IBM также разработала собственную кэш-память третьего уровня для 32- и 64разрядных ПК-серверов Netfinity.Сначала кэш будет размещаться на микросхеме контроллера памяти.Кэш-память третьего уровня корпорации IBM стала общесистемным кэшем, кудамогут обращаться от 4 до 16 процессоров сервера. С кэш-памятью третьего уровня Intelможет работать только тот процессор, к которому она подключена, но представители IBMподчеркнули, что их кэш третьего уровня способен увеличить пропускную способностьвсей системы. Новая кэш-память производства IBM также поможет реализоватькомпьютерные системы высокой готовности, необходимые для электронной коммерции,поскольку с ее помощью можно будет менять модули основной памяти и выполнятьмодернизацию, не прерывая работу системы.Больше – не всегда лучшеЧастота промахов при обращении к кэш-памяти может быть значительно сниженаза счет увеличения емкости кэша.

Но большая кэш-память требует больше энергии,генерирует больше тепла и увеличивает число бракованных микросхем при производстве.Один из способов обойти эти трудности — передача логики управления кэшпамятью от аппаратного обеспечения к программному.«Компилятор потенциально в состоянии анализировать поведение программы игенерировать команды по переносу данных между уровнями памяти»Управляемая программным образом кэш-память сейчас существует лишь висследовательских лабораториях. Возможные трудности связаны с тем, что придетсяпереписывать компиляторы и перекомпилировать унаследованный код для всехпроцессоров нового поколения.Где мои данные?Когда процессору требуются данные, онсначала анализирует содержимое своихрегистров данных.

Если данных там нет,процессор смотрит, не лежат ли они вближайшей к нему кэш-памяти первогоуровня. Если и там нет, то следующееобращение происходит к кэш-памятивторого уровня. Если процессор не находитданных в кэше, он проверяет оперативнуюпамять. И здесь нет? Тогда процессорпосылает запрос к диску. Время идет, апроцессор ничего полезного не делает...-Гэри Антес, COMPUTERWORLD, США.