Лекция 11. Методы повышения пропускной способности оп

Для чего нужно повышать пропускную способность ОП? Прежде всего, для того, чтобы за одно обращение к памяти можно было считать большее количество информации и тем самым сократить число обращений к ней. Основными методами увеличения полосы пропускания памяти являются: увеличение разрядности или «ширины» памяти, использование расслоения памяти, использование независимых банков памяти, обеспечение режима бесконфликтного обращения к банкам памяти, использование специальных режимов работы динамических микросхем памяти.

Выборка широким словом

Прямой способ сокращения числа обращений к ОП состоит в организации. выборки широким словом. При выборке широким словом за одно обращение к ОП производится одновременное считывание (или запись) нескольких команд или слов данных из широкой ячейки. Широкое слово заносится в буферную память (кэш-память или регистр), где оно расформировывается на отдельные команды (или слова данных), которые могут (последовательно) использоваться процессором уже без дополнительных обращений к ОП.

В системах с кэш-памятью 1 уровня ширина шин данных ОП часто соответствует ширине шин данных кэш-памяти, которая во многих случаях имеет физическую ширину шин данных, соответствующую количеству разрядов в слове. Удвоение или учетверение ширины шин кэш-памяти и ОП удваивает или учетверяет соответствующую полосу пропускания системы памяти.

Реализация выборки широким словом вызывает необходимость мультиплексирования данных между кэш-памятью и процессором, поскольку основной единицей обработки данных в процессоре остается слово. Кэш-память второго уровня позволяет смягчить эту проблему, так как в этом случае мультиплексоры могут располагаться между двумя уровнями кэш-памяти, и вносимая ими задержка не столь критична. Другая проблема, связанная с увеличением разрядности памяти, заключается в необходимости определения минимального инкремента, т. е. минимального объема памяти для поэтапного ее расширения, которое часто выполняется самими пользователями во время эксплуатации вычислительной системы.

Удвоение или учетверение ширины памяти приводит к удвоению или учетверению этого минимального инкремента. Кроме того, имеются проблемы и с организацией коррекции ошибок в системах с широкой памятью.

Примером системы с организацией широкой ОП является система Alpha AXP 21 064, в которой кэш 2 уровня, шина памяти и сама ОП имеют разрядность 256 бит.