Hierarquia de memória Organização de Computadores Leonardo Kemps Bittencourt da Silva Graduando...

Hierarquia de memória

Organização de Computadores

Leonardo Kemps Bittencourt da SilvaGraduando em Ciência da Computação - UFJF

Organização de Computadores - Leonardo Kemps 2


Em termos ideais, desejaríamos dispor de uma capacidade de memória infinitamente grande e que pudesse disponibilizar imediatamente o conteúdo de qualquer das suas palavras...Somos forçados a reconhecer a possibilidade de construir um sistema de memória estruturado hierarquicamente, no qual cada um dos componentes da hierarquia tenha mais capacidade de armazenamento e um tempo de acesso maior do que aqueles que o precedem.

A.W. Burks, H.H. Goldstine e J. von NeumannPreliminary Discussion of the Logical Design of na Eletronic Computing Instrument, 1946


Princípio da Localidade

Localidade Temporal (localidade no tempo)Se um item é referenciado , ele tende a ser referenciado novamente dentro de um espaço de tempo curto.

Localidade Espacial (localidade no espaço)Se um item é referenciado, itens cujos endereços sejam próximos dele tendem a ser logo referenciados.


Como explorar o princípio de localidade numa hierarquia de memória?

• Localidade Temporal

Mantenha itens de dados mais recentemente acessados nos níveis da hierarquia mais próximos do processador

• Localidade Espacial

Mova blocos de palavras contíguas para os níveis da hierarquia mais próximos do processador


Consequências do uso do princípio de localidade numa hierarquia de memória?

O objetivo de um sistema de memória hierárquico é satisfeito uma vez que apresenta ao usuário

uma capacidade de memória próxima à disponibilida pela tecnologia mais barata, e

um tempo de acesso próximo ao disponibilizado pela tecnologia mais cara. Implicando numa melhora significativa da

memória



• Hit: dado aparece em algum bloco no nível superior (junto ao processador)

– Hit Ratio: a fração de acessos à memória resolvidos no nível superior– Hit Time: tempo de acesso ao nível superior, que consiste de tempo de acesso à memória RAM + tempo para determinar hit/miss

• Miss: dado precisa ser buscado de um bloco no nível inferior

– Miss Ratio = 1 – (Hit Ratio)– Miss Penalty: tempo gasto para substituir um bloco no nível superior + tempo para fornecer o bloco ao processador

• Hit Time <<< Miss Penalty


Memória Cache

Cache foi o nome escolhido para designar o nível da hierarquia de memória situada entre o processador e a memória principal, na primeira máquina comercial que implementou este nível extra de memória

As caches apareceram primeiro nas máquinas desenvolvidas para pesquisa, no início da década de 1960, sendo implementadas em máquinas comerciais um pouco mais tarde.


Memória Cache - Endereçamento

-Mapeamento Direto

-Mapeamento Associativo

-Mapeamento Associativo por Conjunto


Memória Cache - Mapeamento direto


Consistência: Memória principal x Memória cache

-Write-through

-Write-back


Caches Multinível

Os microprocessadores atuais de alta performace suportam um nível adicional de memória cache, sendo que esta cache adicional implicará em uma penalidade por falta menor, uma vez que tempo de acesso à memória principal é bem maior que a anterior.


Memória Virtual

• Permitir compartilhamento seguro e eficiente damemória entre vários programas.

• Melhorar o desempenho de programas nas pequenase limitadas memórias principais.


Memória Virtual – Alguns conceitos

Espaço endereçável ( localizações de memória acessíveis a apenas um programa.)

Overlays(módulos de um programa que são carregados na memória quando acionados.)

Page (bloco de memória)

Page fault(miss page)

Endereço virtual (gerado por um processo, que será mapeado em um endereço físico.)


Memória Virtual


Memória virtual + TLBs + Caches

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Bibliografia

[1][1] Pattterson David A. e Hennessy John L. OrganizaPattterson David A. e Hennessy John L. Organização e projeto de computadores – A ção e projeto de computadores – A interface interface Hardware/Software. Segunda Edição. Editora LTC.Hardware/Software. Segunda Edição. Editora LTC.

[2][2] Stallings, Willian et al. Arquitetura e organização de computadores. Quinta Edição.Stallings, Willian et al. Arquitetura e organização de computadores. Quinta Edição.

[3][3] Pannain, Ricardo. Arquitetura de computadores. Disponível na Internet: Pannain, Ricardo. Arquitetura de computadores. Disponível na Internet: http://www.dcc.unicamp.br/~ducatte/mc722/Material/arq_hp7.pdf. 15 set. 2004.. 15 set. 2004.

[4][4] Organização de computadores – Aula 16 – Memória Cache. Universidade Federal do Organização de computadores – Aula 16 – Memória Cache. Universidade Federal do Rio Grande Rio Grande do Sul, Instituto de Informática. Disponível na Internet: do Sul, Instituto de Informática. Disponível na Internet: http://www.inf.ufrgs.br/~flavio/ensino/ArqServ/memoria.pdf. 19 set. 2004. 19 set. 2004

[5][5] Oliveira, Cintia Carvalho. Memória Interna. Seminário de Organização Oliveira, Cintia Carvalho. Memória Interna. Seminário de Organização de Computadores, de Computadores, Universidade Federal de Juiz de Fora. 6 set. 2004.Universidade Federal de Juiz de Fora. 6 set. 2004.

[6][6] http://venus.rdc.puc-rio.br/rmano/comp6mem.html

[7] http://www.di.uevora.pt/~pq/ac/prog-ac-7.html

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