ذاكرة CASH في اللوحة الام للمعالج 80386

في نظم الـ 80386 يمكن إضافة ذاكرة RAM مخبئيه خارجية يطلق عليها External Cache Memory وتوضع هذه الذاكرة على اللوحة الأم Motherboard وتكون موصلة بين الـ RAM الرئيسية (ذات سرعة بطيئة) وبين المعالج 80386 وذاكرة RAM المخبئة هي من النوع TTL وتتميز بالسرعة العالية. وتستخدم ذاكرة Cache RAM لتحسين سرعة دورات الذاكرة، حيث أن ذاكرة RAM بطبيعتها بطيئة لحد بعيد بالنسبة لسرعة المعالجات 80386 وخصوصاً ذات السرعات 20 MHz و 25 MHz و 33 MHz وبذلك لا يستفاد من سرعة المعالج في دورات الذاكرة. وعليه كان لابد من استخدام ذاكرة الـ Cache RAM كوسيلة ذو سرعة عالية. ويستخدم حاكم لهذه الذاكرة (Cache Controller) هو 80385 بالنسبة لنظم Intel ويمكن لهذا الحاكم استخدام ذاكرة Cache حتى 23K x 8 ولأن المعالج الدقيق يستهلك أكثر الوقت في دورات الذاكرة (الكتابة/القراءة) فقد استخدمت ذاكرة cache RAM لتقليل هذا الوقت لأنها تتميز بالسرعة العالية. فكثيراً ما يقرأ المعالج الدقيق نفس المعلومات لأكثر من مرة لذا فعند قراءتها للمرة الأولى يتم تخزين نسخة منها في ذاكرة الـ Cache بحيث عند قراءة نفس المعلومات في مرة أخرى لا يحتاج المعالج أن يقرأها من RAM الرئيسية ولكنه سيقرئها من RAM المخبئة التي تتميز بالسرعة العالية فبذلك يتم إنجاز عملية القراءة في وقت أقصر. وبذلك تكون قد استفدنا من سرعة المعالج العالية (20 or 25 or 33 MHz) وإلا فما معنى أن يكون المجهز سريع جداً ولكنه يقرأ من نظام ذاكرة بطئ. ويمكن تلخيص طريقة عمل الذاكرة المخبئة كما يلي. عند كل مرة يطلب المعالج معلومات من الذاكرة فإنه يقوم أولاً باختبار الذاكرة المخبئة لكي يتبين إن كانت هذه المعلومات مخزنة في الذاكرة المخبئة. فإذا كانت المعلومات موجودة بالفعل بالذاكرة المخبئة في هذه الحالة يتم قراءتها من ذاكرة Cache دون الرجوع إلى ذاكرة RAM الرئيسية. ويطلق على عملية القراءة من Cache بالمصطلح Cache Real Hit وتتم هذه العملية دون حاجة المعالج لأي حالات انتظار Wait States لأن Cache ذات سرعة عالية. أما إن لم تكن المعلومات المطلوبة غير موجودة في Cache وهذه العملية تتطلب حالات انتظار تصل أحياناً إلى أربعة في كثير من نظم Cache بذلك في المرة التالية عند احتياج المعالج لنفس المعلومات فإنها ستكون موجودة في Cache مما سيجعل الوصول إليها أسرع أي بدون حالات انتظار، وعن عملية الكتابة في الذاكرة الرئيسية فإنه يتم كتابة نسخة بذاكرة Cache وتسمى هذه العملية Written Through لأن الكتابة تتم من خلال Cache.

في نظم الذاكرة المخبئة، عادة يتم تنظيم ذاكرة Cache في شكل بلوكات. وتكون البلوكات بعرض يتراوح ما بين 2 Bytes إلى 16 Bytes في المعالجات ذات ناقلة البيانات 32-bit لو أخدنا مثال لنظام ذاكرة مخبئيه، ليكن نظام يحتوى على 32 K – Byte Cache Memory بحيث نظمت ذاكرة Cache هذه على أساس 8K x 48 هذا يعني وجود 8 K موقع بكل موقع 48 bits بحيث قسمت هذه المواقع (ذات عرض 48 bit) إلى قطاعين. الأول بعرض 32 bit ويتولى تخزين البيانات. بينما القطاع الثاني يكون بعرض 16 bit ويقوم بتخزين رقم العلامة (Tag) ورقم العلامات هو جزء من عنوان الذاكرة (A16-A31) وهو معناها وجود 32 K bytes للبيانات و 8K bytes لمعلومات الـ Tag تستخدم باقي 13-bits العنوان A2-A14 لعنونة الموقع داخل الـ Cache (لأن 213=8K) في كل مرة يقوم فيها المعالج الدقيق بقراءة (Double Word) 4 bytes من البيانات فإن حاكم ذاكرة الـ (Cache Controller) Cache يقوم باختبار محتويات Tag فإن كانت تحتوى على العنوان (A16-A31) إذن يتم جلب البيانات من الـ Cache من الموقع ذو العنوان ((A2-A14 وبدون حالة انتظار. أما إذا لم يكن العنوان غير موجود بالـ Tag فإن حاكم ذاكرة الـ Cache يقوم بإصدار إشارات التحكم اللازمة لقراءة الـ Double من الذاكرة وإعطائها لكل من المعالج الدقيق وذاكرة الـ Cache وهذا يتطلب ما يصل إلى 4 حالات انتظار. ونفس الشيء عند الكتابة في الذاكرة، يقوم حاكم ذاكرة Cache بكتابة نسخة في ذاكرة Cache في نفس الوقت وهذا يتطلب حالة انتظار واحدة.