КЕШ память
Кэш — промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию. Доступ к данным в кэше осуществляется быстрее, но её объём существенно ограничен по сравнению с хранилищем исходных данных.
Кэш – статическая оперативная память. Основное достоинство статической памяти - это ее быстродействие. Основной недостаток - большой физический объем, занимаемый памятью и высокое энергопотребление.
Кэш-память имеет небольшой объем и размещается непосредственно на процессорном кристалле. Ее скорость работы гораздо выше, чем у динамической памяти (модули ОЗУ), но ниже, чем работают регистры общего назначения (РОН) центрального процессора.
Впервые кэш-память появилась на 386-х компьютерах и располагалась она на материнской плате. Материнские платы 386 DX имели кэш-память объемом от 64 до 256 Кб.
В кэш помещается информация, к которой часто обращается процессор - это значительно ускоряет его работу. Информация из ОЗУ помещается в кэш, а потом к ней обращается процессор. Существует несколько схем взаимодействия кэш-памяти и основной оперативной памяти.
Кэш-память с прямым отображением.
Объем ОЗУ делится на сегменты (страницы), по объему равные объему всего кэша (например, при объеме кэша 64 Кб и ОЗУ разбивается на страницы по 64 Кб). При взаимодействии кэша с ОЗУ, одна страница ОЗУ размещается в кэш-памяти, начиная с нулевого адреса. При повторной операции взаимодействия, следующая страница накладывается поверх существующей.
Наборно-ассоциативная кэш-память
Весь объем кэша делится на несколько равных сегментов, кратных двойке в целой степени (2, 4, 8). Например, кэш 64 Кб может быть разделен на:
· 2 сегмента по 32 Кб каждый;
· 4 сегмента по 16 Кб каждый;
· 8 сегментов по 8 Кб каждый.
Ассоциативная кэш-память.
Объем кэш-банка становится равным одной строке кэш-памяти. При этом любая строка ОЗУ может быть сохранена в любом месте кэш-памяти.
Понятие интерфейса. Классификация интерфейсов
Интерфейс — это совокупность возможностей, способов и методов взаимодействия двух систем, устройств или программ для обмена информацией между ними.
Интерфейс информационной системы — это совокупность технических решений, обеспечивающая взаимодействие, между ее отдельными элементами.
Классификация интерфейсов
По принципу построения
Магистрально-модульные. Они предназначены в основном, для сложных измерительных и больших вычислительных комплексов. Первые такие интерфейсы представляли собой шкафы (крейты). Крейт имеет магистраль для передачи данных, к которой могут присоединятся модули, что и определило название интерфейса.
Позднее появились интерфейсы, аналогичные по принципу работы, но имеющие другие размеры и назначение. Например, по такому принципу строились первые системные интерфейсы персональных компьютеров. Достоинством такого типа интерфейсов является возможность объединения с относительно высокой скоростью относительно большого числа устройств.
Кабельные. Первоначально появились как дополнения в магистрально-модульным интерфейсам и служили для связи между крейтами. В дальнейшем приобрели самостоятельное значение и стали широко применяться в различных областях. Кабельные интерфейсы представляют собой, как правило, кабель для последовательного соединения на относительно большие расстояния двух устройств или других интерфейсов. Достоинством кабельных интерфейсов является их простота возможность их применения.
Примеры: RS-232 и вся серия интерфейсов RS.
Иерархические. Современный принцип построения интерфейсов. Возник и стал развиваться по мере осознания недостатков магистрально-модульных и кабельных интерфейсов, а также под влиянием развития сетевых технологий. Иерархические интерфейсы представляют собой некую структуру, которую можно представить в виде графа, а точнее в виде специального графа без циклов – дерева. Ветвями этого графа служат соединения, объединяющие два элемента. Эти соединения могут быть последовательными, аналогичными кабельным интерфейсам, или параллельными, аналогичными магистрально-модульным интерфейсам, но объединяющими только два устройства. Узлами этого графа служат коммутирующие устройства, определяющие порядок передачи информации между различными ветвями. Достоинством таких интерфейсов являются возможность объединения большого числа устройств, при этом используя соединения, объединяющие два элемента. Это позволяет достичь большой скорости интерфейса, при относительно невысокой стоимости. Недостатком иерархических интерфейсов является необходимость использования коммутирующих устройств, однако, в виду развития микроэлектроники, этот недостаток не столь существенен.
Такой принцип построения используется во всех современных интерфейсах, и постепенно вытесняет все остальные принципы.
Примеры: PCE Express, USB, коммутируемый Ethernet.
Кольцевые. Этот принцип часто пытаются применять в перспективных интерфейсах уже в течение продолжительного времени. Он также основан на использовании соединений, объединяющих два элемента, в данном случае, в кольцевую структуру. Кольцевые интерфейсы обладают всеми достоинствами иерархических. В тоже время, при использовании кольцевой структуры возможна передача данных в одном направлении, что упрощает одновременно использование интерфейса несколькими устройствами. Также, несколько упрощаются коммутирующие элементы интерфейса. Интерфейсы, построенные по кольцевому принципу, обладали теоретически хорошими характеристиками, однако, в настоящее время, широкого распространения не получили.
Примеры: SCI, Token Ring.
Системные. Системными называются центральные интерфейсы компьютеров. Первые системные интерфейсы строились по магистрально-модульному принципу. В настоящее время наблюдается переход е использованию иерархического принципа. По мере появления новых, более быстрых интерфейсов, для возможности использования применявшихся элементов вычислительных систем и обеспечения обратной совместимости, старые системные интерфейсы могут использоваться как интерфейсы периферийных устройств.
Примеры: ISA, PCI, Hyper Transport.