- Cache paměti -

Cache paměti:
-rychlá vyrovnávací paměť mezi rychlý, zařízením (např. procesorem) a pomalejším zařízením (např. operační pamětí).
-vyrobena z obvodů SRAM s přístupovou dobou 1-20 ns
V dnešní počítačích se běžně používají dva, popř. tři druhy cache pamětí.:
L2 (externí, sekundární) cache:
• Umístěna mezi pomalejší operační pamětí a rychlým procesorem.
• Slouží jako vyrovnávací paměť u počítačů s výkoným procesorem, které by byly bez ní operační paměti velmi zpomalovány.
• První L2 cache paměti se objevují u počítačů s procesorem 80386 (o kapacitě 32kB, 64 kB)
• S výkonnějšími procesory se postupně zvyšuje i kapacita (128 kB, 256 kB, 512 kB, 1024 kB a více)
• Řízena řadičem cache paměti (součást čipové sady, popř. čipu procesoru)
• Osazení na :
o Základní desce
o V pouzdře procesoru
o Na čipu
L1 (interní, primární) cache:
• Slouží k vyrovnání rychlosti velmi výkonných procesorů a pomalejších L2 cache pamětí
• Integrována přímo na čipu procesoru
• Poprvé se objevuje u procesoru 80486 (s kapacitou 8kB)
• Řízení řadičem L1 cache pamětí, která je integrován na čipu procesoru.

• Práce cache paměti vychází ze skutečnosti, že program má tendenci se při své práci určitou dobu zdržovat na určitém místě paměti, a to jak při zpracování instrukcí, tak při načtení (zapisování) dat z (do) paměti. Tzv. princip lokality.
• Pokud dojde k zaplnění cache paměti a je potřeba zavést další blok, je nutné, aby některé z bloků, cache paměť opustil.
• Nejčastěji se k tomuto používá LRU (Least Recently Used) algoritmu, tj. algoritmu, který vyřadí nejdéle nepoužívaný blok.
• Cache paměti neuchovává souvislý adresový prostor  bývají organizovány jako tzv. asociativní paměti.
• Asociativní paměti jsou tvořeny tabulkou (tabulkami), které obsahuje:
o Tagy: klíče, podle kterých se v asociativní paměti vyhledává.
o Uchovávané informace: data a instrukce
o Další informace nutné k zajištění správné funkce paměti, např. informace:
 O platnosti (neplatnosti) uložených dat
 Pro realizaci LRU algoritmu
 Protokolu MESI (Modofied Exclusive Shared Invalid)
• Rozdělení cache pamětí podle stupně asociativity:
o Plně asociativní

• N-cestně asociativní (2-cestně asociativní):

• Přímo mapované (1-cestně asociativní)

• Podle způsobu práce při zapisování dat lze cache paměti ještě rozdělit do dvou skupin:
o Write.throught:
 V případě zápisu procesoru do cache paměti dochází okamžitě ik zápisu do operační paměti
o Write-back:
 Data jsou zapisována do operační paměti až ve chvíli, kdy je to třeba, a nikoliv okamžitě při jejich změně.
 K zápisu dat do operační paměti tedy dochází např. v okamžiku, kdy je cache paměť zcela zaplněna a je třeba do ní umístit nová data
 Tento způsob práce cache paměti vykazuje oproti předešlému způsobu vyšší výkon
• Kromě L1 a L2 cache pamětí je možné se sektak i se specializovanými cache pamětmi umístěnými mezi operační paměť a některé pomalejší zařízení (pevný disk, apod.).