Организация ЭВМ 2. Организация систем памяти. Виртуальная и

Организация ЭВМ 2. Организация систем памяти. Виртуальная и кэш-память

Организация ЭВМ 2.1 Виртуальная память Виртуальная память - система организации памяти, при которой процессу (программе) предоставляется адресное пространство, превышающее физическое адресное пространство ОЗУ системы за счет внешней памяти.

Организация ЭВМ 2.1.1 Назначение ВП Предоставление процессу большего объема памяти, чем физический объем оперативной памяти Снижение потерь на обращения к внешней памяти Защита памяти

Организация ЭВМ 2.1.2 Варианты построения ВП Программная Программно-аппаратная (с блоком аппаратной поддержки в процессоре, например – TLB в IA-32)

Организация ЭВМ 2.1.3 Варианты организации ВП Страничная (страницы фиксированного размера, обычно несколько Кб) Сегментная (сегменты переменного объема) Сегментно-страничная (сегменты, состоя-щие из страниц) – используется чаще всего

Организация ЭВМ 2.1.4 Виртуальный адрес Номер сегмента Номер страницы Смещение Указывает на адрес таблицы страниц в таблице сегментов Указывает на адрес страницы в таблице страниц Указывает на смещение в странице

Организация ЭВМ 2.1.5 Таблица TLB TLB (Translation Lookaside Buffer – буфер ассоциативной трансляции) – построен на ассоциативной памяти, служит для аппаратной поддержки ВП в процессорах Intel

Организация ЭВМ 2.1.6 Стратегии замены страниц 1. Наиболее давнее использование (по времени)- LRU. 2. Наиболее редкое использование (по частоте) – LFU. 3. По очереди (по принципу FIFO). 4. Случайный выбор страницы. 5. “Наилучший” выбор – гибкое сочетание различных стратегий.

Организация ЭВМ 2.2 Кэш память Кэш память (от «cache» – скрытый, скрывать) вариант организации системы памяти, предназначенный для ускорения обмена между двумя уровнями иерархии памяти, в которой используется быстрая буферная память. (Одним из уровней является оперативная память) Примеры организации : КЭШ процессора, КЭШ HDD,…

Организация ЭВМ 2.2.1 Сравнение КП и ВП

Организация ЭВМ 2.2.2 Варианты организации КП По удаленности от ЦП : L1, L2, L3 По варианту записи : - со сквозной записью (WT); - с обратной записью (WB). 3. По варианту считывания : - со сквозным считыванием; - с «обычным» считыванием

Организация ЭВМ 2.2.2 Варианты организации КП 4. По варианту отображения строк основной памяти на строки буферной памяти : - полностью ассоциативная; - с прямым отображением; - множественно-ассоциативная (многоканальная)

Организация ЭВМ 2.2.3 Произвольное отображение (полностью ассоциативная КП) Строка ОП может располагаться в любой строке БП

Организация ЭВМ 2.2.4 Прямое отображение Строка ОП может располагаться в определенной строке БП

Организация ЭВМ 2.2.5 Множественно-ассоциативная КП Вся память (БП и ОП) делится на множества. Между множествами БП и ОП – прямое отображение, внутри - произвольное

Организация ЭВМ 2.2.7 Ускорение КП Кэш позволяет достичь ускорения Kуск = Топ / Тэфкп, где Топ – время обращения к ОП, Тэфкп – эффективное время доступа к КП, Тэфкп = Tкп Phit + Tпр (1-Phit), Ткп – время обращения к кэш, Phit – вероятность попадания в КП, Тпр – время промаха (подкачки). Для конкретной программы Phit можно заменить на Khit = Nhit/(Nhit + Nmiss)