4.2 Princípios da Memória Cache

Objetivo: Aumentar a velocidade de acesso aos dados.

Exemplo de Requisição de dados a CPU:

1. O dado está na memória cache ?

   1. Sim:

      1. Envie para a CPU

   2. Não:

• • 1. Solicite a Memória Principal

    2. O dado está na Memória Principal ?

       1. Sim:

          1. Envia para a Memória Cache

       2. Não:

• • • • 1. Requisite o dado ao Disco

Por a memória cache está mais próxima da cpu e sua velocidade de processamento ser maior que a da memória principal, a velocidade de transmissão desse dado entre cache e cpu é maior do que a velocidade de transmissão da memória principal para a cpu.

Exemplo: Com uma única Cache. Fonte: http://www.diegomacedo.com.br/wp-content/uploads/2011/09/computer-memory-pyramid.gif

Quando falamos em memória cache, temos o princípio da Localidade e Referência.

Príncipio da Localidade e Referência

- Se um dado passou pela memória cache, é provável que este dado seja requisitado novamente pela cpu.

É possível ter mais de uma memória cache. Esses vários tipos são denomidados, níveis de cache. Veja a tabela de hierarquia de memória abaixo:

Fonte: http://www.diegomacedo.com.br/wp-content/uploads/2011/09/computer-memory-pyramid.gif

Quanto maior o nível de cache, maior será a quantidade de memória, mas consequentemente será mais lento do que o nível de cache anterior.

Exemplo:

Cache de nível 1 possui tamanho inferior ao da cache L2, mas a velocidade de acesso de L1 é superior ao da L2.

Estrutura do sistema de Memória Cache e Memória Principal

Fonte: https://sites.google.com/site/cachememory2011/_/rsrc/1311629432077/memory-hierarchy/cache-main-memory-structure/cache%252041.jpg

Na memória cache temos:

- Número de Linhas --> 0 até C-1

- Tag

- Bloco -> Tamanho do bloco

Na memória principal temos:

- Endereço de Memória --> 0 até 2^n-1

- Blocos -> Cada bloco pode ter K palavras

Obs.: "A memória principal consiste de 2ⁿ endereços para palavras, com cada palavra tendo um único número de bits por endereço." - Stallings

Operações de Leitura em Cache

Fonte: http://docplayer.com.br/docs-images/24/2523101/images/22-0.png

Este diagrama explica de maneira mais clara o texto apresentado acima. Considere que o endereço RA seja um dado que a cpu requisitou. O mesma imagem encontra-se na página 97.

Organização típica da Memória Cache

Fonte: http://docplayer.com.br/docs-images/24/2523101/images/26-0.png

Lembra-se do assunto de barramentos?

Na imagem acima temos as principais linhas de barramento que gerênciam a troca de dados entre o processador e a memória cache. Imagine como seria a troca de informação quando a CPU requisita um dado a Memória Cache. Pense em quais linhas do barramento seriam utilizadas e o porque disso.

Linhas (Interconexão):

- Controle

- Endereço

- Dados

Lembrando que MP -> Significa Memória Principal

Pergunta:

O que será que acontece quando a CPU requisita um dado a Memória Cache e esse dado está lá ? E o que acontece quando esse dado não está ?

- Dica: Cache Miss, Cache Hit

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