Ayudantía 7

Ayudantía 7

Memoria Caché y memoria Virtual

Caché Direct Mapped

• Dirección de caché indica los índices de la caché (Semejante a la dirección de una página)

• Tag es representado los bits más significativos.

​Tag

​Dirección de Caché

Caché Direct Mapped

Para calcular cuantos bits corresponden a Tag y número de Bloques, se debe de tener en consideración cuantos bits tiene la dirección:



# bits Números de Bloques = Log₂(número de Bloques)
#bits Tag = #bits de dirección - #Bits N° Bloques

Ejemplo de Caché

Caché con 8 palabras

Open Ended

Respuesta:

•Respuesta:

•Del ejemplo observa que la caché tiene Log₂ 8 = 3 bits de #bloques de caché. Por lo tanto, Tag tiene 5-3=2 bits

•Se debe de considerar que hay 2 Bloques ya en caché (001 y 101), por lo tanto, las direcciones 10110, 11010, 10000, 00011 generan fallas en el caché (porque no estaban en caché).

Multiple Choice

¿Por qué razón los S.O. utilizan 3 niveles de Caché en los núcleos (L1, L2 y L3) en vez de

utilizar una sola Caché más grande?.

• Para ahorrar costos en la fabricación de los procesadores.
• Para facilitar la gestión y organización de los datos en diferentes niveles de caché.
• Para aprovechar la velocidad y capacidad de cada nivel de caché.
• Para evitar la sobrecarga de memoria en un solo nivel de caché.

• Los sistemas escriben en un buffer y una hebra las escriben en caché

• write-through: Las actualizaciones de caché pasan directamente a memoria

• write-back: las actualizaciones almacenadas en caché pasan a memoria si no hay espacio.

Escritura de caché

• Siempre almacena dirección-valor

• El costo de recuperar datos de caché debe ser mucho menor que desde memoria

• Localidad Temporal: Los programas referencian las mismas instrucciones y datos recientes

• Localidad Espacial: Los programas tienden a referenciar datos cercanos a otros recientemente accesados.

​Caché Simple

Caché simple y su escritura

Busquedas en Caché

Los SO, Las cachés debe de tener un Overhead mínimo, Tradeoff: rapidez en la búsqueda vs costo de caché miss.

Para lo anterior, la caché del HW se organizan de 3 formas:

• ​Totalmente asociativas: La dirección se almacena en cualquier parte de la tabla. La búsqueda es por contenido y se hace en paralelo.

• Direct mapped: Una dirección sólo puede ser almacenada en una entrada de la tabla

• Set associative: Mezcla de las anteriores. Búsqueda más lenta pero la vuelve asociativa.

Algoritmos de reemplazo

• FIFO

• Random

• LRU (Least recently used)

• Min

• LFU (Least frequently used)

Multiple Choice

Suponga una caché con 3 frames físicos. Inicialmente la caché está vacía. El programa

accesa las siguientes páginas: A F B B C E A E D D C B B A F. Indique el número de fallas

de página si el algoritmo de reemplazo es LRU.

• 7
• 3
• 5
• 11

Multiple Choice

Determinar el número de bits que se debe agregar a una palabra de 32bits almacenada en

una caché de mapeo directo con 1024 bloques de una palabra. La dirección es de 32 bits.

• 25

• 15

• 20

• 10

Multiple Choice

Una organización de memoria tiene dos niveles de jerarquía: Una caché y una memoria

principal. Los tiempos de acceso y estadística de falla son para la caché: tiempo de

acceso de un ciclo de reloj y un miss rate de 10%. Para la memoria principal considere un

tiempo de acceso de 100 ciclos de reloj y un miss rate de 0%. Determinar cuántos ciclos

de reloj se requieren en promedio para accesar la memoria.

• 5,3

• 9,4

• 10,9

• 12

Multiple Choice

Considere una caché de mapeo directo de 4 bloques de 1 palabra.

Determinar el número de fallas (miss) para cada una considerando las siguientes

direcciones de bloques de palabras: 1, 5, 1, 4, 5.

• 5
• 2
• 1
• 0

Multiple Choice

Considere una caché 2-K Asociativa de 4 bloques de 1 palabra.

Determinar el número de fallas (miss) para cada una considerando las siguientes

direcciones de bloques de palabras: 1, 5, 1, 4, 5. Reemplazo LRU.

• 0
• 1
• 2
• 3

Multiple Choice

Considere una caché totalmente asociativa de 4 bloques de 1 palabra.

Determinar el número de fallas (miss) para cada una considerando las siguientes

direcciones de bloques de palabras: 1, 5, 1, 4, 5. Reemplazo LRU.

• 1
• 2
• 0
• 3