|
|
|
|
|
|
|
|
Настоящий документ призван разъяснить соотношение между кэш-памятью и основной памятью и соображения, которые следует принимать во внимание при модернизации основной памяти системы. Документ не является исчерпывающим изложением всех таких соображений.
Память компьютера: кэш-память и основная память
Компьютер с процессором Intel® Pentium® имеет два типа памяти - кэш-память и основную память (иногда называемую DRAM). Системная память - это место, где хранятся команды и данные приложений и операционных систем, работающих в компьютере. Процессор Intel Pentium по мере необходимости считывает из памяти информацию, необходимую для выполнения команд выполняемых программ. Основная память - это главное хранилище данных и команд. Кэш-память - это аналогичное хранилище меньших размеров, но обладающее большим быстродействием. Большая скорость работы кэш-памяти связана с тем, что для обмена данными требуется меньшее количество тактов. Большинство компьютеров оснащаются кэш-памятью двух типов. Кэш-память первого уровня (L1) находится внутри процессора Intel Pentium, а кэш-память второго уровня (L2), необязательная, но присутствующая в большинстве компьютеров на базе процессора Intel Pentium, размещается на системной плате.
Для пояснения рассмотрим работу плотника. Плотник выполняет множество различных операций, используя много разных инструментов. Инструменты, которые наиболее часто используются при данной работе, обычно хранятся на верстаке в пределах непосредственной досягаемости. Менее часто используемые инструменты, вероятно, хранятся в ящике с инструментами, и для того, чтобы их достать, требуется больше времени. В этом примере плотник - это процессор, выполняющий операции или задания, небольшая группа инструментов, лежащих на верстаке - это содержимое кэш-памяти, находящееся в пределах непосредственной досягаемости для процессора. Инструменты, лежащие в ящике - это данные или команды, находящиеся в основной памяти, для доступа к которым требуется большее время.
Кэширование памяти
Операционные системы и приложения используют кэш-память для хранения данных или команд, с которыми процессор работает в настоящее время либо, согласно прогнозу, должен будет работать в ближайшем будущем. Это позволяет процессору более быстро получать данные из более быстродействующей кэш-памяти и тем самым увеличивать производительность компьютера в целом. Процессор, взаимодействуя с операционной системой, приложением и набором микросхем, пытается предсказать, доступ к каким данным и командам потребуется в ближайшее время. Возвращаясь к нашей аналогии, мы можем сказать, что плотник заменяет инструменты, лежащие на верстаке, новыми инструментами из ящика, чтобы под рукой оказались те из них, которые понадобятся в ближайшее время.
Та часть основной памяти компьютера, из которой можно переместить данные в кэш-память, называется "кэшируемой памятью". Оставшаяся часть памяти функционирует так, как будто компьютер не имеет кэш-памяти. Данные из этой части при необходимости пересылаются непосредственно на процессор без возможности использования кэш-памяти в качестве промежуточного хранилища с быстрым доступом. Все системы имеют верхний предел объема кэшируемой памяти, составляющий обычно 64 Мбайт или более. Если у Вас есть вопросы по поводу предельного объема кэшируемой памяти Вашего компьютера, проконсультируйтесь с поставщиком.
Использование основной памяти и возможностей кэширования операционными системами
Порядок загрузки инструкций и данных в основную память, переписывания информации в память с жесткого диска, накопителя CD ROM, гибкого диска и других устройств ввода/вывода определяется не только приложением, но и операционной системой. Большинство популярных операционных систем загружают память начиная от старших адресов к младшим.
Рассмотрим пример работы операционной системы в случае компьютера, объем памяти которого не превышает предельного объема кэшируемой памяти. Предположим, что компьютер имеет предельный объем кэшируемой памяти, равный 64 Мбайт, объем установленной памяти составляет 16 Мбайт, а для работы приложения и операционной системы необходимо 6 Мбайт памяти. Если Вы попытаетесь установить, какая часть памяти используется, скорее всего Вы обнаружите, что занятые адреса соответствуют 11 - 16 мегабайтам, а память с 1 по 10 мегабайт свободна и готова к загрузке новой информации. В рассматриваемом случае вся установленная память кэшируется и процесс загрузки основной памяти "сверху" остается незаметным для пользователя.
Представим себе, однако, что объем установленной в компьютер памяти превышает предельный кэшируемый объем. Загрузка памяти "сверху" приведет к тому, что в первую очередь будет использоваться некэшируемая память и лишь после ее заполнения - кэшируемая. Пусть, например, объем основной памяти составляет 80 Мбайт при кэшируемом объеме 64 Мбайт и Вы используете те же приложение и операционную систему, требующие 6 Мбайт памяти. В результате загрузки памяти "сверху" окажутся заняты 75-й - 80-й мегабайты памяти. Поскольку все эти адреса не кэшируются, компьютер не сможет использовать кэш-память для оперативного хранения данных. В этой ситуации Вы, скорее всего, столкнетесь с падением производительности системы.
Соображения, которые следует учитывать при модернизации основной памяти
Как отмечалось выше, достижение оптимальной производительности системы определяется взаимодействием процессора, основной памяти и кэш-памяти. Изготовитель, вероятно, принимал это во внимание при разработке и выборе компонентов для Вашего компьютера. Если Вы намерены расширить объем основной памяти Вашего компьютера до величины более 64 Мбайт, рекомендуем Вам узнать у изготовителя компьютера предельное значение объема кэшируемой памяти и проконсультироваться относительно последствий превышения этого предела.
Среди наборов микросхем Intel® PCIset имеются решения, поддерживающие различные предельные объемы кэшируемой памяти:
Наборы микросхем для процессоров семейства Intel Pentium
Наборы микросхем для процессоров семейства Intel® Pentium® Pro
Предельное значение объема кэшируемой памяти указывается в спецификациях продукта и технической документации, предоставляемой OEM-клиентам Intel. Как правило, для типичных систем и применений мы не рекомендуем использовать расширение памяти свыше указанных пределов в качестве средства повышения производительности. Узнать, какой набор микросхем используется в Вашем компьютере, можно из технической документации или у изготовителя. Более подробную информацию о характеристиках наборов микросхем Intel PCIset можно найти по адресу developer.intel.com/design/pcisets/. Спецификации наборов Intel PCIset находятся по адресу developer.intel.com/design/pcisets/specupdt/.
Информация, приведенная в этом документе, связана с соответствующей
продукцией Intel. Этот документ не предоставляет никакой лицензии,
прямой или косвенной, на использование интеллектуальной собственности.
За исключением ситуаций, непосредственно оговоренных в Условиях
Продажи соответствующей продукции Intel, компания Intel не несет
никакой ответственности и не предоставляет прямой либо косвенной
гарантии в отношении продажи и/или использования продукции Intel, в
частности не несет ответственности за пригодность продукции для
решения конкретных задач, окупаемость и независимость от патентов,
авторских прав или других прав на интеллектуальную собственность.
Данная продукция Intel не предназначена для использования в
медицинских, спасательных или других целях, связанных с опасностью
для жизни. Intel оставляет за собой право вносить изменения в
спецификации и описания продукции в любое время и без уведомления.
The HTTP server encountered an error processing the server side include file 'd:\www_ru\corp\header1.inc'.
The error was 'The system cannot find the file specified. '.