A- ¿Cual es el objetivo de la memoria cache?
B-¿Como funciona la memoria cache?
2-Elementos de diseño de la memoria cache [132]
Desarrollo
A- El objetivo de la memoria cache es lograr que la velocidad de la memoria sea lo mas rápido posible consiguiendo al mismo tiempo un tamaño grande al precio de memorias semiconductoras memos costosas. El concepto se ilustra en la figura 4.3. Hay una memoria principal relativamente grande y mas lenta, junto con una memoria cache mas pequeña y mas rápida.
B- La cache contiene una copia de partes de la memoria principal. Cuando el procesador intenta leer una palabra de memoria se hace una comprobación para determinar si la palabra esta en la cache. Si es así, se entrega dicha palabra al procesador. Sino, un bloque de memoria principal, consiste en un cierto numero de palabras, se transfiere a la cache y después la palabra es entregada al procesador
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Tamaño de cache: El primer elemento, el tamaño de cache, ya ha sido tratado. Nos gustaría que el tamaño fuera lo suficientemente pequeño como para el coste total medio por bit se aproxime al de la memoria principal sola, y que fuera lo suficientemente grande como para que el tiempo de acceso medio total sea próximo al de la cache sola. Hay otras mucha motivaciones para minimizar el tamaño de la cache. Cuando mas grande es, mayor es el numero de puertas implicadas en direccionar la cache
Función de correspondencia: ya que hay menos lineas de cache que bloques de memoria principal, se necesita un algoritmo que haga corresponder bloques de memoria principal a lineas de cache. Ademas, se requiere algún medio para determinar que el bloque de memoria principal ocupa actualmente una linea dada de cache. La elección de la función de correspondencia determina como se organiza la cache. Pueden utilizare 3 técnicas
Función de algoritmo y sustitución: Una vez que se ha llenado la cache, para introducir un nuevo bloque debe sustituirse un nuevo bloque existente. Para el caso de correspondencia directa solo hay una posible linea para cada bloque particular y no hay elección posible. Para las técnicas asociativas se requiere algoritmos de sustitución. Para conseguir alta velocidad, tales algoritmos debe complementarse en hardware
Función Política de escritura: Hay dos casos a considerar cuando se ha de reemplazar un bloque de cache. Si el bloque antiguo de la cache no debe ser modificado, puede sobrescribirse con el nuevo bloque sin necesidad de actualizar el antiguo. Si se ha realizado al menos una operación de escritura de palabra de la linea correspondiente de la cache, entonces la memoria principal debe actualizarse, reescribiendo la linea de cache en el bloque de memoria antes de transferir el nuevo bloque. Son posibles varias de escrituras con distintos compromisos entre prestaciones y coste económico
Función Tamaño de linea: Otro elemento de diseño es el tamaño de linea. Cuando se recupera y se ubica la cache un bloque de datos, no solo se recuperan la palabra deseada sino ademas algunas adyacentes. A medida que aumenta el tamaño del bloque, la tasa de aciertos primero aumenta debido al principio de localidad, el cual establece que es probable que los datos en la vecindad de una palabra preferenciada sean referenciados en un futuro próximo. Al aumentar el tamaño el bloque, mas datos útiles son llevados a la cache.
Función Numero de caches: Cuando se introdujeron originalmente las caches, un sistema tenia normalmente una cache. Mas recientemente, se ha convertido en una norma de uso de múltiples caches. Hay dos aspectos de diseño relacionados con este tema que son el numero de niveles de caches y el uso de caches unificada frente al de caches separadas
