Speichersysteme - Rechneraufbau und Rechnerarchitektur - page 132

Prozessor

Cache

Zugriffszeit ca.
1 bis 2 Taktzyklen

Hauptspeicher

Zugriffszeit ca.
10 bis 100 Taktzyklen

Abbildung 7.8. Ein Cache ist zwischen Prozessor und dem Hauptspeicher angeordnet. Bei
jedem Speicherzugriff wird uberpruft, ob sich die gesuchten Daten im Cache befinden. Falls
das der Fall ist, kann der Prozessor schnell bedient werden, und es ist kein langsamer
Zugriff auf den Hauptspeicher erforderlich. Die angegebenen Zugriffszeiten beziehen sich
auf den Prozessortakt

7.2

7.2 Cache-Speicher
Das Wort Cache bedeutet Versteck. Ein Cache-Speicher fasst wesentlich we-
niger Daten als der Hauptspeicher, ist aber wesentlich schneller. Es sollen
also Daten versteckt werden, um sie schnell zur Verfugung zu haben. Im Ide-
alfall kann auf jede Speicherstelle eines Caches innerhalb eines Taktzyklus
des Prozessortaktes zugegriffen werden.
Bei einem Speicherzugriff muss uberpruft werden, ob sich die gesuchten Daten
bereits im Cache befinden. Falls ja, so erhalt der Prozessor sehr schnell die
geforderten Daten aus dem Cache. Andernfalls muss ein langsamer Zugriff
auf den Hauptspeicher eingeleitet werden. Wird ein gesuchter Wert im Cache
gefunden, so spricht man von einem Cache-Hit , kurz Hit, andernfalls von
einem Cache-Miss , kurz Miss. Abbildung 7.8 zeigt die Verbindung zwischen
Prozessor, Cache und Hauptspeicher.

7.2.1 Speicher-Hierarchien
Bisher haben wir von einem Cache und dem Hauptspeicher gesprochen. In
der Praxis werden heute mehrere Stufen von Caches eingesetzt. Man spricht
von einer Speicherhierarchie . Ganz oben in der Hierarchie steht der First-
Level-Cache . Dieser Cache ist sehr schnell, d.h., er kann Daten in einem bis
zwei Prozessor-Taktzyklen zur Verfugung stellen. Er ist dadurch teuer und