6-Amaliy ish Kesh-xotirani tashkil etish

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI
VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI


Amaliy ish

Fan: Kompyuter tashkillashtirish

Bajardi:Muhammadjonova Mohinur
Tekshirdi:To’rayeva Mahliyo

Toshkent – 2023

6-Amaliy ish
Kesh-xotirani tashkil etish
Kesh-xotira bu to’g’ridan-to’g’ri murojaatli uncha katta bo’lmagan hamjli yuqori tezlik bilan ishlaydigan xotiradir. U kod va ma’lumotlar bo’laklarini vaqtinchalik saqlash uchun mo’ljallangan. Kesh-xotira xotira sohasining barcha adreslashlarini qamrab oladi, lekin tezkor xotiradan farqli ravishda, u dasturchi uchun ko’rinmaydi va yo’naltirilmagan.
Kesh-xotirani qurish sxemasi

• Kesh-xotira vaqt va makondagi havolalar lokalligi tamoili bo’yicha qurilgan.

  
  

• Kesh-kontroller (nazoratchi) TX dan ma’lumotlar va dasturiy kodlarning nusxalarini, o’lchami bitta o’qish sikliga teng bo’lgan blokni kesh-xotiraga yuklaydi. Protsessor kesh-xotiradan so’zlar bo’yicha o’qiydi.

  
  

• Kesh-controller protsessorning tezkor xotiraga so’rovlarini to’xtatadi va kesh-xotirada ma’lumotlarning haqiqiy nusxasi mavjudligini tekshiradi.

  
  

Kesh-xotira tuzilishi
Buyruqlar va ma’lumotlarni qanday saqlanishiga qarab kesh-xotiraning ikki xil turi mavjud.
Buyruqlar ham, ma’lumotlar ham birgalikda saqlanadigan kesh-xotira birlashtirilgan kesh-xotira deb ataladi (rus tilida - объединенная кэш-память).
Buyruqlar alohida, ma’lumotlar alohida saqlanadigan kesh-xotira esa alohida ajratilgan kesh-xotira deb ataladi (rus tilida - разделенная кэш-память).
Hozirgi kompyuterlarda ko‘proq alohida ajratilgan kesh-xotiradan foydalanilmoqda.
Kesh-xotirani qo‘llashning – bir, ikki va uch sathli variantlari mavjud. 2-rasmda uch sathli kesh-xotiraga ega bo‘lgan tizim keltirilgan.
Birinchi sath kesh-xotirasi (L1) markaziy protsessor ichida joylashgan bo‘lib, u buyruqlar uchun (L1-I) va ma’lumotlar uchun (L1-D) mo‘ljallangan odatda 16 dan 256 Kbayt gacha xajmga ega bo‘lgan alohida ajratilgan kesh-xotiradan iboratdir.
Protsessor yonida u bilan bitta blokda joylashgan ikkinchi sath kesh-xotirasi (L2) esa, 512 Kbayt dan 1 Mbayt gacha xajmga ega bo‘lishi mumkin bo‘lgan, buyruqlar ham, ma’lumotlar ham birgalikda saqlanadigan, birlashtirilgan kesh-xotiradan iborat bo‘ladi.
Uchinchi sath kesh-xotirasi protsessor joylashgan plataga o‘rnatilgan bo‘lib, u bir necha megabayt xajmga ega bo‘lgan statik tezkor xotira qurilmasidan (TXQ) iborat bo‘ladi (rus tilida – статическое оперативное запоминающее устройство - ОЗУ).

Xotirani qurishning iyerarxik sxemasi

Tezkor xotira (RAM)
3-sath kesh (L3)
2-sath kesh (L2)
1-sath ko’rsatmalar keshi (L1I)
1-sath ma’lumotlar keshi (L1D)
Registrlar

Prorsessor yadrosi, kesh va TSQ o’rtasidagi o’zaro aloqlarni tashkil etish sxemasi:

Prorsessor yadrosi, kesh va TSQ o’rtasidagi o’zaro aloqlarni tashkil etish sxemasi:

Keshga yozish usullari

Ma’lumotlarni kesh-xotiraga yozishning ikkita asosiy usuli mavjud:

• 
  
  write-back usuli (teskari yozish) – ma’lumotlar birinchi navbatda keshga, so’ngra ba’zi bir shartlar paydo bo’lganda TSQga yoziladi.
  
• 
  
  write-through usuli (boshidan oxirigacha yozish сквозная запись) – ma’lumotlarni yozish bir vaqtning o’zida xam TSQ da va xam keshda amalga oshiriladi.
  

Protsessorning kesh-xotira darajalari

Kesh-xotira assotsiativligi arxitekturasi

Keshlash assotsiativligi arxitekturasi uchun quyidagi asosiy variantlar mavjud:

• 
  
  To’g’rida-to’g’ri tasvirlangan kesh – TSQning ma’lum bir sohasi uchun keshning aniqlangan ma’lim bir sohasi javobgar
  
• 
  
  To’liq assiotsiativ kesh – keshning ixtiyoriy sohasi TSQning ixtiyoriy sohasi bilan bog’lanishi mumkin
  
• 
  
  Aralash kesh (assotsiativ-to’plami)
  

Kesh-xotirada to’ldirilgan ma’lumotlarni almashtirish algoritmlari

1. Eng oldin foydalanishga asoslangan almashtirish algoritmi (LRU – Least Recently Used)
FIFO tamoili bo’yicha ishlaydigan algoritm (birinchi kelgan, birinchi ketadi – First In First Out)
Eng kam ishlatiladigan satrlarni almashtirish algoritmi (LFU – Least Frequently Used)

4. Almashtirish uchun satrlarni ixtiyoriy tanlash.

esh-xotirani tashkil etishning asosiy masalalari

• Kesh-xotirasiga asosiy xotira adreslarini tasvirlash algoritmi.

  
  

• Kesh-xotiradan asosiy xotiraga ma’lumotlar va ko’rsatmalarni yozish algoritmi.

  
  

• Kesh-xotiradagi satrlarni almashtirish algoritmi.

  
  

• Kesh-xotira o’lchami.

  
  

• Kesh-xotiradagi satrlar uzunligi.

  
  

Tasvirlash algoritmlari

• 
  
  To’g’ridan-to’g’ri (direct mapping).
  
• 
  
  Assotsiativ (full associative mapping).
  
• 
  
  Assotsiativ-to’plami (set-associative mapping).