2. Tezkor xotira Ko’p yadroli va grafik protsessorlarda xotirani tashkillashtirish xususiyatlari

3. Ko’p yadroli va grafik protsessorlarda xotirani tashkillashtirish xususiyatlari

Yassi va ko'p o'lchovli mantiqiy xotira modeli mavjud. Yassi xotira modeli kontseptsiyasi von Neyman tomonidan taklif qilingan tasodifiy kirish xotirasini tashkil qilish bilan bog'liq, ya'ni buyruqlar va ma'lumotlarni jismoniy xotiraning umumiy maydoniga joylashtirish bilan bog'liq bo'lib, ularning tartibini boshqarish huquqini beradi. ularni dasturchining o'ziga joylashtirish. Bunday model ma'lum qiyinchiliklarni keltirib chiqardi va dasturni yozishda dasturchidan qo'shimcha harakatlarni talab qildi. Yassi xotira modelini takomillashtirishning birinchi urinishi ko'rsatmalar va ma'lumotlarni ajratish uchun segmentlarni ajratish mexanizmini joriy etish edi. Bu model tekis himoyalangan deb nomlana boshladi, bunda ko'rsatmalar va ma'lumotlar joylari hali ham jismoniy xotira hajmida bo'lishi mumkin edi, lekin har xil joylarda ularga kirish deskriptorlardagi segmentlarning boshlang'ich manzillari orqali ko'rsatildi. ularda ko'rsatilgan chegaraning qiymati bilan cheklangan edi ... Shunday qilib, xotirada himoya qilishning eng oddiy mexanizmi amalga oshirildi. Bu texnologiya Garvard arxitekturasidagi xotira modeli texnologiyasiga o'xshardi, lekin ko'rsatmalar va ma'lumotlar uchun umumiy jismoniy xotiraga qo'llanildi. Keyinchalik, tekis ko'p qavatli xotira modeli joriy etildi, bunda faqat buyruqlar va ma'lumotlarni saqlash uchun mo'ljallanmagan boshqa joylar himoya mexanizmi tomonidan boshqarila boshlandi.

Xotira modeli virtual xotira joriy etilishi bilan ko'p o'lchovli bo'lib qoldi, bunda mantiqiy manzillar bir necha qismlarga bo'lina boshlandi, ularning har biri jadval o'zgarishiga duch keldi. Transformatsiyaga jalb qilingan mexanizmlar soni mantiqiy xotiraning ko'p qirrali bo'lishini aniqlaydi. Peyjer manzillari o'zgartirilganda, xotira bir o'lchovli bo'lib qoladi, bunda eng oddiy shaklda mantiqiy manzilning eng muhim bitlaridan tashkil topgan guruh konvertatsiya qilinadi. Guruhdagi bu bitlar soni, aniqrog'i, 2 bitning kuchi, bu bitlar soniga qarab aniqlanadi, virtual xotiradagi virtual sahifalar sonini aniqlaydi. Mantiqiy manzilning eng muhim bitlari konvertatsiya qilinmaydi va ofsetni aniqlaydi, ya'ni jismoniy sahifadagi ma'lumotlarning joylashuvi. Virtual xotira sahifalari soni etarlicha katta bo'lgani uchun mantiqiy manzil bitlarining yuqori guruhi bir necha guruhlarga bo'linadi. Natijada, konvertatsiya qilish mexanizmi bitta sahifali jadval o'rniga bir nechta kichik jadvallar to'plamidan foydalanadi. To'plamga kiritilgan jadvallar soni, shuningdek, mantiqiy manzilning pastki manzillar guruhidan keyingi guruhdagi manzil bitlari soniga qarab belgilanadi va to'plamlar soni qatorlar soniga teng bo'ladi. sahifalar katalogi, uning kattaligi kattalik katalogini aniqlaydigan guruhdagi bitlar soniga bog'liq bo'ladi. Yuqoridagi tuzilma mantiqiy manzil bitlarining yuqori guruhini uch qismga ajratganda odatiy bo'ladi.
Keling, mantiqiy manzillarni jismoniy manzillarga aylantirish uchun qanday uskunalar kerakligini ko'rib chiqaylik.
Yuqorida aytib o'tganimizdek, mantiqiy manzil bitlarining quyi guruhi konvertatsiya qilinmaydi va ofsetni, ya'ni jismoniy ma'lumotlar sahifasida manzil ma'lumotlarining birinchi baytining o'rnini ko'rsatadi.
Mantiqiy manzilni jismoniy manzilga aylantirishning bosqichma-bosqich mexanizmi (mantiqiy manzilning yuqori qismini ikki qismga bo'lganda) quyidagi tartibda sodir bo'ladi:
1. Jadvaldagi qatorga qo'ng'iroq qilinadi, u mantiqiy manzilning eng muhim bitlari guruhi tomonidan aniqlanadi, sahifalar katalogi sifatida talqin qilinadi. Jadval RAMda joylashgan. Chiziq manzili xotirada jadval joylashuvi boshlanishini ko'rsatuvchi va protsessorda tizim registriga oldindan yuklangan asosiy manzilni qo'shish orqali hosil bo'ladi. Ikkinchi atama-bu yuqori tartibli guruhdagi kod.
2. Natijada, katalog qatori xotiradan o'qiladi, unda atributlar va ushbu katalog qatoriga mos keladigan sahifalar jadvalining asosiy manzili joylashgan.
3. Sahifalar jadvalidagi qatorga xotiraga kirish tsikli tashkil etilgan. String manzili katalog satridan o'qilgan asosiy manzilni va katalog raqamlari guruhidan keyingi guruhdagi raqamlar qiymatiga mos keladigan kodni qo'shish orqali hosil bo'ladi.
4. Sahifalar jadvalining o'qish satrida xotiradagi jismoniy sahifaning asosiy manzili mavjud bo'lib, u qo'shimchaga beriladi , bu erda mantiqiy manzilning past tartibli bitlari guruhining qiymatini qo'shib, ofsetni ifodalaydi. jismoniy sahifaning maydoni, xotiraga kirishning jismoniy manzili hosil bo'ladi.
Shunday qilib, yuqoridagi algoritmga muvofiq, mantiqiy manzillarni jismoniy manzillarga o'zgartirishni qo'llab -quvvatlaydigan uskunalar:
1. Jadvallarni saqlash uchun ajratilgan tezkor xotira maydoni. Bu maydon - transformatsiya mexanizmi ishlamaydigan joy.
2. Protsessorda dastlabki jadvalning xotirada joylashishini ko'rsatuvchi asosiy manzilni saqlash uchun boshqaruv registrlarining mavjudligi.
3. Manzil arifmetikasining qo’shish amallarini bajaruvchi yig’uvchi.
4. Bufer registrlar yoki kesh xotiralarining mavjudligi mantiqiy manzillarni jismoniy manzillarga aylantirish bosqichlari natijalarini saqlash uchun to'liq assotsiativdir.
Oxirgi uskuna tizimning ish faoliyatini oshirish uchun zarur, chunki har safar xotiraga bitta jismoniy sahifada kirganda, o'zgarishlarning to'liq tsiklini bajarishning hojati yo'q, ularning koordinatalari unga birinchi kirishda hisoblangan.
Mantiqiy manzillarni tarjima qilishda qo'shimcha segmentatsiya mexanizmining kiritilishi xotira modelini ikki o'lchovli qiladi. Segmentatsiya mexanizmi virtual xotiraning chiziqli manzil maydonini hosil qiladi, u transformatsiya natijasida dastur kodlari va ma'lumotlar joylashgan segmentlardan iborat bo'lib, mantiqiy xotiraning bir o'lchovini belgilaydi, ikkinchi o'lchov esa sahifani o'zgartirish mexanizmini belgilaydi. xotira virtual sahifalar to'plami sifatida.
Ta'kidlash joizki, hisoblash tizimlarida virtual xotira segmentatsiyasi mafkurasi turlicha izohlanadi . Masalan, IBM tizimlarida (IBM360, IBM370, Zarchitecture serverlari) mantiqiy manzillarni fizik manzillarga aylantirish jarayonida segmentatsiya bosqichi sahifalarni konvertatsiya qilish bosqichidan ajralmaydi, bu INTEL tizimlaridagi kabi sahifani konvertatsiya qilish bosqichidan oldingi bosqichdir. u faqat mantiqiy manzillar manzillarining yuqori qismi tomonidan boshqariladi, manzilning o'rta qismi va manzillarning pastki guruhi faqat sahifa tarjimasi bilan shug'ullanadi. Shunday qilib, bosqichlar orasidagi ajralmas mantiqiy aloqani amalga oshirish, virtual xotirani avval segmentlarga - katta maydonlarga , so'ngra segmentlarni sahifalarga bo'lish.
Zarchitecture serverlarida virtual manzil hajmi 64 bitgacha oshirildi, bu esa virtual xotiraga 16 eksabaytgacha murojaat qilish imkonini berdi. Ushbu serverlardagi mantiqiy xotiraning ko'p o'lchovliligiga kelsak, ularning apparat qismi bir -biridan mustaqil bo'lgan 4 ta virtual manzil maydoniga ega bo'lish imkonini beradi, ularning har ikkisidagi bo'sh joylar soni 64K, qolgan ikkitasida 16K. K har birining har bir turi uchun o'z jadvallarini o'zgartirishlari mavjud bo'lib, ular virtual mantiqiy tuzilmalarni - mantiqiy bo'limlarni yaratish uchun ishlatiladi, ularning har biri o'z operatsion tizimiga ega. Virtual xotira turi bilan bog'liq bo'lgan har bir virtual manzil turi o'z jadvallari bilan bir xil konvertatsiya mexanizmiga bo'ysunadi. Shuning uchun, yuqorida muhokama qilingan tushunchalar va terminologiyalarga amal qilib, ushbu serverlardagi xotirani beshta bosqichli transformatsiyaga ega bo'lgan 4 turdagi bir o'lchovli virtual xotiralar to'plami deb hisoblash mumkin, ular beshta turdagi maydonlarga ega: sahifa, segment, mintaqa1, mintaqa2, mintaqa 3.
Zarchitecture serverlarida virtual manzillarni tarjima qilish sxemasi