Spomnimo, da statični pomnilnik celica, ki temelji na tranzistor fazah, ki lahko vsebujejo do 10 tranzistorjev. Ker so preklopni tranzistor iz enega stanja v drugo, je zanemarljiva, potem hitrost visoke statičnega pomnilnika.
Cache je majhna količina in se nahaja neposredno na procesor čip. Njegova hitrost je veliko višja kot v dinamični pomnilnik (RAM modulov), vendar nižja kot so splošne namene registri (Ron) CPU.
Prvič je bil cache na 386 računalnikov in se nahaja na matični plošči. Motherboard 386 DX imel zmogljivost predpomnilnika 64-256 KB. 486. predelovalci že predpomnilnik, ki se nahaja na procesorski čip, ampak cache na matični plošči je bil shranjen. Sistem cache je postal spomin na dveh ravneh, na čipu je postal znanStopnja predpomnilnik najprej (L1), in na matični -Druga raven cache (L2). Sčasoma predpomnilnik na drugi ravni "preselil" procesor na čipu. Prvi storil procesorja AMD K6-III (L1 = 64 kB, L2 = 256 Kb).
Prisotnost dveh ravneh predpomnilniških zahtevajo vzpostavitev mehanizma njihove interakcije s seboj. Obstajata dve možnosti za izmenjavo informacij med predpomnilnika prve in druge stopnje, ali kot pravijo, dva cache arhitektura: vključujoče in izključujejo.
Inclusive cache
Inclusive arhitektura vključuje podvajanja podatkov, shranjenih v L1 in L2.
Shema deluje na naslednji način. Ko kopirate podatke iz pomnilnika RAM predpomnilnika se dve kopiji, ena kopija shrani v L2, še eno kopijo - v L1. Ko je L1 celoti zapolnjeno, se informacije zamenja z načelom odstranjevanje najbolj "starih podatkov" -Enota (Najmanj Nedavno Rabljeno). Podobno se dogaja s predpomnilnikom na drugi stopnji, ampak zato, ker je znesek več, in se tam hrani več.
Pri branju podatkov iz predpomnilnika procesorja, je vzet iz L1. Če zahtevane informacije v predpomnilnik na prvem nivoju tam, je iskal v L2. Če potrebujete informacije v drugem nivoju predpomnilnika se ugotovi, se podvoji v L1 (načelo VPŽP), nato pa pošlje procesor. Če potrebujete informacije, ni bilo mogoče najti v predpomnilniku in drugi stopnji, se bere iz RAM shemo, opisano zgoraj.
Inclusive arhitektura se uporablja v sistemih, kjer je razlika v predpomnilniku prostornine prva in druga raven visoka. Na primer, Pentium 3 (Coppermine): L1 = 16 KB, L2 = 256 kb; Pentium 4: L1 = 16 KB, L2 = 1024 Kb. V takih sistemih, razmnoževati majhen del na drugi ravni predpomnilnika, je povsem razumno ceno za enostavnost vključujoče mehanizma.
Exclusive cache
Exclusive cache vključuje posebne informacije, shranjene v L1 in L2.
Ko bere podatke iz pomnilnika v predpomnilnik - informacije takoj vnesejo v L1. Ko je L1 poln, nato pa se načelo enota podatki prenesejo iz L1 na L2.
Če ste prebrali procesor informacij z L1 želenih informacij najdete, je iskal v L2. Če potrebujete informacije, ki so v J2, potem načelo enota predpomnilnik prvi in drugi ravni so delitev linij (večina "starih" vrstice iz L1, dane v L2 in na njenem mestu je napisano na vrstico L2). Ne, če potrebujete informacije najdete in L2, je pritožba na shemi RAM zgoraj opisano.
Edinstven arhitektura se uporablja v sistemih, kjer je razlika med prvim in drugim ravni predpomnilnika relativno majhen. Na primer, Athlon XP: L1 = 64 Kb, L2 = 256 Kb. V ekskluzivnem cache arhitekture bolj učinkovito uporabljajo, vendar shemi izključne mehanizma je veliko težje.
Interakcija cache RAM
Ker cache je zelo hitro, je bilo dano v podatke predpomnilnika, ki je pogosto imenovan procesor - ki pospešuje to delo. Podatki v RAM-u se nahaja v predpomnilniku, nato pa se je izkazalo procesor. Obstaja več sistemov interakcije med predpomnilnikom in glavnim pomnilnikom.
Začasni pomnilnik z neposrednim kartiranja. Najpreprostejša različica interakcije cache RAM. RAM je razdeljena na odseke (strani), glasnost celotnega obsega predpomnilnik (npr, prostornina 64 KB predpomnilnik in pomnilnik je razdeljen na strani 64 KB). Interakcija cache RAM-a, ki je eno stran postavi v RAM cache, začenši od nič naslov (tj od začetka predpomnilnika). Ob interakciji reoperation, je naslednji strani prekrita z obstoječimi - to pomeni, da v resnici stari podatki, se nadomesti s tokom.
Prednosti: Easy Organizacija panel, minimalen iskanje.
Slabosti: neučinkovita raba celotnega volumna predpomnilnika - ni potrebno, da so podatki zasedajo celotno količino predpomnilnika, ki jih lahko sprejmejo in 10%, vendar je naslednji podatek odpravlja prejšnjo, tako da smo dejansko predpomnilnika mnogo manjši volumen.
Izbiranje-asociativni predpomnilnik. Vse volumen predpomnilnik je razdeljen na več enakih segmentov, več dviytsi v celotnem obsegu (2, 4, 8). Na primer, 64 KB predpomnilnika se razdeli na:
Segment 2 32 KB vsakega;
Segment 4 do 16 kB vsakega;
8 segmentov in 8 KB vsak.
Pentium 3 in 4 sta 8-kanalni struktura predpomnilnik (cache je razdeljen v 8 segmenti); Athlon Thunderbird - 16-kanalni.
V taki ureditvi je RAM razdeljen na ravni strani glede na enega segmenta predpomnilnika (en predpomnilnik banki). Page RAM je napisan v prvi predpomnilnika banke; Naslednja stran - v drugem predpomnilnika banke in tako naprej, dokler se vse cache banke napolnjena. Dodatne informacije zapis je shranjen v predpomnilnik na banki, ki ni bil uporabljen najdaljši (vključuje najbolj "staro" informacije).
Prednosti: poveča učinkovitost celotnega velikost predpomnilnika - več predpomnilnika bank (nad asociativnosti), večjo učinkovitost.
Slabosti: bolj zapleteno upravljanje predpomnilnika; dodaten čas za analizo podatkov.
Asociativni predpomnilnik. Ta mejna primera prejšnja opcija, ko je obseg predpomnilnika banke enaka eni liniji predpomnilnika (delež ni nikjer). Tako se vsak vod RAM lahko shranijo v vsakem sedež predpomnilniku.
Shranjevanje predpomnilnika niz sestavljen iz vrstic enake dolžine. Zmogljivost tej vrstici je enaka velikosti paketa schytыvaemoho z RAM 1 cikel (npr Pentium 3-32 bajtov; Pentium 4-64 bajti). Linija je naložen v pomnilnik in se le v celoti pridobljeni.
Prednosti: Največja prostora učinkovitost predpomnilnika.
Slabosti: Največja izguba časa za iskanje informacij.