O’zbekiston respublikasi raqamli texnologiyalar vazirligi al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti urganch filiali

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI RAQAMLI TEXNOLOGIYALAR VAZIRLIGI AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI URGANCH FILIALI 963/21-guruh talabasi MARKSOVA MUQADDAS ning KOMPYUTERNI TASHKIL ETISH FANIDAN

MUSTAQIL ISHI

Mavzu: Kesh xotira va uning vazifasi
Bajardi: Marksova Muqaddas Tekshirdi: Ishmetov B
Urganch 2023-2024

Protsessorlar har doim xotiraga nisbatan tez ishlagan. Protsessorlar ham, xotira ham parallel ravishda takomillashtirilib kelinmoqda. Konveyerli va superskalyar arxitekturali, unumdorligi juda katta bo‘lgan protsessorlar ishlab chiqarilmoqda. Xotira qurilmalarini ishlab chiqaruvchilar esa birinchi galda, uning hajmini oshirishga harakat qilmoqdalar, tezkorligini emas. Shuning uchun ham protsessorlar va xotiralarning ishlash tezliklari orasidagi farq yana ham kattalashmoqda. Tezliklarning bunday farqlari tufayli, protsessor xotiraga unga kerakli so‘zni o‘qib olish uchun murojaat qilganida, bir nechta mashina sikllarini bekor o‘tkazib yuborishiga to‘g‘ri kelayapti.

Tashqi va ichki xotiralarda ham keshlash texnologiyasi ishlatiladi. Bu bizga : protsessor ishlash tezligi , operativ xotiraga kam kuchlanish va ma'lumotlarni o'qilishini tezlatish,
Disklar hayot faoliyatini uzaytirish,Xotira bloklariga tezkor murojaat kabi plyuslarni beradi.
Cache - so'zi inglizcha "berkitish" so'ziga to'g'ridan to'g'ri bog'lanadi. Vaqtinchalik kerakli ma'lumotlarni buferga olish uchun kerak.Bu atama IT ga 1968-yili IBM jurnali uchun yozilgan maqola orqali kirib kelgan. 1967 - yili IBM Systems Journal ga berilgan IBM System/360 seriyasiga mansub 85-modeli uchun operativ xotirani kuchaytirish mavzusida yozilgan maqoladagi "tezkor bufer" atamasini soddalashtirish uchun "Cache" ni ishlatishgan.


Xotira protsessorga nisbatan qanchalik sekin ishlasa, shunchalik ko‘proq sikllar davomida protsessor uni kutib turishi kerak bo‘layapti.
Bu muammoni hal qilishning bir nechta yo‘llari mavjud ekan. Shu- lardan biri, uncha katta bo‘lmagan hajmga ega, ammo nisbatan ancha tez ishlaydigan, protsessor bilan asosiy xotira orasida joylashgan xotiradan foydalanish ekan (9.1-rasm). Bunday xotira kesh-xotira deb ataladi («cacher» - fransuz tilida «yashirish» degan so‘zni anglatadi). Kesh- xotirada dastur tomonidan ko‘p ishlatiladigan so‘zlar yoki asosiy xotiraning ma’lum bir qismi saqlanadi. Asosiy xotiraning bu qismi, o‘sha pay-tda ishlayotgan dastur tomonidan ko‘proq foydalanilishi mumkin bo‘lgan qismi bo‘ladi. Bu lokallik tamoili deb ataladi (rus tilida - prinsip lokalnosti).
Xotiraning asosiy xarakteristikalari quyidagilar hisoblanadi:

• 
  o’qish va yozish tezligi;
  
• 
  sig’imi;
  
• 
  montaj qilinadigan (joylashadigan) o’rni;
  
• 
  murojaat etish usuli.
  

Nisbatan uncha katta bo’lmagan sig’imli birinchi va eng tezkor xotira turini iyerarxiyaning birinchi darajasida turgan UVR va L1 kesh tashkil etadi. Bu o’ta operativ manzillashtirilmaydigan xotira. UVR registrlar soni nisbatan katta emas (umumiy sig’im yuzlab bayt), birinchi darajali L1 kesh xotira 128K gacha va undan ham ko’p sig’imga ega. Bu xotira turlarining har ikkalasi texnologik jihatdan bevosita prosessorning kristalliga joylashtiriladi. Bu xotira turlarining har ikkalasiga dasturchining murojaatiga ruxsat yo’q, bu operasion tizimning vazifasidir. Manzillashtirilmaydigan xotira qatoriga stekli xotira ham kiradi.

Биринчи даража Иккинчи даража Учинчи даража

KESh usulning g’oyasida katta sig’imli asosiy xotira va tezkor, uncha katta bo’lmagan xotira imkoniyatlarini birlashtirish yotadi. KESh asosiy xotira axborotlarni yoki dasturlarni, bloklarning nusxalarini vaqtincha saqlaydigan qo’shimcha va tezkor xotira hisoblanadi. Prosessor ishining yaqin taktlarida bu bloklarga murojaat qilish ehtimoli juda yuqori bo’ladi. KESh ma’lumotlar bloklarining cheklangan miqdorini va asosiy xotirada joylashgan bu bloklarning nusxalari jadvalini saqlaydi.

Keshlanadigan xotiraga har bir murojaatda kesh xotira kontrolleri katalog bo’yicha keshda talab etilgan haqiqiy nusxalar borligini tekshiradi. Agar nusxa u yerda bo’lsa, u holda kesh-tushish bo’ladi va ma’lumotlarga murojaat qilish faqat kesh xotiraga amalga oshadi. Agar nusxa u yerda bo’lmasa, unda bu hol kesh-yanglishish bo’ladi va ma’lumotlarga murojaat qilish asosiy xotiraga qarata amalga oshiriladi.
Kesh-xotiraning ishlash tartibi quyidagicha: dastlab prosessor kesh- xotirada OXQ da kerakli dasturning nusxasini qidiradi. Agar nusxa bo’lsa (tushish), u holda OXQ ga murojaat qilish amalga oshmaydi, agar nusxa bo’lmasa (yanglishish), operativ xotiraga murojaat amalga osha boshlaydi. Operativ xotira o’zining n-bit manzilini 2ⁿ manzillashtirilgan so’zlardan iborat. Operativ xotiraning oralig’i har bir blokda K so’zlardan iborat qayd etilgan uzunlikdagi M bloklarga bo’linadi.
Kesh-xotira S bloklardan (satrlardan) tashkil topgan, ulardan har biri K so’zlardagi o’lchamli uzunligiga ega, ya’ni kesh xotiraning bitta satrida bitta operativ blok joylashadi, o’qishda operativ xotiraning bitta blokining nusxasi bitta kesh satriga ko’chiriladi. Operativ xotiraning sig’imi
keshdagi satrlar sonidan ko’p bo’lgani uchun OXQ dan ma’lumotlar bloklari keshning bo’sh satrlariga joriy ish tartibida (masalani yechilishining umumiy algoritmi tomonidan beriladigan bajarilish ketma- ketligida) joylashadi.

0
1 ^{Блок 1}
2
Блок 2
Тег

	Сатр

0
1
2

2ⁿ-1


Оператив хотира
Блок М
C-1


(К сўзлар)

КЭШ-хотира

Keshning bu satrida OXQ ning qaysi bloki joylashgani haqida ma’lumot TEG razryadida (blokning belgisi) mavjud bo’ladi. Tezkorlikni oshirish uchun KIS larni tayyorlashning zamonaviy texnologiyalaridan foydalanish tufayli kesh-xotira prosessor bilan bitta kristallda ishlab chiqariladi. Bunday ichki kesh-xotira statik OXQ texnologiyasi bo’yicha ishlatiladi va tezkor hisoblanadi. Uning sig’imi odatda 64-256 Kbaytni tashkil etadi, binobarin bu sig’imni keyingi oshirish, odatda, boshqarish sxemasini va manzilni deshefrasiyalashning murakkablashishiga olib keladi.

Shunday qilib, xotirani joylashtirishning birinchi darajasi eng tezkor hisoblanadi va prosessor chipidagi kristallida joylashtiriladi. Saqlanadigan axborotning hajmi bo’yicha birinchi daraja ikkinchi va uchinchi darajalarga nisbatan sezilarli darajada. Asosiy xotiraning bosh sig’imi ikkinchi darajali joylashtirishga to’g’ri keladi. Ikkinchi darajadagi xotiraning chiplari ona platada joylashadi va kompyuterning ichki xotirasi toifasiga kiritiladi.