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Memorias Cache

Memorias Cache. Arq. de Computadores Santiago González Tortosa. Parte I. Introducción a Memorias Cache. Introducción. Para que sirve Reducción de tiempo en el acceso de información (no acceder a MP) Tiempo de acceso reducido Control de Información

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Presentation Transcript

  1. Memorias Cache Arq. de Computadores Santiago González Tortosa

  2. Parte I Introducción a Memorias Cache

  3. Introducción • Para que sirve • Reducción de tiempo en el acceso de información (no acceder a MP) • Tiempo de acceso reducido • Control de Información • Política de lectura: Para un buen uso de Mca, se necesita tener actualizada la información en la misma (coherencia). ¿Cómo se lleva la info a MCa? • Política de escritura: Cuando el user quiere modificar info,¿cómo se escribe? • OJO: Reemplazo de Mca únicamente en asociativas y asociativas por conjuntos

  4. Política de Lectura • OOF • Early Start MP MCa 1 2 3 4 CPU

  5. Política de Lectura • OOF • Early Start MP MCa 1 2 3 4 3 CPU

  6. Política de Lectura • OOF • Early Start MP MCa 1 2 3 4 3 CPU

  7. Política de Lectura • OOF • Early Start MP MCa 1 2 3 4 1 3 CPU

  8. Política de Lectura • OOF • Early Start MP MCa 1 2 3 4 1 2 3 CPU

  9. Política de Lectura • OOF • Early Start MP MCa 1 2 3 4 1 2 3 4 CPU

  10. Política de Lectura • OOF • Early Start MP MCa 1 2 3 4 1 2 3 4 CPU MP MCa 1 2 3 4 CPU

  11. Política de Lectura • OOF • Early Start MP MCa 1 2 3 4 1 2 3 4 CPU MP MCa 1 2 3 4 1 CPU

  12. Política de Lectura • OOF • Early Start MP MCa 1 2 3 4 1 2 3 4 CPU MP MCa 1 2 3 4 1 2 CPU

  13. Política de Lectura • OOF • Early Start MP MCa 1 2 3 4 1 2 3 4 CPU MP MCa 1 2 3 4 1 2 3 CPU

  14. Política de Lectura • OOF • Early Start MP MCa 1 2 3 4 1 2 3 4 CPU MP MCa 1 2 3 4 1 2 3 CPU

  15. Política de Lectura • OOF • Early Start MP MCa 1 2 3 4 1 2 3 4 CPU MP MCa 1 2 3 4 1 2 3 4 CPU

  16. Política de escritura • Copy(write)-Back MP MCa 3 3 CPU

  17. Política de escritura • Copy(write)-Back MP MCa 2 3 CPU

  18. Política de escritura • Copy(write)-Back MP MCa 2 3 CPU

  19. Política de escritura • Copy(write)-Back MP MCa 2 2 CPU

  20. Política de escritura • Copy(write)-Back MP MCa 3 3 CPU

  21. Política de escritura • Copy(write)-Back MP MCa 3 2 CPU

  22. Política de escritura • Copy(write)-Back MP MCa reemplazo 3 2 CPU

  23. Política de escritura • Copy(write)-Back reemplazo y dato mod MP MCa 3 2 3 CPU

  24. Política de escritura • Copy(write)-Back MP MCa 2 2 3 Segun Politica Lectura CPU

  25. Política de escritura • Copy(write)-Back MP MCa 2 2 Segun Politica Lectura CPU

  26. Política de escritura • Copy(write)-Back MP MCa 2 2 Segun Politica Lectura CPU

  27. Política de escritura (II) • Write-through MP MCa 3 3 CPU

  28. Política de escritura (II) • Write-through MP MCa 2 2 CPU

  29. Operaciones MCa • Lectura • Acierto • Fallo • Escritura (Política de Escritura) • Acierto • Fallo • Debemos tener en cuenta políticas

  30. Lectura MCa • Acierto • Fallo MCa T = Tca MCa Segun Politica Lectura reemplazo MP X

  31. Lectura MCa • Acierto • Fallo MCa T = Tca MCa bloque reemplazo MP bloque

  32. Lectura MCa • Acierto • Fallo MCa T = Tca MCa Segun Politica Lectura MP reemplazo X bloque Tacc = Tca (+N * Tmp) + X * Tmp Tocup = Tca ( + N * Tmp) + N * Tmp

  33. Posibles Derivaciones • Tiempo medio de Acceso: probabilidades de Acierto/Fallo • T = Hr * Tacierto + (1-Hr) * Tfallo • Tiempo medio de Acceso con Probabilidades de Lectura/Escritura • Plec * Tlec + Pesc * Tesc • Tlec calculado con probabilidades acierto/fallo • Tesc calculado con probabilidades acierto/fallo

  34. Posibles Derivaciones (II) • Tiempo máximo de acceso • Igual que tiempo medio de acceso, pero sin tener en cuenta la posibilidad de acierto. • Tiempo mínimo de acceso • Igual que tiempo medio de acceso, pero sin tener en cuenta la posibilidad de fallo. • Tiempo de ocupación • Igual que el tiempo medio de acceso, pero teniendo en cuenta la lectura y escritura de TODAS las palabras del bloque (tiempo en que la CPU realiza otras operaciones)

  35. Parte II Uso de Memoria Virtual

  36. Fase de Traducción MP Paginada TLB DV 3 Niveles

  37. Fase de Traducción MP Paginada TLB DV DR 3 Niveles T = Ttlb

  38. Fase de Traducción MP Paginada TLB DV 3 Niveles

  39. Fase de Traducción MP Paginada TLB DV DF 3 Niveles T = Ttlb + 3 * Tmp

  40. Uso de Memoria Virtual • Traducción y Acceso a la Info secuencial Tacc Ttrad DF Información DV T = Ttrad + Tacc

  41. Uso de Memoria Virtual (II) • Traducción y Acceso a la Info Simultaneo TRAD DV DF (acierto/fallo) TLB ACC Info (acierto/fallo) Byte + Bloque MCa

  42. Uso de Memoria Virtual (II) • Tiempo de Traducción • T = Hrtlb * Ttlb + (1 - Hrtlb) * (Ttlb + N * Tmp) • Tiempo de Acceso • Acierto: T = Tca • Fallo: T = Tca (+ …) • Habiendo Simultaneidad • T = max (Ttrad,Tacc) + (Si fallo MCa) …

  43. Uso de Memoria Virtual (III) • Diferencias entre secuencial y simultaneo • Acierto en Cache • Tsec = Ttrad (aciertos o fallos) + Tca • Tsimul = max(Ttrad,Tca) • Fallo en Cache • Tsec = Ttrad (acierto o fallo) + Tacc • Tsimul = max (Ttrad, Tca) + Tfallo

  44. Uso de Memoria Virtual • Posibilidades: • Traducción • Acierto TLB: Ttlb • Fallo TLB: Ttlb + N * Tmp (N niveles de pagina) • Acceso Información • Acierto Mca: Tca • Fallo Mca: Tca (+ Tfallo_cache) • Mezclar posibilidades con derivaciones de tiempos • OJO: Tiempo de Traducción es siempre el mismo en todos los casos (acceso, ocupación) • Tpo maximo de acceso: Solo fallos de TLB (1 – Hr_tlb = 100%) • Tpo minimo de acceso: Solo aciertos de TLB (Hr_tlb = 100%)

  45. Parte III Inclusión de nuevas tecnologías

  46. Nuevas Tecnologías • Memoria Cache de 2º Nivel • Stream Buffer • Buffer de Escritura • Victim Buffer • Posibilidad de mezclar: Traducción + Acceso simple a MCa + Nuevas Tecnologías

  47. Memoria Cache de 2º Nivel • Cuando falla el MCa de Nivel 1, se accede al MCa de Nivel 2. • Políticas de Nivel 1 y Políticas de Nivel 2 • Si falla MCa de Nivel 2, se accede a MP. MCa1 MCa2 MP

  48. Stream Buffer • Anticipaciones MP MCa Stream CPU

  49. Stream Buffer • Anticipaciones MP MCa Stream CPU

  50. Stream Buffer • Anticipaciones MP MCa Stream 2 CPU

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