Внутренний кэш. Смешанная и разделенная кэш-память. Статическая и динамическая память. TLB как разновидность кэш-памяти. Организация кэш-памяти. Отображение секторов ОП в кэш-памяти. Иерархическая модель кэш-памяти. Ассоциативность кэш-памяти.
В качестве элементной базы основной памяти в большинстве ЭВМ используются микросхемы динамических ОЗУ, на порядок уступающие по быстродействию центральному процессору. В результате, процессор вынужден простаивать несколько периодов тактовой частоты, пока информация из ИМС памяти установится на шине данных ЭВМ. Экономически приемлемое решение этой проблемы возможно при использовании двухуровневой памяти, когда между основной памятью и процессором размещается небольшая, но быстродействующая буферная память или кэшпамять. В больших универсальных ЭВМ, основная память которых имеет емкость порядка 1-32 Гбайт, обычно используется кэшпамять емкость 1-12 Мбайт, т.е. емкость кэшпамять составляет порядка 1/100-1/500 емкости основной памяти, а быстродействие в 5-10 раз выше быстродействия основной памяти. Выбор объема кэшпамяти - всегда компромисс между стоимостными показателями (в сравнении с ОП ) и ее емкостью, которая должна быть достаточно большой, чтобы среднее время доступа в системе, состоящей из основной и кэшпамяти, определялось временем доступа к последней.Кэшпамять располагается "между" микропроцессором и оперативной памятью, и при обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэшпамяти. Процессор Pentium III компании Intel имеет кэшпамять первого уровня емкостью 32 Кбайт на микросхеме процессора и либо кэшпамять второго уровня емкостью 256 Кбайт на микросхеме, либо кэшпамять второго уровня емкостью 512 Кбайт, не интегрированную с процессором. Хотя шина, связывающая процессор и память, работала с частотой всего 25 МГЦ, такая кэшпамять позволила многие программы во время работы полностью размещать в процессоре 486 с тактовой частотой 50 МГЦ. С кэш-памятью третьего уровня Intel сможет работать только тот процессор, к которому она подключена, но представители IBM подчеркнули, что их кэш третьего уровня способен увеличить пропускную способность всей системы. Работу внутренней кэшпамяти характеризуют следующие процессы: обслуживание запросов процессора на обращение к памяти, выделение и замещение строк для кэширования областей физической памяти, обеспечение согласованности данных внутреннего кэша и оперативной памяти, управление кэшированием.Все термины, которые были определены раньше могут быть использованы и для кэшпамяти, хотя слово "строка" (line) часто употребляется вместо слова "блок" (block). Принципы размещения блоков в кэшпамяти определяют три основных типа их организации: Если каждый блок основной памяти имеет только одно фиксированное место, на котором он может появиться в кэшпамяти, то такая кэшпамять называется кэшем с прямым отображением (direct mapped). Диапазон возможных организаций кэшпамяти очень широк: кэшпамять с прямым отображением есть просто одноканальная множественно-ассоциативная кэшпамять, а полностью ассоциативная кэшпамять с m блоками может быть названа m-канальной множественно-ассоциативной. У каждого блока в кэшпамяти имеется адресный тег, указывающий, какой блок в основной памяти данный блок кэшпамяти представляет. Обычно в кэшпамяти, реализующей запись с обратным копированием, используется размещение записи в кэшпамяти (в надежде, что последующая запись в этот блок будет перехвачена), а в кэшпамяти со сквозной записью размещение записи в кэшпамяти часто не используется (поскольку последующая запись в этот блок все равно пойдет в память).Фрагментированные файл или папка разделены на множество частей и разбрасаны по всему тому. Если том содержит много фрагментированных файлов и папок, системе требуется большее время для обращения к ним, поскольку приходится выполнять дополнительные операции чтения с диска их отдельных частей. Дефрагментатор дисков перемещает разрозненные части каждого файла или папки в одно место тома, после чего файлы и папки занимают на диске единое последовательное пространство. В результате доступ к файлам и папкам выполняется эффективнее. Полученные сведения позволят узнать, как много фрагментированных файлов и папок содержит том, и решить, следует ли выполнять дефрагментацию.Из отчетов видно, что после дефрагментации диска Е: фрагментированных файлов не осталось.
План
План
Теоретическая часть
Кэшпамять
Введение 3
Причины внедрения кэшпамяти 4
Раздел 1 4
Что такое кэшпамять? 4
Уровень за уровнем 5
Внутренний кэш 6
Смешанная и разделенная кэшпамять 9
Статическая и динамическая память 10
TLB как разновидность кэшпамяти 11
Раздел 2 11
Организация кэшпамяти 11
Стратегия размещения 15
Отображение секторов ОП в кэшпамяти 15
Иерархическая модель кэшпамяти 16
Ассоциативность кэшпамяти 16
Размер строки и тега кэшпамяти 17
Типы подключения кэшпамяти 18
Сегментирование кэшпамяти и быстродействие жестких дисков 19
Увеличение производительности кэшпамяти 21
Вывод
Анализ изложенного выше материала позволяет сделать заключение, что в соответствии с каноническими теориями, современные производители широко используют кэшпамять при построении новейших процессоров. Во многом, их превосходные характеристики по быстродействию достигаются именно благодаря применению кэшпамяти второго и даже третьего уровня. Этот факт подтверждает теоретические выкладки Гарвардского университета о том, что ввиду действия принципа локальности информации в современных компьютерах применение кэшпамяти смешанного типа позволяет добиться превосходных результатов в производительности процессоров и снижает частоту необходимых обращений к основной памяти.
Налицо широкие перспективы дальнейшего применения кэшпамяти в машинах нового поколения, однако существующая проблематика невозможности бесконечного увеличения кэша, а также высокая себестоимость изготовления кэша на одном кристалле с процессором, ставит перед конструкторами вопросы о некоем качественном, а не количественном видоизменении или скачке в принципах, либо огранизации кэшпамяти в процессорах будущего.
Дефрагментация диска
Дефрагментатор дисков выполняет поиск фрагментированных файлов и папок на локальных томах. Фрагментированные файл или папка разделены на множество частей и разбрасаны по всему тому.
Если том содержит много фрагментированных файлов и папок, системе требуется большее время для обращения к ним, поскольку приходится выполнять дополнительные операции чтения с диска их отдельных частей. На создание файлов и папок также уходит больше времени, поскольку свободное пространство на диске состоит из разрозненных фрагментов. Системе приходится сохранять новые файлы и папки в разных местах тома.
Дефрагментатор дисков перемещает разрозненные части каждого файла или папки в одно место тома, после чего файлы и папки занимают на диске единое последовательное пространство. В результате доступ к файлам и папкам выполняется эффективнее. Объединяя отдельные части файлов и папок, программа дефрагментации также объединяет в единое целое свободное место на диске, что делает менее вероятной фрагментацию новых файлов.
Процесс поиска и объединения фрагментированных файлов и папок называется дефрагментацией. Время, необходимое для дефрагментации тома, зависит от нескольких факторов, в том числе от его размера, общего числа файлов, степени фрагментации и доступных системных ресурсов. Перед выполнением дефрагментации можно найти все фрагментированные файлы и папки, проанализировав том. Полученные сведения позволят узнать, как много фрагментированных файлов и папок содержит том, и решить, следует ли выполнять дефрагментацию.
С помощью программы дефрагментации можно преобразовать тома, использующие файловые системы FAT, FAT32 и NTFS.
Для запуска программы дефрагментации диска необходимо через кнопки ПУСК, ПРОГРАММЫ, СТАНДАРТНЫЕ выйти на панель СЛУЖЕБНЫЕ и запустить ДЕФРАГМЕНТАЦИЯ ДИСКА.
Рис. 1.1. Общий вид панели дефрагментации.
Целями дефрагментации дисков являются: 1. анализ состояния каталогов и файлов на диске;
2. выполнение операций перезаписи информации в интересах увеличения объема сплошных областей свободного пространства.
Для проведения фрагментации следует выбрать любой из дисков кроме системного.
Непосредственно перед дефрагментацией необходимо провести анализ выбранного диска и получить отчет о работе программы анализа.
Рис. 1.2. Панель дефрагментации с результатами анализа диска.
В результате анализа на панели дефрагментации отображается распределение: · Фрагментированной
· Нефрагментированной
· Системной информации
· Свободных областей памяти.
Далее запускается программа дефрагментации и выводится отчет о ее работе.
Рис. 1.3. Панель дефрагментации с отчетом
Далее следуют отчеты результатов анализа и дефрагментации диска Е:
Том (E:) до дефрагментации: Размер тома = 30,58 ГБ
Фрагментов Размер файла Файлы, которые не могут быть дефрагментированы отсутствуетИз отчетов видно, что после дефрагментации диска Е: фрагментированных файлов не осталось. Произошла полная дефрагментация диска.
Список литературы
1. Э.Танненбаум,Современные операционные системы, СПБ: Питер, 2002. - 1024 с.
2. Р.Столлинз Операционные системы. М.: Вильямз, 2002. - 600 с.
3. В.Г.Олифер, Н.А.Олифер Сетевые операционные системы. СПБ: Питер, 2001.- 554 с.
4. А. Шоу. Логическое проектирование операционніх систем. М.: „МИР”, 1981.- 360 с.
5. Казарин О.В. Безопасность программного обеспечения компьютерных систем. : Москва, МГУЛ, 2003, 212 с.
6. Конспект лекций.
7. Справочная система Windows XP.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
