Билеты/09 - Принципы организации КЭШ-памяти. Виды КЭШ-памяти (схемы). Алгоритмы обмена между основной и КЭШ памятью. Иерархия КЭШ-памяти..md

@@ -0,0 +1,47 @@
+---
+tags:
+  - служебное/в_процессе
+pun: Я отказался от хлеба, и теперь все мои проблемы... Крошечные!
+author: mrqiz
+revised:
+---
+# Кэш-память
+
+> **Кэш-память** - промежуточный буфер, предназначенный для хранения информации, которая будет запрошена с наибольшей вероятностью.
+
+## Основные принципы организации кэша
+
+- **Принцип временной локальности** - имеется высокая вероятность многократного обращения к конкретным данным в памяти в рамках короткого промежутка времени.
+- **Принцип пространственной локальности** - имеется высокая вероятность обращения к нескольким рядом стоящим ячейкам памяти.
+
+## Виды кэш-памяти и их принцип работы
+
+### Полностью ассоциативная кэш-память (ПАКП)
+
+Чтобы процессор мог прочитать данные из памяти - ему необходимо указать адрес из нескольких битов, в котором лежат эти данные. Для идентификации данных в ПАКП требуется взять 20 старших битов адреса.
+
+У каждой ячейки памяти есть свой "тег" - часть адреса, которая говорит о том, какие данные лежат в строке. При запросе данных из памяти происходит сравнение 20 старших битов данных с тегами всех строк в кеше.
+
+Собственно, есть понятия кэш-попадания и кэш-промаха. Первое говорит о том, что тег из адреса имеет совпадение с каким-то тегом из кэша, соответственно есть возможность получить данные из кэша (что будет быстрее, чем идти за ними в основную память). Кэш-промах же говорит о том, что таких данных в кэше нет и придется обратиться в память.
+
+Минус ПАКП - необходимость использования большого количества тразнзисторов для сравнения адреса с тегами всех строк кэша.
+
+### Ассоциативная по множеству кэш-память (АпМКП)
+
+В АпМКП адрес делится на тег, индекс и смещение. Индекс указывает, на какой кэш-строке находятся данные. А смещение определяет, какой именно байт или элемент данных нужно извлечь из строки кэша.
+
+> [!comment]- От билетера: схема АпМКП
+> ![[Screenshot 2025-01-08 at 1.24.35 PM.png]]
+
+### Кэш-память с прямым отображением
+
+Также как и в АпМКП - адрес в памяти делится на тег, индекс и смещение.
+
+Индекс указывает на конкретную строку кэша, где могут находиться данные. Процессор использует индекс, чтобы обратиться к определенной строке кэша и извлечь данные из нее. Затем из этой строки берется тег, который соответствует старшим разрядам адреса, и происходит сравнение с тегом входного адреса.
+
+Если тег из адреса совпадает с тегом в строке кэша - мои поздравления, у вас кэш-попадание.
+
+Недостаток прямого отображения - каждый блок данных может храниться только в одной определенной строке кэша, что увеличивает вероятность кэш-промахов, особенно если несколько блоков данных имеют одинаковый индекс.
+
+> [!comment]- От билетера: схема прямого отображения
+> ![[Screenshot 2025-01-08 at 1.23.40 PM.png]]