Организация микропроцессорных систем. Учебное пособие. Могнонов П.Б. - 115 стр.

       Таким образом, все слова основной памяти, имеющие одинаковые младшие n
разрядов в своем адресе подпадают в одно и то же подмножество и могут появляться только
в одной строке кэш-памяти.
       На рис.5.33 представлена организация кэш-памяти с прямым отображением. Такая
кэш-память имеет самую простую аппаратную организацию и применяется во вторичном
кэше большинства микропроцессорных систем.
       Накопитель этой кэш-памяти состоит из признаковой памяти и буфера строк.
Признаковая память, представленная кэш-каталогом, который содержит теги кэш-строки и
битов состояния V, M. Бит V (Valid) определяет доступность данной строки, и что ее
содержимое совпадает с содержимым соответствующего ей блока основной памяти (на
рис.5.33 это показано соответствующей штриховой). Когда этот бит, находится в состоянии
«0» (Invalid), строка становится недоступной в кэш-памяти. Чтение этой строки приводит к
считыванию соответствующего блока из основной памяти в кэш-память, а при записи -
генерируется цикл обращения к основной памяти. Бит M (modified) показывает, что ее
содержимое отлично от содержимого соответствующего блока основной памяти. Доступ к
М-строке (чтение и запись) осуществляется без обращения к основной памяти через,
внешнюю шину. Сброс этого бита будет произведен только после выгрузки содержимого
этой строки в основную память.
       Буфер строк непосредственно служит для хранения данных и имеет емкость 256
Кбайт с размером строки 32 байта, определяемой младшими битами (А0-А4) логического
адреса. Кэш накопитель делится на строки, количество которых равно 8К строк (256К/32).
Указатель кэш-строки задается полем Index логического адреса, формируемого процессором.
Кэшируемая основная память условно разбита на страницы, размер которых совпадает с
размером кэш-памяти (256Кбайт). Количество страниц, кэшируемой основной памяти
соответствует длине поля тега логического адреса, что соответствует 8 битам, и состоит из
256 страниц.
       Таким образом, объем кэшируемой основной памяти равен, (256*256) 64Мбайт. На
основе такой организации построена кэш (второго уровня) системной платы для Pentium.
       В начале каждого обращения к кэшируемой памяти контроллер считывает ячейку
каталога с заданным адресом, сравнивает биты адреса тега со старшими битами полем метки
логического адреса и анализирует признак действительности V. Если в результате анализа
выявляется, что требуемый блок не находится в кэше, то генерируется цикл обращения к
основной памяти (случай кэш-промаха), в противном случае запрос обслуживается кэш-
памятью.