Τι είναι το Translation Lookaside Buffer - TLB;

Translation Lookaside Buffer (TLB) είναι μια μικρή, υψηλής ταχύτητας μνήμη που αποθηκεύει μεταφράσεις που χρησιμοποιήθηκαν πρόσφατα από διευθύνσεις εικονικής μνήμης σε διευθύνσεις φυσικής μνήμης. Χρησιμεύει ως κρυφή μνήμη μεταξύ της CPU και της κύριας μνήμης, μειώνοντας τον χρόνο που απαιτείται για τη μετάφραση εικονικών διευθύνσεων σε φυσικές διευθύνσεις.

Η CPU ελέγχει πρώτα εάν η εικονική διεύθυνση που ζητείται είναι παρούσα στο TLB. Αν βρει ταίριασμα, δεν χρειάζεται να συμβουλευτεί την κύρια μνήμη. Εάν το TLB δεν έχει την απαιτούμενη καταχώρηση, η CPU προχωρά στην κύρια μνήμη για μετάφραση διεύθυνσης. Η πρόσφατα μεταφρασμένη καταχώρηση προστίθεται στη συνέχεια στο TLB για ταχύτερη πρόσβαση στο μέλλον.

Με την προσωρινή αποθήκευση μεταφράσεων στις οποίες προσπελάσατε πρόσφατα, το TLB βελτιώνει σημαντικά τη συνολική απόδοση των συστημάτων εικονικής μνήμης. Μειώνει τον αριθμό των φορών που η CPU πρέπει να έχει πρόσβαση στην πιο αργή κύρια μνήμη για μεταφράσεις διευθύνσεων. Ως αποτέλεσμα, ελαχιστοποιεί την καθυστέρηση του συστήματος και επιτρέπει την ταχύτερη εκτέλεση των προγραμμάτων.

Το TLB αποτελείται από τα εξής:

- Εισχωρήσεις TLB :Κάθε καταχώρηση στο TLB αποτελείται από έναν εικονικό αριθμό σελίδας, έναν αριθμό φυσικού πλαισίου σελίδας και πρόσθετα bit κατάστασης.

- Ετικέτες TLB :Οι αριθμοί εικονικών σελίδων στις καταχωρήσεις TLB χρησιμοποιούνται ως ετικέτες για γρήγορη αναγνώριση αντιστοιχιζόμενων εικονικών διευθύνσεων.

- Μονάδα διαχείρισης TLB :Αυτή η μονάδα είναι υπεύθυνη για τη διαχείριση του TLB, συμπεριλαμβανομένης της προσθήκης νέων καταχωρήσεων και του χειρισμού των χαμένων προσωρινής μνήμης όταν δεν υπάρχει η ζητούμενη διεύθυνση.

Η οργάνωση και η διαχείριση του TLB μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τη συγκεκριμένη εφαρμογή υλικού και το λειτουργικό σύστημα.

Επίσκεψη TLB: Όταν η CPU βρει την απαιτούμενη μετάφραση στο TLB, είναι γνωστή ως TLB hit . Σε αυτήν την περίπτωση, η φυσική διεύθυνση είναι άμεσα διαθέσιμη και η CPU μπορεί να προχωρήσει στην πρόσβαση στη μνήμη χωρίς να περιμένει για πιο αργή ανάγνωση της κύριας μνήμης.

Δεσποινίς TLB: Εάν η ζητούμενη διεύθυνση δεν υπάρχει στο TLB, ονομάζεται αποτυχία TLB . Σε αυτήν την περίπτωση, η CPU συμβουλεύεται τους πίνακες σελίδων ή άλλες δομές δεδομένων διαχείρισης μνήμης στην κύρια μνήμη για να εκτελέσει τη μετάφραση διευθύνσεων. Η μεταφρασμένη καταχώρηση προστίθεται στη συνέχεια στο TLB για μελλοντική αναφορά.

Διατηρώντας δυναμικά τις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μεταφράσεις στο TLB, ελαχιστοποιεί αποτελεσματικά τις αστοχίες TLB και βελτιώνει την απόδοση των συστημάτων εικονικής μνήμης.