Memorie Caratteristiche principali

Documenti analoghi
Memorie Caratteristiche principali

Gerarchie di memoria Divide et impera. Gerarchie di memoria La congettura 90/10. Gerarchie di memoria Schema concettuale

Introduzione alle gerarchie di memoria

Introduzione alle memorie cache. Sommario

Strutture di Memoria 1

La gerarchia di Memoria

La gerarchia di Memoria

La gerarchia di Memoria

La gerarchia di Memoria. Calcolatori Elettronici

Gerarchie di Memoria

Calcolatori Elettronici

Informatica 10. appunti dalla lezione del 16/11/2010

Lezione 22 La Memoria Interna (1)

La gerarchia di Memoria

FONDAMENTI DIINFORMATICA LA MEMORIA

Introduzione alle memorie cache. Cristina Silvano, 06/01/2013 versione 2 1

La gestione dell I/O (Cap. 5, Tanenbaum)

Architettura dei sistemi di elaborazione: La memoria (parte 2)

Criteri di caratterizzazione di una memoria

Il file system. Le caratteristiche di file, direttorio e partizione sono del tutto indipendenti dalla natura e dal tipo di dispositivo utilizzato.

static dynamic random access memory

Miglioramento delle prestazioni

Sistemi di Calcolo (A.A ) Corso di Laurea in Ingegneria Informatica e Automatica Sapienza Università di Roma

Capitolo 11 La memoria cache

Gerarchia di Memoria e Memorie Cache. ma rallenta R / nw. Qui : modi di aumentare velocità di R / nw. dati e codice non tutti uguali

La memoria cache. Lab di Calcolatori

La Gerarchia di Memoria Barbara Masucci

Gerarchia di memoria

Architettura del calcolatore: gerarchia delle memorie, coprocessori, bus (cenni)

Calcolatori Elettronici A a.a. 2008/2009

Mari, Buonanno, Sciuto Informatica e cultura dell informazione McGraw-Hill

Il Sottosistema di Memoria

SISTEMI OPERATIVI. Gestione della memoria. Gestione della memoria. Partizionamento Paginazione Segmentazione Memoria virtuale. 08.

Blocchi di più parole

Esercitazione su Gerarchie di Memoria

Calcolatori Elettronici

La memoria - generalità

Calcolatori Elettronici

Memoria cache, interrupt e DMA

Università degli Studi di Cassino

Gerarchia di memoria

Le istruzioni del linguaggio gg macchina corrispondono ad operazioni elementari di elaborazione operazioni aritmetiche

Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale

Lezione di Tutorato Di Architettura degli Elaboratori B 29/04/2005. SOLUZIONI: Cache

Capitolo 5 Le infrastrutture HardWare. La memoria centrale

Architettura del calcolatore: gerarchia delle memorie, coprocessori, bus (cenni)

Le memorie Cache a mappatura diretta e associative

La Memoria Cache. Informatica B. Daniele Loiacono

Von Neumann Bottleneck

Il file È un insieme di informazioni: programmi. Il File System. Il file system

Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale

Il file system. Le caratteristiche di file, direttorio e partizione sono del tutto indipendenti dalla natura e dal tipo di dispositivo utilizzato.

Il file system. Il File System. Il file È un insieme di informazioni: programmi dati testi

Cache: 1 livello della gerarchia di memoria

Corso di Calcolatori Elettronici I. Memorie. Prof. Roberto Canonico

8 bit per la parola nel blocco 10 bit per l insieme (gruppo) nella cache 12 bit di etichetta. Esercizio 3 Memoria Cache

Corso integrato di Sistemi di Elaborazione. Modulo I. Prof. Crescenzio Gallo.

Incremento prestazioni

Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale

La struttura gerarchica delle memorie

LE MEMORIE. Prof. CAPEZIO Francesco. Quest'opera è soggetta alla licenza Creative Commons Attribuzione Non Commerciale

Architettura di un elaboratore

Università degli Studi di Cassino

Università di Roma Tor Vergata Corso di Laurea triennale in Informatica Sistemi operativi e reti A.A Pietro Frasca.

Architettura di un elaboratore

Architettura di un elaboratore

Esercizio. Si consideri una cache con 64 blocchi di 16 byte ciascuno. A quale numero di blocco corrisponde l indirizzo 1200 espresso in byte?

Architetture degli elaboratori

Università di Roma Tor Vergata Corso di Laurea triennale in Informatica Sistemi operativi e reti A.A Pietro Frasca.

Gerarchia di memoria 247

La gerarchia delle memorie. Sommario

Le memorie Cache. Sommario

Modulo 1: Le I.C.T. UD 1.4d: La Memoria Centrale

La memoria-gerarchia. Laboratorio di Informatica - Lezione 3 - parte I La memoria - La rappresentazione delle informazioni

Le memorie Cache a mappatura diretta

Segmentazione. Gestore della memoria II parte. Segmentazione. Segmentazione: Vantaggi. Segmentazione 07/06/2012. Confronto Paginazione - Segmentazione

Il Sottosistema di Memoria

Memoria Cache. La memoria cache

Gli attori principali di un architettura

Cache associativa. Possibili alternative per il trasferimento di un blocco dalla memoria inferiore alla memoria superiore:

La memoria virtuale. Calcolatori Elettronici. Valeria Cardellini Rielaborate da Salvatore Tucci

Struttura delle cache a indirizzamento diretto

La memoria principale

Memorie. Definizione di memoria

1.4b: Hardware. (Memoria Centrale)

PROVA SCRITTA DEL CORSO DI CALCOLATORI ELETTRONICI 19 Febbraio 2013

Architettura degli elaboratori - 2 -

La struttura gerarchica delle memorie

La memoria secondaria

Architettura dei computer

Gerarchie di memoria Politiche di rimpiazzo dei blocchi

Elementi di informatica

06/05/2009. Caratteristiche desiderabili Ampia capacità Velocità Economicità

Memoria cache. Memoria cache. Miss e Hit. Problemi. Fondamenti di Informatica

Calcolatori Elettronici

Struttura delle memorie cache

Memoria Cache. G. Lettieri. 16 Marzo 2017

Transcript:

Memorie Caratteristiche principali Locazione: processore, interna (principale), esterna (secondaria) Capacità: dimensione parola, numero di parole Unità di trasferimento: parola, blocco Metodo di accesso: sequenziale, diretto, casuale, associativo Prestazioni: tempo di accesso, tempo di ciclo, velocità trasferimento Modello fisico: a semiconduttore, magnetico, ottico, magneticoottico Caratteristiche fisiche: volatile/non volatile, riscrivibile/non riscrivibile Organizzazione Tecnologie di memoria L ideale sarebbe una memoria molto ampia, molto veloce e molto economica Tecnologia registro cache SRAM DRAM disco CD/DVD-ROM [meno capace di disco!] nastro v e l o c i t à a m p i e z z a c o s t o

Prestazioni CPU/memoria 1000 100 10 1 1980 1990 2000 Le CPU hanno avuto un aumento di prestazioni notevole, dovuto ad innovazioni tecnologiche ed architetturali Le memorie sono migliorate solo grazie agli avanzamenti tecnologici Proprietà dei programmi Proprietà statiche (dal file sorgente) Proprietà dinamiche (dall esecuzione) Linearità dei riferimenti Gli indirizzi acceduti sono spesso consecutivi Località dei riferimenti Località spaziale Gli accessi ad indirizzi contigui sono più probabili Località temporale La zona di accesso più recente è quella di permanenza più probabile

La congettura 90/10 Un programma impiega mediamente il 90% del suo tempo di esecuzione alle prese con un numero di istruzioni pari a circa il 10% di tutte quelle che lo compongono. Divide et impera Conviene organizzare la memoria su più livelli gerarchici: Livello 1 (cache): molto veloce e molto costosa dimensioni ridotte, per i dati ad accesso più probabile [anche più livelli di cache] Livello 2 (memoria centrale): molto ampia e lenta costo contenuto, per tutti i dati del programma

Organizzazione gerarchica Memoria a livelli Al livello più basso (inferiore) stanno i supporti di memoria più capaci, più lenti e meno costosi Ai livelli più alti (superiori) si pongono supporti più veloci, più costosi e meno capaci La CPU usa direttamente il livello più alto Ogni livello inferiore deve contenere tutti i dati presenti ai livelli superiori (ed altri) Schema concettuale

Suddivisione in blocchi Per realizzare un organizzazione gerarchica conviene suddividere la memoria in blocchi La dimensione di un blocco è la quantità minima indivisibile di dati che occorre prelevare (copiare) dal livello inferiore L indirizzo di un dato diviene l indirizzo del blocco che lo contiene sommato alla posizione del dato all interno del blocco

Hit e miss Un dato richiesto dalla CPU può essere presente in cache (hit) oppure mancante (miss) Un hit, successo, deve essere molto probabile (>90%) se si vuole guadagnare efficienza prestazionale Un miss, fallimento, richiede l avvio di una procedura di scambio dati (swap) con il livello inferiore Tempo medio di accesso T a : Tempo medio di accesso ad un dato in memoria T a = T h P h + T m (1-P h ) T h = tempo di accesso ad un dato presente in cache T m = tempo medio di accesso ad un dato non in cache (funzione della dimensione del blocco) P h = probabilità di hit (funzione della dimensione del blocco e della politica di gestione)

Tecnica generale Suddivisione della memoria centrale in blocchi logici Dimensionamento della cache in multiplo di blocchi Per ogni indirizzo emesso dalla CPU Hit Ιl dato richiesto viene fornito immediatamente alla CPU Miss La cache richiede il dato al livello inferiore Il blocco contenente il dato viene posto in cache Il dato richiesto viene fornito alla CPU

Cache Logica Cache Fisica

Problematiche Organizzazione della cache e tecniche di allocazione Individuazione di hit o miss Politica di rimpiazzo dei blocchi Congruenza dei blocchi Associazione diretta Tecnica nota come direct mapping Ogni blocco del livello inferiore può essere allocato solo in una specifica posizione (detta linea o slot) del livello superiore Insieme 0" Insieme 1" Insieme 2" Insieme 3" Insieme M-1" Livello" inferiore" Livello" superiore" N posizioni di blocco" ILS = Indirizzo Livello Superiore" ILI = Indirizzo Livello Inferiore" M insiemi da N blocchi" ILS = ILI mod N! }"

Associazione diretta Esempio di associazione diretta

Vantaggi Associazione diretta Semplicità di traduzione da indirizzo ILI (memoria) ad indirizzo ILS (cache) Determinazione veloce di hit o miss Svantaggi Necessità di contraddistinguere il blocco presente in ILS (introduzione di un etichetta, tag ) Swap frequenti per accesso a dati di blocchi adiacenti Associazione completa Tecnica nota come fully associative Ogni blocco del livello inferiore può essere posto in qualunque posizione del livello superiore livello" inferiore" M blocchi" Blocco M-1" blocco 1" blocco 2" blocco 3" blocco 0" livello" inferiore" N posizioni di blocco"

Associazione completa Esempio di associazione completa

Associazione completa Alla cache capace di N blocchi viene associata una tabella di N posizioni, contenenti il numero di blocco effettivo (tag) in essa contenuto. Vantaggi Massima efficienza di allocazione Svantaggi Determinazione onerosa della corrispondenza ILS-ILI e della verifica di hit/miss Associazione a gruppi Tecnica nota come N-way set associative Ogni blocco di un certo insieme di blocchi del livello inferiore può essere allocato liberamente in uno specifico gruppo di blocchi del livello superiore Insieme 0" Insieme 1" Insieme 2" Insieme 3" Insieme M-1" Livello" inferiore" M insiemi da R blocchi" livello" superiore" R gruppi da N posizioni di blocco" In questo caso: N=2! 2-way set associative!

Associazione a gruppi Esempio di associazione a gruppi (N=2)

Associazione a gruppi Alla cache, composta da R gruppi di N posizioni di blocco ciascuno, si affiancano R tabelle di N elementi, contenenti le etichette (tag) che designano i blocchi effettivi posti nelle posizioni corrispondenti Valutazione: buona efficienza di allocazione a fronte di una sopportabile complessità di ricerca Grado di associatività e dimensione della cache