Kesh xotira, kesh xotira vazifalari va darajalari, asosiy xotira bilan o`zaro aloqasi Reja

2. Kesh xotira darajalari, asosiy xotira bilan o‘zaro aloqasi

Kesh xotirasining uchta asosiy darajasi (cache level) mavjud, L1, L2, L3 bo’lib, ular tezligi va imkoniyatlariga qarab tasniflanadi.

L1 – CPU yaqiniga joshlashgan eng tezkor kesh darajasi bo’lib, ma’lumotlarga tezkor murojaat qilishni ta’minlaydi. Ko’p protsessorli kompyuterlarda alohida bo’ladi va ma’lumot uchun so’rov yuborilganida birinchi L1 daraja tekshiriladi. Odatda uning xajmi 256KB gacha bo’ladi, ammo Xeon kabi protsessorlarda 1Mbgacha bo’ladi. Kesh xotirasining tuzilishiga mos ravishda instruction va ma’lumotlar ajratilishi mumkin.
L2 kesh L1 keshidan sekinroq va hajmi kattaroq. Uning hajmi 8 Mbgacha bo’lishi mumkin. L2 darajali kesh protsessor so’rov bergan (kutilayotgan) ma’lumotlarni kelayotgan vaqtlarda saqlaydib turadi. L2 darajali kesh, shuningdek, barcha yadrolar uchun alohida bo’ladi.
L3 kesh (daraja) L1 va L2 kesh xotiralari bilan taqqoslaganda sekinroq, ammo uning hajmi ancha katta. Uning xajmi - 50Mb gacha bo’lishi mumkin.
Kesh xotirasiga ma’lumotlarni yozish usuli ikki xilda bo’lishi mumkin:

• 
  - Write-Back;
  
• 
  - Write-Through.
  

1-holatda qiymat keshda yangilanadi, ammo bir vaqtning o’zida xotirada yangilanmaydi.
2-holatda ham kesh ham xotirada qiymatlar bir vaqtning o’zida yangiladi. 2-holat keshda yozishni imkoni bo’lmagan holatda amalga oshiriladi. 2-holat natijasida yozish jarayoni sekinlashadi.

Bir yadroli protsessorlar CPU talab qilgan ma’lumot birinchi kesh xotirasidan qaraladi. Agar xotirada bo’lsa yuklab oladi va amalni bajaradi. Aks, holda yordamchi xotiraga murojaat qilib yuklab oladi va CPUga taqdim etadi.

Ko’p yadroli protsessorlarda esa keshning ishlash jarayoni murakkab ko’rinishda bo’ladi, sababi har bir yadro o’zining keshiga ega bo’ladi va bitta asosiy xotiradan forydalanadi. Shunday qilib, biror narsa protsessor tomonidan yangilanganda, u ushbu protsessorning keshida yangilanadi va barcha yadrolar va asosiy xotiraning barcha kesh xotiralari o’rtasida izchillik va izchillikni saqlashni qiyinlashtiradi.

Ko’p yadroli tizimlarda barcha yadrolar o’zining kesh xotirasida ega va kesh shu qadar uzluksiz ishlashi kerakki, protsessorga berilgan ma’lumotlar berilgan vaqtda to’g’ri kelishi lozim. Bitta yadro o’zining keshidagi qiymatni yangilaganda, xuddi shu qiymatning barcha boshqa nusxalari yaroqsiz holga kelishi kerak va agar u yangilangan qiymat barcha joylarga tarqalmasligi, biror bir amal uchun biror bir protsessorga berilmasligi kerak.

Ushbu hodisa keshning izchilligi (Coherency) deb ataladi. Buni oddiy so’zlar bilan tushuntirish mumkin, chunki barcha yadrolar bir xil ma’lumotlarni ko’radi yoki ularning barchasi doimo kerakli ma’lumotlar bilan ta’minlanadi.

Kesh-xotiraning izchilligi degani kesh va xotiradagi ma’lumotlarning nusxalari bir-biriga mos kelishini bildiradi. Bu ma’lumotlarning qiymatlarini va ko’rsatmalarning tartiblangan tartibini o’z ichiga oladi.



Kesh xotirani xususiyatlari :

• 
  Kichik o’lchamli, ammo tezkor xotira;
  
• 
  CPU chipida yoki modulida