Ассоциативная память

1

Является безадресной. Доступ к содержимому выполняется по результатам ассоциативного запроса. Ассоциативный запрос производится параллельно для всех элементов запоминающего массива, что позволяет весьма эффективно выполнять операции по чтению и записи информации в ассоциативную память.

Ассоциативная память не является массовой, а входит в состав в качестве массовой памяти Pentium. Наличие ассоциативной памяти в составе массовой, используемой для промежуточного хранения совокупности выполняемых команд программы и обрабатываемых команд, позволяет не обращаться какое-то время к основной памяти и выполнять соответствующую обработку данных в соответствии с командами ассоциативной памяти. Упрощённая схема устройства ассоциативной памяти может быть представлена в следующем виде:

1

Схема содержит:

РгАП – регистр ассоциативных признаков;

РгМ – регистр маски;

ЗМ – запоминающий массив, включающий N ячеек разрядностью (n + 1) разрядов, при чём n-й разряд используется для обозначения данной ячейки размещения информации.

В РгАП размещается искомая информация, значение которой ищется в составе ЗМ по незамаскированным ячейкам. Для маскировки используется РгМ и при этом, если РгМ[i] = 1, то поиск по данному разряду разрешён (незамаскирован), при установке  РгМ[i] = 0 i-й разряд ЗМ не проверяется на наличие соответствующей информации, размещённой в РгАП.

КС – комбинационная схема, заполняет РгС – регистр совпадений, имеющий количество разрядов, соответствующее количеству элементов ЗМ.

n

РгС[i] =  Λ{РгАП[j] + ЗМ[i, j] V РгМ[j]} (здесь «+» - сумма по модулю два)

j = 0  i = 0, (N - 1)

Т.о. разряд РгС равен 1, если ячейка ЗМ содержит совпадающую информацию с режимом РгАП по незамаскированным разрядам.

Формирующая схема (ФС) определяет значение 3-х булевых функций  α0, α1, α3.

N-1

α0 =  Λ РгС[i]

i = 0

α0 = 1, если во всех разрядах РгС будут 0, т.е. ЗМ не содержит данных, равных содержанию РгАП.

α1 = РгС[0] Λ РгС[1] Λ … Λ РгС[N - 1] V РгС[0] Λ РгС[1] Λ … Λ РгС[N - 1] V … V

V РгС[0] Λ РгС[1] Λ … Λ РгС[N - 1]

α1 = 1, если в РгС имеется ровно одно значение равное 1, т.е. ЗМ содержит в 1-ой из своих ячеек данные, совпадающие со значением в РгС.

α2 = α0  Λ α1

α2 = 1 означает, что в ЗМ содержится более чем 1 значение, совпадающее со значением РгАП по незамаскированным разрядам.

Операции с ячейками ассоциативной памяти ячейки для выполнения операции и выполнение соответствующей операции. Выбор ячейки ассоциативной памяти называется контролем ассоциации. При чтении информации выполняется контроль ассоциации и по результатам ФС, если α0 = 1, то формируется сигнал, определяющий отсутствие информации. При значении α1 = 1, искомая информация записывается в регистр информационный (РгИ) и далее на ШДвых (ШД – шина данных). Если α2 = 1, то в РгИ помещается n-разрядное слово из ячейки с меньшим №, которая содержит информацию, совпадающую с содержимым РгАП.

При записи информации сначала ищется свободная ячейка.

В результате выполнения контроля ассоциаций с содержимым:

РгАП = 111…10

РгМ = 000…01

записываемая информация помещается со входной ШД в РгИ и далее в ячейку с меньшим № из числа свободных ячеек.

При чтении информации, операция не должна разрушать информацию при контроле ассоциации, т.е. данные нет необходимости восстанавливать.

Ассоциативная память позволяет выполнять ряд специальных операций:

  • Стандартные логические операции, включающие сравнение операндов на отношение “<”, ”>”.
  • Определение количества ячеек, одноимённую информацию.
  • Определение количества ячеек, содержимое которых “<” или ”>” содержимого РгАП.

Параллельная обработка содержания всех ячеек запоминающего массива значительно повышает производительность ассоциативной памяти по сравнению с адресной памятью. Именно поэтому устройства ассоциативной памяти используется в составе процессоров Pentium.


Оставить комментарий

  • Список наук

  • Образовательные статьи