Расслоение памяти также использует одну из форм локальности обрабатываемых данных, а именно: последовательность обращений к памяти с фиксированным порядком используемых адресов, например, следующий адрес вычисляется как сумма предыдущего и некоторого фиксированного смещения, чаще всего равного I.
Доступ к виртуальной памяти признается корректным, если поле RWX контекста процессора совпадает с полем RWX страницы.
Бит М размещения страницы указывает, расположена страница в основной памяти или на диске. Например, при М = 1 страница расположена в основной памяти и поле PA (physical address) в этом случае задает старшую часть физического адреса основной памяти.
Еще одним, после использования кэш-памяти, способом достижения эффекта сокращения времени доступа в основную память за счет локализации обрабатываемых данных служат страничная или сегментная организация памяти [5], предоставляющая программе виртуальную память много большего объема, чем объем используемой физической памяти.
Достоинства ассоциативной кэш-памяти очевидны. Недостаток — сложность организации ассоциативного поиска, предполагающая использование достаточно большого объема оборудования, что ограничивает объем кэшпамяти.
Множественно-ассоциативная кэш-память комбинирует оба описанных подхода: кэш-память состоит из набора ассоциативных блоков кэш-памяти.
В случае если тег соответствующей строки кэш-памяти не совпадает с полем тега адреса, необходима подкачка в кэш-память строки с заданным в адресе тегом. В случае кэш-памяти с обратной записью требуемая кэш-строка просто подкачивается из основной памяти.
Наиболее часто используются три способа организации кэш-памяти, отличающиеся объемом аппаратуры, требуемой для их реализации. Это так называемые: кэш-память с прямым отображением (direct-mapped cache), множественно ассоциативная кэш-память (set-associative cache) и ассоциативная кэш-память (fully associative cache).
Однако в случае доступа по записи должна быть обеспечена когерентность (согласованность) кэш-памяти и основной памяти: соответствие между данными в оперативной памяти и кэш-памяти, обеспечиваемое внесением изменений в те области оперативной памяти, данные которых в кэш-памяти подверглись модификации.
В связи с тем, что локально обрабатываемые данные могут возникать в динамике вычислений и не быть сконцентрированными в одной области при статическом размещении в основной памяти, буферную память организуют как ассоциативную, в которой данные содержатся в совокупности с их адресом в основной памяти.
Время доступа зависит от объема и типа используемой памяти. В этих условиях, построив двухуровневую память, в которой помимо большой основной памяти имеется небольшая более быстрая буферная память, можно пересылать данные для обработки в буферную память, там их обрабатывать, используя память с меньшим временем доступа но сравнению с основной памятью, а после обработки — отправлять обратно в основную.
Процессор в том виде, как он представлен, вполне работоспособен логически, и даже представляет собой идеальный процессор, с которым хотел бы иметь дело каждый программист. Однако в действительности процессоры имеют более сложную архитектуру, что обусловлено особенностями используемой для их построения элементной базы.