Αρχιτεκτονικές για τη βελτίωση της απόδοσης της κύριας μνήμης
Σημαντική παράμετρος για τις κρυφές μνήμες αποτελεί ο χαμηλός χρόνος αναμονής. Ωστόσο σε γενικές γραμμές, είναι ευκολότερο να βελτιώσεις το εύρος ζώνης της μνήμης με νέες αρχιτεκτονικές, παρά να μειώσεις την καθυστέρηση. Οι κρυφές μνήμες επωφελούνται από την αύξηση του εύρους ζώνης της κύριας μνήμης, αφού επιτρέπεται σε οποιουδήποτε μεγέθους μπλοκ να αυξήσει το μέγεθος του, χωρίς μεγάλη αύξηση στην ποινή αποτυχίας.
Στην περίπτωση μίας αποτυχίας, όταν δεν βρεθεί το ζητούμενο μπλοκ στην κρυφή μνήμη, ας δούμε πως υλοποιούνται αυτές οι αρχιτεκτονικές, υποθέτοντας ότι η απόδοση της κύριας μνήμης είναι:
Διαθέτουμε μια κρυφή μνήμη με μπλοκ 4 λέξεων στην οποία θα έχουμε μια ποινή αποτυχίας:
[4 λέξεις ανά μπλοκ x (4 κύκλοι για την αποστολή της διεύθυνσης + Xρόνος πρόσβασης ανά λέξη +
4 κύκλοιγια την επιστροφή της λέξης )] =
4 x (4 + 24 + 4) = 128 κύκλους, με ένα εύρος ζώνης (16/128)=1/8 του byte ανά κύκλο ρολογιού. Αξιοποιώντας τα δεδομένα του παραδείγματος, θα φανεί η βελτίωση της απόδοσης της κύριας μνήμης, με τη χρήση διαφόρων μεθόδων.
Οι τρεις σημαντικότερες αρχιτεκτονικές για τη βελτίωση της απόδοσης της Κύριας Μνήμης, είναι:
Η απλούστερη προσέγγιση για την αύξηση του εύρους ζώνης είναι η ευρύτερη κύρια μνήμη. Στο σχήμα 4.1.3 παρουσιάζονται τρία παραδείγματα για εύρος αρτηρίας, μνήμης και εναλλασσόμενης μνήμης με απότερο στόχο μνήμη με μεγαλύτερο εύρος ζώνης. Στο (α) έχω την απλούστερη αρχιτεκτονική με εύρος 1 λέξη για την ΚΜΕ, την κρυφή μνήμη, την αρτηρία και την κύρια μνήμη. Στο (β) παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική μιας ευρύτερης κύριας μνήμης, ΚΜΕ, αρτηρίας και κρυφής μνήμης. Τέλος στο (γ) παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική μία μικρού εύρους αρτηρία, κρυφή μνήμη και μία εναλλασσόμενη κύρια μνήμη με 4 τράπεζες.
Σχήμα 4.1.3 - Παραδείγματα για εύρος αρτηρίας, μνήμης και ενελλασσόμενης μνήμης με απότερο στόχο μνήμη με μεγαλύτερο εύρος ζώνης
ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 5
Να περιγράψετε συνοπτικά τι είναι ο πολυπλέκτης και ποια η λειτουργία που επιτελεί. Να συγκρίνετε την απάντησή σας με την παράγραφο που ακολουθεί. Για περισσότερες λεπτομέρειες για τους πολυπλέκτες να ανατρέξετε στο βιβλίο του M. Morris Mano: «Ψηφιακή Σχεδίαση» και συγκεκριμένα στην ενότητα 5.6: «Πολυπλέκτες».
Ο πολυπλέκτης είναι γενικά μία συσκευή ή ένα κύκλωμα με δύο ή περισσότερες εισόδους και μία έξοδο, το οποίο υλοποιεί της λειτουργία της πολυπλεξίας. Η πολυπλεξία με τη σειρά της, αφορά:
 |
 |
 |
 |
 |