4.3. Кэширование памяти

Как правило, кэш-память (Cache Memory) ассоциируется всегда с центральным процессором. Кэш-память представляет собой статическое ОЗУ, обладающее значительно более высоким быстродействием, нежели динамическое. Фактически, кэш-память предназначена для согласования (компенсации) скорости работы сравнительно медленных уст­ройств с относительно быстрым центральным процессором, т.е. она играет роль быстродействующего буфера между процессором и относительно медленной динамической памятью. Для кэш-памяти характерно значительно меньшее время доступа (Access time). Время доступа - это характеристика, показывающая, сколько времени необходимо для того, чтобы получить доступ к той или иной ячейке памяти.
Кэш-память изготавливается на микросхемах статической памяти, не требующей регенерации. Кэш-память значительно дороже динамической, поэтому ее объем, как правило, не превышает 512 КБ. Объем и быстродействие кэш-памяти являются определяющими параметрами быстродействия всей системы для подавляющего большинства задач, решаемых на компьютере. Цифры впечатляющей разницы в быстродействии между различными видами DRAM уменьшаются во много раз при оценке производительности компьютера в целом из-за кэш-памяти. Для большего увеличения быстродействия кэш-памяти она встраивается в собственно кристалл процессора и работает при этом на той же тактовой частоте, что и сам процессор.
При попытке доступа к данным процессор сначала обращается к внутренней кэш-­памяти, если их там нет, то ко внешней, лишь затем к основной динамической памяти.

Когда процессор первый раз обращается к ячейке памяти, ее содержимое параллельно копируется в кэш, и в случае повторного обращения может быть с гораздо большей скоростью выбрано из кэша. При записи в память значение попадает в кэш, и либо одновременно копируется в память (схема Write Through - прямая или сквозная запись), либо копируется через некоторое время (схема Write Back - отложенная или обратная запись). При обратной за­писи, называемой также буферизованной сквозной записью, значение копи­руется в память в первом же свободном такте, а при отложенной (Delayed Write) - когда для помещения в кэш нового значения в кэш-памяти не оказывается сво­бодной области. При этом в память вытесняется наименее используемая область кэша. Вторая схема более эффективна, но и более сложна за счет необходимости поддержания соответствия содержимого кэша и основной па­мяти. Очевидно, что контроллер кэш-памяти должен быть достаточно интеллектуальным, чтобы решать столь сложные задачи, в том числе, опре­делять, какие данные могут понадобиться процессору в следующий момент.
Сейчас под термином "Write Back" в основном понимается отложенная за­пись, однако это может означать и буферизованную сквозную.
;
Память для кэша состоит из собственно области данных, разбитой на бло­ки (строки), которые являются элементарными единицами информации при работе кэша, и области признаков (tag), описывающей состояние строк (свободна, занята, помечена для дозаписи и т.п.). В основном использу­ются две схемы организации кэша: с прямым отображением (direct mapped), когда каждый адрес памяти может кэшироваться только одной строкой (в этом случае номер строки определяется младшими разрядами адреса динамической памяти), и n-связный ассоциативный (n-way associative), когда каждый адрес может кэшироваться несколькими строками. Ассоциативный кэш более сложен, однако позволяет более гибко кэшировать данные.
;

Основные типы кэш-памяти:

Asynchronous SRAM,
Synchronous Burst SRAM,
Pipelined Burst SRAM.

Эти три типа памяти построены по статической схеме и выпускаются для организации кэш-памяти 2-го уровня. Два последних типа обеспечивают пакетный режим доступа к данным.
1. Asynchronous SRAM (асинхронная статическая память) используется еще со времен 386-х процессоров. Принцип работы простейший! Процессор посылает адрес необходимой ячейки памяти, контроллер ищет данные и в случае успеха передает их процессору. При этом в оптимальном варианте работает схема 3-2-2-2 (3 такта на считывание первого сегмента данных и по два такта на считывание 3-х последующих).
2. Synchronous Burst SRAM (синхронная пакетная статическая память) позволяет получить наиболее быстрый доступ в системах с тактовой частотой шины до 66 МГц. Являясь пакетной, эта кэш-память позволяет реализовать схему 2-1-1-1. В системах с частотой системной шины более 66 МГц эта схема ухудшается до 3-2-2-2.
3. Pipelined Burst SRAM (статическая память с блочным конвейерным доступом) приобрела к 1997 году наибольшее распространение, обеспечивая схему доступа 3-1-1-1, которая не ухудшается с ростом тактовой частоты. "Конвейерность" заключается в том, что при считывании нескольких последовательных ячеек памяти они буферизируются, и это позволяет уменьшить время, которое затрачивает процессор на такую процедуру.
Пакетные типы кэш-памяти получают синхронизирующий сигнал от процессора. Кэш содержит счетчик, который, когда бы процессор ни начал цикл, позволяет модулю кэша автоматически быстро выполнить последовательность из четырех циклов. Первый и самый длинный цикл инициализируется процессором. Следующие три вырабатываются модулем кэша синхронно с синхронизирующими импульсами процессора. В предыдущей главе и в опциях, представленных далее, достаточно полно изложены всевозможные варианты "затенения" и кэширования фрагментов памяти, расположенных в верхних 384-х килобайтах первого мегабайта системной памяти. Несколько "особняком" от них выделяются предложенные опции. Не по их виду, а по тем значениям, которые возможны для них. Вот эти опции:
Video BIOS C000-C3FF
Video BIOS C400-C7FF
C800-CBFF Memory
CC00-CFFF Memory
D000-D3FF Memory
D400-D7FF Memory
D800-DBFF Memory
DC00-DFFF Memory
Ext BIOS E000-E3FF
Ext BIOS E400-E7FF
Ext BIOS E800-EBFF
Ext BIOS EC00-EFFF
Довольно внушительно. А вот и значения этих опций:
"PCI Device" - выбранный диапазон отдается под потребности PCI-устройства,
"Shadowed" - выбранный диапазон "затеняется",
"Write Prot." - выбранный диапазон защищен от записи. При загрузке системы в этот адресный диапазон копируется некое ПЗУ и в процессе работы эти адреса доступны только для чтения,
"Uncached DRAM" - некэшируемый регион памяти,
"PCI/Cached" - выбранный диапазон принадлежит PCI-устройству и кэшируется,
"Shadowed/Cached" - выбранный диапазон "затеняется" и кэшируется,
"Write/Cached" - по адресам выбранного фрагмента может производиться запись и этот фрагмент кешируется,
"Cached DRAM" - кэшируемая область памяти.
В некоторых версиях BIOS к указанным диапазонам может быть добавлена область системного BIOS:

System BIOS Area
Cache Base 0-512k
Cache Base 512-640k
Cache Extended Memory Area

- для использования этих опций, предложенных "Phoenix BIOS", предварительно должно быть включено кэширование в системе, для чего может быть предназначена интегрированная опция "Cache". Понятно, что механизм кэширования может быть включен для двух областей: основной памяти и расширенной (типа XMS). А данные опции дают возможность выбрать метод кэширования для каждой из областей. Итак:
"Write Back" - данные сначала записываются в кэш, в основную же память по необходимости либо "при удобном случае". Наиболее быстрый метод. Более подробно см. ниже,
"Write Through" - данные записываются в кэш и в основную память одновременно,
"Write Protect" - выбранная область кэшируется, но при этом защищена от записи,
"Uncached" (или "Disabled") - запрещено кэширование для выбранной области.
Следующая "пачка" опций "Phoenix BIOS" выглядит уже привычно, хотя присутствуют важные особенности.
Cache A000-AFFF
Cache B000-BFFF
Cache C800-CBFF
Значения опций: "Write Back", "Write Through", "Write Protect", "Disabled", а также
"USWC Caching" (Uncacheable Speculative Write Combining) - режим некэшируемой объединенной записи. Применяется для отображаемых в памяти устройств ввода-вывода и отображаемого кадра видеопамяти.
"Cache Memory" - так называется внушительное меню "Phoenix BIOS" со следующими опциями:

Cache System BIOS Area
Cache Video BIOS Area
Cache DRAM Memory Area

- в данных опциях выбираются либо разрешение/запрет кэширования, либо метод кэширования (см. выше). Следующая опция-меню "Cache Memory Regions" может быть использована, если в опции (см. ниже) "Cache" выбрано любое из двух значений: "Intern only" или "Intern and Extern". Вот эти опции, надеюсь, уже понятные пользователю:
C800 - CBFF
CC00 - CFFF
D000 - D3FF
D400 - D7FF
D800 - DBFF
DC00 - DFFF
Значения этих опций стандартны: "Enabled" и "Disabled". Включение какой-либо опции приводит к кэшированию выбранной адресной области. Если в системе используется ISA-карта с двухпортовой памятью, отображаемой в системной памяти в ROM-области, то для такой адресной области кэширование должно быть запрещено.

640KB to 1MB Cacheability

- опция через установку в "Enabled" позволяет кэшировать последние 384 КБ из первого мегабайта ОЗУ.

Async L2 Cache Leadoff

- данной опцией устанавливается (в системных тактах) время подготовительной фазы до начала непосредственной операции чтения данных из асинхронного кэша 2-го уровня (или записи).
Опция может называться "Async SRAM Leadoff Time", "L2 Async SRAM Leadoff". Значения же опции могут иметь следующий вид: "3T", "4T". В некоторых случаях есть возможность поварьировать временной характеристикой раздельно для операций чтения и записи: "4T/4T", "3T/3T", "3T/4T". Опция "L2 Async SRAM Burst" со значениями "2T" и "3T" аналогична приведенным, разве что указывает на наличие блочных операций.
Речь может идти об аналогичных характеристиках и для синхронной кэш-памяти, и тогда опции будут выглядеть совершенно идентично: "Sync SRAM Leadoff Time", "L2 Sync SRAM Leadoff". Значения последней опции уже знакомы: "3T", "4T".
Попробуем расширить приведенный перечень опций, поскольку речь идет о той же длительности первого обращения к памяти или о возможных задержках (тактах ожидания) при обращении к кэш-памяти:
"L2 Leadoff Timing", "Cache Read Hit 1st Cycle WS", "CPU-to-L2 Checkpoint", "L2 Cache Check Point", "CPU-to-L2 Read Wait States", "CPU-to-L2 Write Wait States", "SRAM Burst R/W Cycle", "L2 Cache Burst Read". К уже имеющимся значениям добавилось еще одно - "1T". Понятно, что меньшее значение дает более высокую скорость, а значит и повышает производительность системы, но при возникновении сбойных ситуаций значение необходимо увеличить.

Cache Burst Read Cycle

- опция, определяющая режим обращения процессора к кэш-памяти. В данном случае речь идет не о методах доступа к кэш-памяти, а о временных параметрах, характеризующих этот доступ. Суть сказанного заключается в том времени, которое необходимо затратить, начиная от момента выдачи адресной информации до момента появления данных на выходных линиях микросхем памяти. Мы описали кратко общий алгоритм обращения к памяти, независимо от того, о какой памяти идет речь. Подытожив изложенное, можно говорить о некотором количестве системных тактов, затрачиваемых на процедуру чтения.
Начиная с 486-х, процессоры могут обращаться к кэш-памяти в режиме "Burst Mode". Во время "блочного" цикла чтения процессор берет из вторичной кэш-памяти (читает) последователь­но друг за другом 16 байт данных (четыре двойных слова). Первое обращение занимает больше тактов, чем каждое из трех последующих. Так, например, соотношение (а точнее, временная диаграмма) 3-1-1-1 означает, что первое обращение требует три такта, а второе, третье и четвертое - по одному. Указанные три такта включают в себя подготовительную фазу (leadoff) и собственно считывание первого 32-битного пакета. Число тактов, требующихся для первого обращения, может быть указано также в некоторых версиях BIOS в отдельных самостоятельных опциях. Именно об этом опция "Async L2 Cache Leadoff" и ей подобные (см. выше).
Установка правильного значения зависит и от скоростных характеристик системных компонент (что и определяет время доступа), и от требований к стабильности системы. "Хорошие" временные характеристики возможно было сочетать только с быстрой динамической памятью. Более "древняя" динамическая память, совместимая со страничной адресацией (FPM), позволяла получать очень "хорошие" временные диаграммы, но при этом не будем забывать о системных частотах того времени.
Нетрудно заметить, что возможности влиять на временные характеристики связаны с параметрами первого обращения. Какое значение "выдерживает" система при обращении процессора к кэш-памяти, можно установить экспериментально, уменьшив значение числа тактов в последовательности обра­щений на 1, например, до 2-1-1-1. При зависании компьютера необходимо будет вернуть прежнее значение.
Опция может называться "Cache Read Burst", "Cache Read Hit Burst", "Async SRAM Burst Time", "Cache Read Burst Mode", "Cache Burst Read Cycle Time".
Как правило, конкретная опция может предложить пару некоторых значений. Ну, а если просуммировать представленные и достаточно многочисленные опции, то можно получить такой ряд параметров: "2-1-1-1", "3-1-1-1", "2-2-2-2", "3-2-2-2", "4-1-1-1". Опция "Async L2 Cache Burst" предложила значения "x-2-2-2" и "x-3-3-3". Как устанавливать "x" уже известно. Такое разнообразие не должно удивлять. Ведь системы могли иметь всего 128 КБ вторичного кэша, а значит диаграмма 3-2-2-2 могла быть не столько оптимальной, сколько единственно возможной (например, для систем с тактовой частотой в 33 МГц). С другой стороны, необходимо представлять себе, что диаграмма 3-1-1-1 для 486-х систем в сравнении с 4-1-1-1 для систем с процессором Pentium вовсе не является выигрышной.
Дополнительная информация по временным характеристикам изложена далее.

Cache Rd+CPU Wt Pipeline

- разрешение опции ("Enabled") позволяет включить конвейеризацию для циклов чтения из кэш-памяти и циклов записи, что естественно значительно повышает производительность системы. По сути эта опция - аналог других опций по конвейеризации кэш-памяти (см. далее).
Опция может называться "Cache Rd+CPU W/T Pipeline".

Cache Timing

- если в системе установлен только один модуль асинхронной кэш-памяти, то необходимо выбрать значение "Fast". Значение "Fastest" устанавливается при наличии в системе двух банков вторичного кэша. В некоторых случаях вместо "Fast" может быть и значение "Faster". Тогда надо внимательнее ознакомиться с имеющимся в системе кэшем, дабы действовать наверняка (см. ниже опцию "Pipeline Cache Timing").
Пользователь должен быть готов и к встрече с опцией "Cache Performance", благодаря которой также устанавливаются скоростные характеристики. Но при этом необходимо учитывать и характеристики основной памяти. Если система использует EDO-память, то значение "Standard" окажется оптимальным, для SDRAM-модулей подойдет "Default" (!), значение "Fast" также окажется оптимальным для SDRAM-памяти, но и позволит эффективнее эксплуатировать кэш.

CPU External Cache

- (внешний кэш процессора). Этой опцией разрешается/запрещается использование внешнего кэша процессора (кэша второго уровня, или "L2"). Запрещать какой-либо вид кэш-памяти следует только в случае необходимости искусственного замедления работы системы, например, при установке какой либо старой платы расширения, или первичного тестирования компьютера. Запрет возможен и для старого программного обеспечения, а также для самых первых версий "OS/2". Во всех случаях возможно потребуется отключить как все виды кэширования, так и "затенения". Может принимать значения:
"Enabled" - разрешено,
"Disabled" - запрещено.
Если вспомнить былое, да и не такое уж далекое, то необходимо отметить, что при отсутствии кэша второго уровня или его неисправности разрешение использования внешнего кэша могло привести к сбоям системы.
Поскольку речь идет лишь о включении или отключении кэш-памяти, то в данном случае, казалось бы, нет смысла рассматривать специфику отдельных процессоров или чипсетов. Однако! Вспомним первые процессоры Celeron с отсутствующим кэшем L2, и тогда сказанное чуть выше оказывается вполне актуальным. Определенные сложности могут возникнуть и при разгоне процессоров. Стоит напомнить, что у архитектуры P5 (Pentium, Pentium MMX) кэш работает на частоте шины, а для архитектуры P6 частота кэш-памяти "привязана" к частоте ядра. При этом она может быть половинной (Pentium II) либо равной ей (Pentium Pro).
Опция может называться "External Cache Memory", "External Cache", "CPU Level 2 Cache", "L2 Cache Enable", "L2 Cache" или "L2 Cacheing".

CPU Internal Cache

- (внутренний кэш процессора). Этой опцией разрешается/запрещается использование внутреннего кэша процессора (кэша первого уровня, или "L1"). Стоит напомнить, что внутренний кэш стал принадлежностью процессоров, начиная лишь с 486-х. Может принимать значения:
"Enabled" - разрешено,
"Disabled" - запрещено.
В некоторых случаях опции по управлению внутренним и внешним кэшем могут быть объединены в одну опцию - "Cache Memory", со значениями "Disabled", "Internal" и "Both". В других же, как это предложил "Phoenix BIOS", может быть предложено небольшое меню "Cache" с дальнейшим выбором параметров:
"Enabled" - включено кэширование, но требуется дальнейшее уточнение,
"Intern Only" - используется только внутренний кэш,
"Intern and Extern" - внутренний и внешний кэш включены,
"Disabled".
Опция может называться "Internal Cache Memory", "CPU Level 1 Cache" или "L1 Cache".
А вот опции "System Cache", "Memory Cache" разрешали (или нет) использование кэш-памяти в системе. Хотя возможно встретить и небольшое подменю, аналогичное вышеприведенному.

Необходимо различать две принципиально разные стратегии работы с кэш-памятью. Одна из них предполагает наличие кэша только для чтения, другая - кэша с последующей записью. В одном случае буферизируются только те данные, которые считываются, а в другом кратковременно запоминается информация, которая позже должна быть записана в память. Отсюда и основные методы организации кэш-памяти:
Write Through - метод сквозной записи. Предполагает наличие двух копий данных - в основной и кэш-памяти, т.к. то, что процессор записал в кэш-память, немедленно копируется в основную память, т.е. без промежуточного хранения в кэше. Этот способ работы с кэш-памятью более медленный, но более надежный,
Buffered Write Through - метод буферизованной сквозной памяти. Процесс записи выполняется в буферы, организованные по принципу "FIFO" ("First Input - First Output" - "первым пришел - первым ушел"),
Write Back - метод обратной записи, при котором содержимое основной памяти обновляется только тогда, когда из кэш-памяти в нее записывается полный блок данных, то есть какое-то время процессор не обращается к основной памяти. Это означает, что в процессе работы данные записываются в быстродействующий кэш, а уж затем, когда система будет менее загружена, записываются в оперативную память. В другой ситуации процессор переносит данные в оперативную память из ячейки кэш-памяти только перед считыванием в эту же ячейку данных из другого адресного пространства оперативной памяти.
Очень быстрый способ, но могут возникнуть проблемы с устройствами, которые сами обращаются к памяти, минуя процессор, например, контроллер DMA. Последнее требует спе­циальной поддержки со стороны системной платы, чтобы при обмене по DMA можно было поддерживать согласованность данных в памяти и внутреннем кэше. Метод "Write Back" приблизительно процентов на 10 повышает производительность системы в сравнении с "Write Through".

External Cache Write Policy

- опция по выбору метода работы внешней кэш-памяти. Значения уже известны: "Write Back" (или "Write-back") и "Write Through" (или "Write-through"). Иногда может быть и третье - "Disabled", как отказ от использования внешней кэш-памяти. Опция может называться "External Cache", "L2 Cache Mode", "L2 Cache Update Mode", "L2 Cache Policy", "L2 Cache Write Policy".
Кроме стандартных режимов "Write-Back" и "Write-Through", для кэша второго уровня могут быть также применены режимы "Adaptive WB1" и "Adaptive WB2". С помощью обоих адаптивных "write-back" методов есть возможность сократить влияние недостатков, свойственных стандартным методам. Системный контроллер должен определять оптимальную "политику" записи в кэш, в соответствии со спецификациями SRAM-памяти.
Немного истории! Адаптивное кэширование (Adaptive Caching) - это первоначально метод работы с кэш-памятью (буфером) жестких дисков, позволяющий изменять во время работы как размер сегмента кэш-памяти, так и количество сегментов для повышения производительности работы диска. Применение адаптивного кэширования всегда подчеркивалось и подчеркивается производителями жестких дисков как очевидное достоинство их продукции. Как видим, данный метод нашел применение и в системной памяти.

Internal Cache WB or WT

- очень давняя опция из "AMI BIOS". Ну и значения ее видны из названия: "WB" (Write Back) и "WT" (Write Through). Иногда также может присутствовать третье значение - "Disabled". Иногда значения могут иметь следующий вид: "Write-Back", "Write-Thru". При выборе значения надо помнить о том, что некоторые 486-е процессоры не поддерживают режим "Write Back".
Опция может называться "L1 Cache Mode", "L1 Cache Update Mode", "L1 Cache Write Policy", "L1 Update Mode", "L1 Cache Policy" или "Internal Cache". Многие современные системы вообще не содержат подобной опции, т.к. они оптимизированы для эффективного использования PBSRAM.
Ну и в конце интегрированная опция, охватывающая оба кэша, - "Cache Strategy".

L2 Cache Allocation

- сначала немного теории. "K5/K6 Write Allocation" - это нововведение компании "AMD", которое сводится к следующему. У процессоров Intel поводом для кэширования ячейки является только ее чтение. После того, как ячейка с определенным адресом кэширована, это используется и при записи (режим "Write Back"), однако само кэширование выполняется только при чтении. Поэтому, если в выполняемом коде попадается серия из последовательных записей по одинаковым (или расположенным рядом) адресам, кэш используется неэффективно при отсутствии обращений к этим адресам. "AMD Write Allocation" - режим, при котором поводом для кэширования является не только чтение данных, но и их запись. Это чревато коллизиями, как любое отступление от стандарта "Intel", поэтому "AMD" предусмотрела возможность программного управления этим режимом, вплоть до отключения его. Речь идет, конечно, об управлении через BIOS. Настройка регистров процессоров AMD K5/K6, управляющих этим режимом, является одним из этапов POST-теста.
Сразу становятся понятны проблемы поддержки процессоров AMD K6 через BIOS, и не только связанные с правильным распознаванием процессора и его скорости. Необходимо, чтобы BIOS корректно поддерживал функцию "Write Allocate", не говоря уже о физическом наличии данной опции в "BIOS Setup". Так что вопросы обновления BIOS могут оказаться весьма насущными.
Теперь о значениях:
"Always" - абсолютно и однозначно осуществляется поддержка указанного выше режима кэширования через BIOS,
"CPU Controlled" - поддержка функции "Write Allocate" осуществляется программным путем, а именно со стороны операционной системы, т.е. при первоначальной загрузке драйверов поддержки процессоров AMD.
В системе на чипсете Ite8330g (от "Integrated Technology Express") эффект от применения опции "AMD K6 Write Allocation" достигался через "Enabled". Значение "Disabled" могло пригодиться для других процессоров. Нетрудно увидеть, для поддержки каких процессоров предназначена эта опция.
"Silicon Integrated Systems" давно славилась поддержкой процессоров от разных производителей. Неудивительно, что для наборов, например, 530, 540 или 5581 была предусмотрена опция "L2 Single Read Allocation". Опция могла называться и "Single Read L2 Cache Alloc.". Значения опций те же самые ("Enabled", "Disabled"), а вот их содержание чуть другое. Скорее всего, речь идет о поддержке одиночных операций записи/чтения, хотя эта опция требует дополнительного изучения.
Ну и напоследок опция "Write-Through Allocate". Включение опции ("Enabled") позволяет снизить частоту "промахов" при работе с кэш-памятью как первого, так и второго уровня.

L2 Cache Banks

- опция, позволявшая указать, из какого количества банков состоит кэш второго уровня. Значения могли быть такие: "1 Bank", "2 Banks".
Опция может называться "L2 Cache Config". При этом значения опции следующие: "1 Bank (1-1-1-1)", "2 Banks". Несложно заметить, что при конфигурации кэш-памяти с одним банком скоростные характеристики (временная диаграмма) указываются явным образом, а при указании двухбанковой организации становится доступной опция
x 2-Bank L2 Cache Speed,
которая предлагает хотя и два варианта для выбора, но все же более "медленные": "2-1-1-1", "3-1-1-1".

L2 Cache Burst Addressing

- данная опция позволяет устанавливать режим адресации для кэша второго уровня. Возможные значения:
"Toggle Mode" - такое значение опции позволяет контроллеру кэша менять режимы адресации,
"Linear Mode" - используется режим последовательной адресации.
Опция может называться "Cache Bursting". Значения параметров она имеет те же самые, хотя по названию трудно определить функциональную направленность этой опции.
Мы уже знаем о некоторых особенностях процессоров семейства Cyrix. Так вот для них конкретно предназначена опция "Linear Mode SRAM Support". Если в системе установлен процессор Cyrix, например, Cyrix M1/M2, то необходимо выбрать "Enabled".
Опция "L2 Cache Burst Addressing" в свое время была "замечена" в системе с набором логики SiS5581. И хотя этот чипсет предназначался для системных плат формфактора LPX/NLX, он был эквивалентен набору i430TX. А вот более "старенький" набор SiS496 предлагал опцию "L2 Cache CPU Burst Type" со значениями "Normal (Intel)" и "Lin. Burst (AMD)".
Дополнительно см. выше (раздел "CPU").

L2 Cache Cacheable Size

- данной опцией устанавливается размер (объем) кэшируемой памяти, поддерживаемой в системе. Значения могут быть следующие: "64 MB", "128 MB", "192 MB", "256 MB", "512 MB" (могут быть естественно и другие значения). А выбор значения зависит, с одной стороны, от объема инсталлированной памяти (установку "512 MB" можно рекомендовать при наличии в системе более 64 МБ ОЗУ), а с другой, от характеристик чипсета. Последнее являлось и является одним из важнейших параметров чипсетов. Достаточно вспомнить "интеловские" чипсеты 430NX и 430TX, и окажется, что первый из них поддерживал 512 МБ, а второй - 64 МБ кэшируемой памяти.
Более давние опции назывались "Cacheable RAM" или "Cacheable RAM Address Range". Речь в них шла об установке значения в 4, 8, 16 или 32 МБ. Такие значения были вызваны огpаничением, накладываемым количеством pазpядов адресной шины системной памяти. Ведь в кэш-памяти необходимо было хранить как содержимое ячейки памяти, так и ее адрес. Выбор оптимального значения был также ограничен величиной инсталлированной в системе памяти. При наличии в системе 4 МБ ОЗУ выбор 16 МБ был малооправдан.

L2 Cache Size

- данная опция позволяет указать объем установленной на системной плате кэш-памяти 2-го уровня. В подобном виде такие опции уже не встречаются. Встречались такие вариации значений:
"0 K", "256 K", "512 K",
"0 KB", "64 KB", "128 KB", "256 KB", "512 KB", "1 MB", "2 MB".

L2 Cache Timing

- опция установки временных интервалов обращения к кэш-памяти второго уровня. Это одновременно и разъяснение наименования опции, и большая тема, рассматривающая временные характеристики при обращении процессора к кэш-памяти. Чуть выше уже были изложены основы для понимания временных диаграмм. Но речь в основном шла о процедурах "блочного" чтения. Попробуем расширить изложенный материал, дополнительно рассмотреть циклы записи в кэш-память, а также характеристики последовательных обращений.
Начнем со значений: "3-1-1-1", "2-1-1-1". Не должно быть вопросов. Но опция "L2 Cache Timing" в другом случае предложила такой ряд значений: "3-1-1-1-1-1-1-1", "3-1-1-1-3-1-1-1", "3-2-2-2-3-2-2-2", "3-1-1-1-2-1-1-1". Данная вариация - есть не что иное, как временная характеристика двух циклов записи, следующих друг за другом. При улучшенной оптимизации доступа выигрыш несомнен. Явным образом на последовательность двух циклов указывает опция "L2 Cache Back-to-Back Read".
"L2 Cache Write Timing" предложила значения "3T/2T" и "2T/1T". Первый и второй параметры в значении опции - это и есть количества тактов в первых фазах двух "слипшихся" циклов ("back-to-back"). Такие возможности были уже реализованы в стареньком SiS496-чипсете. Для чипсетов следующего поколения (530, 540) было сохранено наименование опции, а вот значения "упростились": "2-2-2-2", "3-3-3-3".
Опции "L2 Async Cache Write Wait States", "L2 Async Cache Read Wait States" представили уже знакомые нам "x-3-3-3" и "x-2-2-2".
Нет уже смысла перечислять возможные значения опции "L2 Cache Speed", они весьма близки к вышеприведенным. Более интересны опции вида "n-Bank L2 Cache Speed", позволяющие устанавливать характеристики для разных банков раздельно. Хотя к экспериментам с подобными опциями надо подходить осторожно. Вот один из примеров подобных опций - "2 Bank PBSRAM". Ее значения: "3-1-1-1", "2-1-1-1". Первая диаграмма является оптимальной как для циклов чтения, так и для циклов записи, как на частоте 66 МГц, так и для более высокой частоты.
Мы уже столкнулись с тем, что опции могут иметь интегрированный характер, но могут быть быть представлены раздельно для циклов чтения и записи. Вот еще один пример такой пары: "Asysc. SRAM Read WS", "Asysc. SRAM Write WS".
Еще некоторые опции, не требующие отдельного рассмотрения: "Cache Read Cycle", "Cache Read Option", "SRAM Read Timing", "SRAM Read wait state".
Напоследок стоит упомянуть, что в "устаревших" системах можно встретить возможности оптимизации с конкретным указанием на внутренний кэш - "L1 Cache Update Scheme".

L2 Cacheing Control

- наличие в "BIOS Setup" данной опции предполагает присутствие других опций, предназначенных для регулировки рабочих характеристик внешнего кэша (эта опция несколько устарела, сейчас правильнее было бы говорить - кэша второго уровня). Приведенная же опция могла блокировать такие регулировки ("Disabled") либо разрешить дальнейшую работу ("Enabled") по управлению вторичным кэшем.

Memory above 16MB Cacheable

- опция поддержки кэширования оперативной памяти, расположенной за пределами первых 16 мегабайт ОЗУ. Для решения такой задачи опция должна быть включена ("Enabled"). Понятно, что для реализации этих возможностей должны были быть выполнены определенные условия (см. в частности опцию "L2 Cache Cacheable Size"). С другой стороны, а данная опция "пахнет стариной", могли стоять конкретные задачи функционирования системного и прикладного программного обеспечения, не требующего (или требующего) кэширования большего объема динамической памяти.

Non-Cacheable Block-1 Size

- (pазмеp пеpвого некэшиpуемого блока памяти). Hекэшиpуемая область памяти пpедназначается для отобpажаемой памяти устpойств ввода/вывода, котоpую либо не пpедполагается кэшиpовать, либо делать это нецелесообразно. Если некэшиpуемая область перекpывает диапазон фактически используемых адpесов ОЗУ, то можно ожидать значительного уменьшения эффективности системы пpи обpащении к этим адpесам. Если же некэшиpуемая область пеpекpывает лишь несуществующие адpеса ОЗУ, то нет повода для беспокойства.
Если нет смысла кэшиpовать некотоpую область памяти, то можно исключить 2 области памяти. Существуют весьма уважительные пpичины для исключения кэшиpования некотоpых областей. Hапpимеp, если область памяти соответствует некоей буфеpной памяти каpты расширения и каpта может изменять содеpжимое этого буфеpа без уведомления кэша о необходимости отключения соответствующей стpоки кэш-памяти. Hекотоpые веpсии BIOS пpедоставляют больше возможностей для выбора параметров данной опции, чем пpосто "Enabled"/"Disabled", в частности возможен такой вариант: "Nonlocal", "Noncache" и "Disabled". По умолчанию опция устанавливается в "Disabled".

Non-Cacheable Block-1 Base

- опция для установки базового адреса некэшируемого адресного диапазона.
Как правило, такая пара опций сопровождается еще одной "дружной" парой, поскольку речь может идти и о другом регионе памяти, что расширяет возможности конфигурирования:

Non-Cacheable Block-2 Size
Non-Cacheable Block-2 Base

Другие версии BIOS могут предложить несколько иной вариант аналогичных опций и, пожалуй, более понятный пользователю:

Non-Cacheable Block 1
Block 1 Start Address
Block 1 Size

Для данных опций приведем один из возможных вариантов значений (соответственно): "Disabled", "0500000H", "64KB".

PCI Cycle Cache Hit WS

- при установке значения "Normal" (стандартный режим) обновление кэша второго уровня происходит во время стандартных PCI-циклов и стандартным методом. Речь идет о стандартном режиме поиска информации в кэш-памяти. При установке же значения "Fast" (режим ускорения) кэш-память обновляется безусловно, то есть без тактов ожидания, затрачиваемых на время поиска информации в кэше. Такое обновление не требует каких-либо строб-импульсов. Можно говорить о 100%-ном "попадании" (hit).
Аналогичная опция может называться "PCI cycle cache hit sam point".

PCI Master Read Caching

- данная опция, подобно "Video RAM Cacheable", может служить помехой производительности системы, хотя и предназначена для ее повышения. Если опция включена ("Enabled"), L2-кэш будет использоваться для кэширования циклов чтения "master"-устройств на PCI-шине, что должно повысить их производительность. Естественно, в системе кэширование должно быть включено.
Какие же проблемы могут возникнуть по применению этой опции? А причина кроется в объеме вторичного кэша. Поэтому в системах с процессорами Duron такая опция должна быть отключена, иначе возрастет количество "промахов", а количество "попаданий" в кэш заметно понизится. Серьезность проблемы налицо. Даже с процессорами Athlon могут возникнуть конфликты, ведь кэшировать необходимо огромные массивы информации. Поэтому рекомендованный выбор - запретить опцию ("Disabled").

Pipeline

- опция устанавливается в "Enabled" для включения механизма конвейеризации при наличии в системе конвейерной синхронной кэш-памяти. Опция носит интегрированный характер, точно также как и опция "L2 Cache Pipelining". Правда, последняя более конкретна.
Опции "Read Pipeline" и "Write Pipeline" (или "Write Pipelining") позволяют разделить включение режима конвейеризации для циклов чтения и записи в PBSRAM.
Но на этом возможности "варьирования" с наименованиями опций не заканчиваются. Производители системных плат (Acer, Tyan и другие), применявшие наборы микросхем от VIA Technologies (Apollo VP3 и Apollo MVP3), предложили максимально конкретизированный набор опций: "Cache Pipelined Reads" и "Cache Pipelined Writes". Для систем на чипсете AMD 640 различия от приведенных опций уже почти незаметны глазу: "Cache Read Pipeline", "Cache Write Pipeline". Выбор значений для всех опций при этом не меняется - "Disabled" и "Enabled".

Pipeline Cache Timing

- если в системе установлен только один модуль PBSRAM, то необходимо выбрать значение "Faster". Значение "Fastest" устанавливается при наличии в системе двух банков вторичной конвейерной блочной SRAM-памяти.
Опция "SRAM Speed Option" предлагает те же самые значения, хотя из ее названия не совсем ясно на первый взгляд, о каком типе кэш-памяти идет речь и о каких скоростных характеристиках. Речь же идет о возможности влиять на работу вторичной кэш-памяти.

Shadow Memory Cacheable

- (кэшиpование "теневой" памяти). Опция, позволяющая включить режим кэширования для тех участков памяти, для которых уже включен режим "затенения". Опция носит интегрированный (обобщенный) характер. Любое обращение к "затененным" адресным пространствам будет вызывать копирование востребованной информации в кэш процессора. Целесообразность включения режима ("Enabled") зависит от множества факторов: что собственно было затенено (видео BIOS, системный BIOS, ПЗУ адаптеров или область, выделенная под работу специализированного контроллера), какая ОС инсталлирована и от некоторых других. Многие из этих факторов рассмотрены отдельно. Что касается операционных систем, то рекомендовать включение такого кэширования можно для "MS-DOS" и "OS/2" (да и то не всегда), "Linux" и другие "Unix"-подобные ОС вообще не используют кэшируемую ROM-память. Что же касается "Windows", речь не идет о "Windows3x", то такое включение может быть рекомендовано не всегда. В любом случае, любая рекомендация требует опытной проверки на конкретной системе. Это касается и оборудования, и операционной системы.
Больший эффект может быть достигнут, если BIOS предлагает вместо обобщенной опции несколько таких опций и с возможностью установки кэширования для отдельно взятого адресного фрагмента. Эти опции могут иметь два значения: "Cached" и "Disabled". А представлены они могут быть в следующем виде:
C000,16K Shadow
C400,16K Shadow
C800,16K Shadow
CC00,16K Shadow
D000,16K Shadow
D400,16K Shadow
D800,16K Shadow
DC00,16K Shadow
В некоторых случаях опции могут быть представлены в виде "C000 Shadow Cacheable" и "F000 Shadow Cacheable" со значениями "Enabled" и "Disabled".

SRAM Back-to-Back

- установка опции в "Enabled" позволит сократить задержки между 32-битными циклами передачи, так как следующие "друг за другом" циклы будут объединяться в единый, с одним адресом, 64-битный пакет.

SRAM Type

- в зависимости от типа установленной кэш-памяти надо выбрать один из вариантов, синхронная либо асинхронная память интегрирована в системе: "Synchronous", "Asynchronous".

Sustained 3T Write

- если конвейерная потоковая кэш-память инсталлирована в системе, то включение опции ("Enabled") позволит осуществлять непрерывный трехтактовый цикл записи при доступе к PBSRAM на системных частотах 66 или 75 МГц.

SYNC SRAM Support

- если в системе установлена синхронная кэш-память, то есть возможность "уточнить", какая же именно. Значения следующие:
"Standard" - обычная синхронная SRAM,
"Pipelined" - конвейерная кэш-память.

System BIOS Cacheable

- (кэширование области системного BIOS). Разрешение этого параметра приводит к возможности кэширования области памяти по адресам системного BIOS (F0000H-FFFFFH) во вторичную кэш-память. Включение параметра будет иметь смысл только в случае разрешения функций системного кэширования в разделе "BIOS Features Setup" (как правило), а также, если системный BIOS уже "затенен". Если какая-либо программа попытается выполнить операцию записи в эти адреса, то система выдаст сообщение об ошибке. Это в лучшем случае! Может принимать значения:
"Enabled" - разрешено,
"Disabled" - запрещено.
Опция может называться и "System ROM Cacheable".
Но есть и свое "но"! При включении опции кэшированию подлежит часть системной BIOS, содержащей код для запуска системы и основные функции ввода/вывода. Тем не менее возможности ускорения, речь идет о системном BIOS, через использование кэша процессора редко используются, т.к. часть кэш-памяти, которой всегда недостаточно, резервируется под BIOS, обращение к которому не происходит постоянно. Поэтому рекомендованное значение - "Disabled".
;Контроллер кэш-памяти оперирует строками (cache line) фиксированной длины. Строка может хранить копию блока основной памяти. С каждой строкой кэша связана информация об адресе скопированного в нее блока основной памяти и признаки ее состояния. Информация о том, какой именно блок занимает данную строку и ее состояние, называется тегом (tag) и хранится в связанной с данной строкой ячейке специальной памяти тегов (tag RAM).
Для хранения тегов используется отдельная микросхема асинхронной SRAM (Tag SRAM), а для более чем 8-битного тега - пара микросхем. Синхронизировать работу Tag SRAM не имеет смысла, поэтому асинхронная память тегов используется как для асинхронного кэша, так и для синхронного кэша 2-го уровня.
Необходимый объем памяти тегов, т.е. количество ячеек, можно вычислить, разделив объем установленной кэш-памяти на длину строки кэша, определяемой чипсетом. Кстати, функции кэш-контроллера для внешнего кэша выполняет чипсет. Длина строки обычно равна количеству байт, передаваемых за один стандартный пакетный цикл (16 байт для 486-го процессора, 32 байта для Pentium и выше).
Для кэша с обратной записью (WB) необходима еще и память для хранения признака "чистоты" строки. Признак может храниться в отдельной микросхеме (Dirty SRAM) или занимать (для строки) один бит в Tag SRAM.

Изложенный материал поможет разобраться и понять содержание представленных опций.

Tag Compare Wait States

- данная опция позволяет регулировать скоростные характеристики кэш-памяти, а точнее, доступ к ячейкам Tag SRAM. Выбор значений не очень большой (0 или 1 такт ожидания), что напрямую связано с процедурой входа в Tag SRAM. На первом или втором такте шинного цикла. Тег-операции с нулевым ожиданием требуют использования 12-нс SRAM или лучше.
Опция может называться "L2 TAG Output Delay". Но наличие задержки уже определяется значением "Enabled". "Disabled", понятно, снимает всякую задержку.

Tag Option

- опция предлагает для выбора два значения. Одно из них, равное 8 битам, не предполагает использования т.н. "dirty"-бита. Второе же выделяет собственно под тег 7 бит и еще один бит под признак "dirty".
Опция может называться "Alt Bit in Tag SRAM" или "Alt Bit Tag RAM". Слово "аlt" не должно "смущать" пользователя. Это обычное сокращение. В данном случае от alternative, что можно перевести и как "дополнительный". Значения опции: "7+1 Bits" и "8+1 Bits". Правда, в некоторых случаях возможны значения "Enabled" и "Disabled", как способ управления дополнительным битом.
Идентична последним опция "L2 (WB) Tag Bit Length". Опцией устанавливается размер основного тега (7 или 8 бит), дополнительный бит используется автоматически и пользователю "недоступен". Точно также функционируют опции "L2 Cache Tag Bits", "L2 Cache Tag Length" ("7 bits", "8 bits").
Опция может называться "Tag RAM Size". Но в ней уже не идет речь об использовании дополнительного "dirty"-бита. В соответствии со спецификацией инсталлированного "tag RAM"-чипа необходимо и выбрать размер тега (7 или 8 бит).

Tag Ram Includes Dirty

- значение "Enabled" не вызывает возражений, т.к. использование дополнительного "dirty"-бита направлено на повышение функциональных возможностей системы. Ну а что же "Disabled"? Снова немного теории!
Если опции "BIOS Setup" позволяют сделать это, то иногда имеет смысл уменьшить объем кэшируемой памяти до объема реально установленной памяти. При этом возможно более эффективное кэширование имеющейся памяти за счет реструктуризации общения чипсета и кэша. С другой стороны, увеличение объема кэшируемой вторичным кэшем памяти обычно требует установки дополнительной микросхемы Tag SRAM, т.к. возрастает разрядность тега. А как поступить, если объем инсталлированной памяти все же превышает объем кэшируемой и установка дополнительной микросхемы вызывает проблемы. В этом случае установка "Disabled" может спасти ситуацию. Отказ от использования "dirty"-бита автоматически ведет к его добавлению в адресную часть тега и к увеличению объема кэшируемой памяти в 2 раза.
Стоит напомнить, что для современного Pentium IV объем кэшируемой вторичным кэшем памяти составляет 4 ГБ.
Опция может называться "L2 Cache Dirty Tag" или "L2 Dirty Bit" и с теми же значениями ("Enabled" и "Disabled").

Tag/Dirty Implement

- данная опция по сути ничем не отличается от вышеприведенной, хотя имеет непривычные значения и ..."дочернюю" опцию. Значение "Separate" означает отказ от использовании "dirty"-бита, а "Combine" объединяет последний с тегом, доводя общую разрядность до 8 или 9 бит, что устанавливается опциями, изложенными выше.
x Dirty pin selection
- если предыдущая опция установлена в "Combine", данная опция становится активной и предлагает два значения:
"I/O" - сигнал "Dirty" носит двунаправленный характер,
"IN" - является только входным сигналом.
Данная опция требует дополнительного изучения.
;
Несколько в стороне от приведенных опций по использованию "памяти тегов" мы расположим две опции:
"L2 Cache Tag" и "Use Internal TAG RAM". Обе они имеют значения "Enabled" и "Disabled". Назначение этих опций не совсем понятно, и поэтому требует дополнительного "расследования".

USWC Write Posting

- USWC (или "Uncacheable, speculative write combining" - режим объединенной некэшируемой записи) - режим работы с видеопамятью, повышающий производительность системы, построенной на процессоре Pentium Pro (и всех последующих процессорах семейства P6 и более современных). Для реализации режима необходимо наличие у графической карты линейного буфера кадра (linear frame buffer), а также включение функции кэширования видеопамяти (например, опция "Video RAM Cacheable") и выбора соответствующего типа ее кэширования (см. ниже). Должен быть также установлен основной режим кэширования как "write-back". При этом данные небольшого объема комбинируются (объединяются) в 64-битные циклы записи, что позволяет снизить количество транзакций, необходимых для переноса некоторого объема данных в линейный буфер кадра видеокарты. Наличие кадрового буфера у видеокарты стандартно, но не все графические карты могут поддерживать такой режим записи. Это в большей степени связано не с самими графическими картами или установками "BIOS Setup", а с функционированием немодифицированных 32-разрядных драйверов графических адаптеров, которые должны использовать т.н. "протокол разделенной записи" (Partial Write protocol). Неоправданное включение режима может привести к нарушениям работы видеоканала, сбоям и даже проблемам с загрузкой системы.
Ну а с буферизацией отложенной записи мы уже знакомы. Если система позволяет применять "USWC"-режим, то включение опции ("Enabled") может еще несколько повысить производительность системы. Опция может называться "USWC Write Post".

Video BIOS Cacheable

- (кэширование области BIOS видеокарты). Разрешение этого параметра приводит к возможности кэширования области памяти по адресам BIOS видеокарты (C0000H-C7FFFH) во вторичной кэш-памяти процессора. Параметр будет использован только при включении кэш-памяти в разделе "BIOS Features Setup" (или аналогичном). Но предварительно должна быть также включена функция "затенения" Video BIOS.
Если какая-либо программа попытается выполнить запись в эти адреса, то система выдаст сообщение об ошибке либо, что более вероятно, зависнет. Пpи наличии видеокаpты с "ускоpителем" (а таковыми являются все современные видеокарты) необходимо отключить кэширование видеопамяти и видео-BIOS, дабы центральный процессор мог "отслеживать" любые изменения, пpоизводимые устpойством ввода в буфеp кадpа изобpажения. Опция должна быть отключена и при установке на компьютер современной операционной системы, что является ныне стандартной ситуацией. Такая ОС просто игнорирует видео-BIOS, обращаясь к видеокарте через графический драйвер. Об оправданности включения этой опции можно дополнительно сказать то же самое, что и по системному BIOS. Может принимать значения:
"Enabled" - разрешено,
"Disabled" - запрещено.
Опция может называться "Video BIOS Area Cacheable".

BIOS VGA - это фактически программа, предназначенная для управления схемами VGA. Также через BIOS пользовательские программы могут инициировать некоторые процедуры и функции VGA, не обращаясь при этом непосредственно к адаптеру.
Область адресов видео-BIOS (C0000H-C7FFFH) давно уже как бы стандартизована. Но так было, естественно, не всегда. В зависимости от типа графический адаптер занимал следующие адреса:
MDA (видеобуфер) - B0000h-B0FFFh (4 КБ),
CGA (-::-) - B8000h-BBFFFh (16 КБ),
EGA (видео-БИОС) - C0000h-C3FFFh (C7FFFh) (16 {32} КБ),
VGA (-::-) - C0000h-C7FFFh (32 КБ).

Video Memory Cache Mode

- (установка режима кэширования для видеопамяти). Параметр действителен только для процессоров архитектуры Pentium Pro (Pentium II, Celeron и выше), для которых кэш второго уровня (L2) стал внутренним, т.е. интегрированным в процессорный модуль (ранее L2-кэш представлял собой отдельный чип на системной плате). Такое требование может показаться несколько специфичным и непонятным! Но речь, с одной стороны, идет о кэшировании центральным процессором данных из видеопамяти, а отсюда и повышенные требования к пропускной способности кэша.
С другой стороны, а это и причина, и следствие, к обычным режимам работы с кэш-памятью ("Write Through" и "Write Back") были также добавлены режимы "Write Combine" (WC - объединенная запись) и "Write Protected" (WP - защищено от записи). Уже в первом процессоре семейства (Pentium Pro) была предусмотрена возможность изменять режим кэширования в зависимости от конкретной области памяти через специальные внутренние регистры, называемые MTRR (Memory Type Range Registers). С помощью этих регистров для конкретной области памяти стало возможным устанавливать режимы UC (uncacheable combining - не кэшируемая объединенная запись), WC (write combine - объединенная запись), WP (write protected - защищено от записи), WT (write through - сквозная запись) и WB (write back - обратная запись). Установка интегрированного режима USWC (uncacheable, speculative write combine - не кэшировать, режим объединенной записи) позволяет значительно ускорить доступ к буферу видеопамяти и вывод данных через шину PCI на видеокарту (естественно, что и в AGP-порт также, и даже в большей степени). Добавим, что под термином "combine" подразумевается по сути пакетный режим, который может оказаться весьма эффективным и в ДОС-приложениях, т.к. позволяет передавать за один такт объединенные 8- или 16-битные циклы.
Следует учесть, что видеокарта должна поддерживать доступ к своей памяти в диапазоне A0000 - BFFFF (128 КБ) и иметь линейный буфер кадра. Правда, трудно представить, что этого может не быть. Поэтому лучше установить режим USWC, но в случае возникновения каких-либо проблем (система может даже не загрузиться, если карта не поддерживает этот механизм) необходимо установить значение по умолчанию - "UC". К таким возможным проблемам можно добавить работу с "noname"-картами, с картами, для которых задекларировано "всё и вся", а также возможные конфликты при совместной работе со звуковой картой. Поэтому установка оптимального значения требует проведения дополнительных экспериментов с системой. Может принимать значения:
"UC",
"USWC".

Несколько слов о MTRR-регистрах и режимах работы.
Memory Type Range Registers осуществляют операции записи/чтения в то же самое время, что и обычные MSR (Machine Specific Registers) стандартного Pentium-процессора используют собственные инструкции чтения и записи. MTRR являются 64-битными регистрами и разделяются на фиксированные и переменные MTRR. Фиксированные MTRR имеют дело с памятью в пределах 1 МБ, управляемой через "BIOS Setup". Переменные MTRR позволяют кэшировать память за пределами 1 мегабайта.
Использование режима WC опциально предназначено только для видеопамяти. В некоторых случаях перепрограммирование CMOS-памяти позволяет конфигурировать диапазон 0-640 КБ основной памяти для применения к нему WC-режима для эффективной отладки "железа". WP-режим применяется для "затенения" различных областей памяти и использования их как ROM-памяти.

Video RAM Cacheable

- (кэширование области видеопамяти графического адаптера). Разрешение опции ("Enabled") позволяет увеличить производительность системы путем кэширования видеопамяти по адресам A0000h-AFFFFh. Речь идет и об использовании кэша второго уровня для видеопамяти, и об ускорении доступа к видеопамяти. Но могут возникнуть сбои, если "нехорошие" программы попытаются произвести запись по указанным адресам. Поэтому неудивительно, что по умолчанию устанавливается "Disabled".
Но есть и другие причины отказа от кэширования видеопамяти. Уже не самые современные видеокарты имеют полосу пропускания в 2,47 ГБ/сек. (128 бит x 166 МГц). Между тем, полоса пропускания SDRAM-памяти может составлять около 0,99 ГБ/с (64 бит x 133 МГц), если память работает на частоте 133 МГц. Для Pentium III-650 полоса пропускания кэша второго уровня составляет 19,4 ГБ/с (256 бит x 650 МГц). Целесообразно ли кэшировать видеопамять графической карты, имея "на борту" более медленную системную память? Однозначно, это не имеет смысла, имея даже такую пропускную способность вторичного кэша. Необходимо учесть и то, что локальная видеопамять и L2-кэш соединяются между собой через AGP-шину с максимальной полосой пропускания в 0,99 ГБ/с при использовании AGP4X-протокола.
Ну и опять таки надо помнить об ограниченном объеме кэш-памяти (смотри внимательно возможности процессоров) при "массированных" PCI-циклах чтения, что неминуемо приведет к возрастанию доли промахов при обращении к кэш-памяти .
Опция может называться "Video Buffer Cacheable".

Weak Write Ordering

- (нестрогое упорядочение записи). При включении опции ("Enabled") процессор направляет циклы записи в свой внутренний кэш в порядке, отличном от последовательного (потокового) кода. Циклы записи во внешний кэш всегда происходят в строгом порядке.