Алгоритмы замещения строк кэш-памяти
жүктеу/скачать 18,18 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Республики Казахстан Карагандинский технический университетКафедра ИВСЛабораторная работа № 6Тема: Алгоритмы замещения строк кэш-памяти Выполнил: Студент группы ИС-21-3 Туленбаев Б. Б. Принял: Старший преподаватель Триков В. В. Караганда 2023 г. Цель работы – проверка работы различных алгоритмов замещения при различных режимах записи. 1. Постановка задачи. Вариант 6. Выполнить программу по варианту с подключенной кэш-памятью в шаговом режиме.
Таблица 1. Команды 2. Последовательность состояний кэш-памяти размером 4 ячейки при однократном выполнении программы для каждой команды. Состояние кэш-памяти после выполнения команды RD #19 Адрес Значение 0 - 1 - 2 - 3 19 Состояние кэш-памяти после выполнения команды SUB #10 Адрес Значение 0 - 1 - 2 - 3 9 Состояние кэш-памяти после выполнения команды WR 9 Адрес Значение 0 - 1 9 2 - 3 - Состояние кэш-памяти после выполнения команды ADD #3 Адрес Значение 0 - 1 9 2 - 3 12 Состояние кэш-памяти после выполнения команды WR @9 Адрес Значение 0 - 1 12 2 - 3 - Состояние кэш-памяти после выполнения команды CALL 006 Адрес Значение 0 12 1 - 2 - 3 - Состояние кэш-памяти после выполнения команды POP R4 Адрес Значение 0 12 1 9 2 - 3 - 3. Описание записи кэш-памяти. Команда RD #19 загружает значение из памяти в регистр R1. Значение 19 не находится в кэш-памяти, поэтому оно загружается из основной памяти. Команда SUB #10 вычитает 10 из значения в регистре R1. Результат (9) сохраняется в регистре R1. Значение 9 не находится в кэш-памяти, поэтому оно загружается из основной памяти. Команда WR 9 записывает значение 9 в память. Значение 9 уже находится в кэш-памяти, поэтому оно не загружается из основной памяти. Команда ADD #3 добавляет 3 к значению в регистре R1. Результат (12) сохраняется в регистре R1. Значение 12 не находится в кэш-памяти, поэтому оно загружается из основной памяти. Команда WR @9 записывает значение 12 в память по адресу 9. Значение 12 уже находится в кэш-памяти, поэтому оно не загружается из основной памяти. Команда CALL 006 вызывает подпрограмму, расположенную по адресу 006. Значение адреса подпрограммы сохраняется в стеке. Команда POP R4 извлекает значение из стека и сохраняет его в регистре R4. Значение 12 находится в стеке, поэтому оно загружается из стека. 4. Вывод по проделанной работе. Программа позволяет продемонстрировать работу кэш-памяти в реальных условиях. Я научился работе с кэш-памятью при выполнении данной лабораторной работы. 5. Контрольные вопросы 1. В чем смысл включения кэш-памяти в состав ЭВМ? Кэш-память - это небольшая высокоскоростная память, расположенная между процессором и основной памятью. Она используется для хранения данных, которые процессор использует наиболее часто. Благодаря этому кэш-память позволяет ускорить доступ к данным, что в конечном итоге приводит к повышению производительности системы. 2.Какому требованию должен отвечать «идеальный» алгоритм замещения содержимого кэш-памяти? «Идеальный» алгоритм замещения содержимого кэш-памяти должен минимизировать количество обращений к основной памяти. Это означает, что он должен выбирать для удаления из кэша те данные, которые в ближайшее время не понадобятся процессору. 3. В какую ячейку кэш-памяти будет помещаться очередное слово, если свободные ячейки отсутствуют? Если свободные ячейки отсутствуют, то очередное слово будет помещено в ячейку, которая была использована реже всего. Это называется алгоритмом LRU (least recently used). 4. Как работает кэш-память в режиме обратной записи? Сквозной записи? В режиме обратной записи данные из кэш-памяти записываются в основную память только при необходимости. Это означает, что если процессор записал данные в кэш-память, но затем эти данные не были использованы, то они могут остаться в кэш-памяти и не быть записаны в основную память. В режиме сквозной записи данные из кэш-памяти всегда записываются в основную память. Это означает, что если процессор записал данные в кэш-память, то эти данные будут немедленно записаны в основную память. 5. Какие алгоритмы замещения ячеек кэш-памяти вам известны? Наиболее распространенными алгоритмами замещения ячеек кэш-памяти являются: LRU (least recently used) - данные удаляются из кэша в том порядке, в котором они использовались. MRU (most recently used) - данные удаляются из кэша в том порядке, в котором они использовались чаще всего. FIFO (first in, first out) - данные удаляются из кэша в том порядке, в котором они были помещены. Random - данные удаляются из кэша случайным образом. 6. Какие факторы влияют на выбор емкости кэш-памяти и размера блока? Емкость кэш-памяти и размер блока выбираются исходя из следующих факторов: Стоимость кэш-памяти. Чем больше емкость кэш-памяти, тем дороже она будет стоить. Производительность системы. Чем больше емкость кэш-памяти, тем больше данных можно будет хранить в кэше, что приведет к повышению производительности системы. Размер блока. Чем больше размер блока, тем эффективнее будет использована кэш-память. 7. В чем состоит принцип временной локальности? Принцип временной локальности гласит, что данные, которые были использованы процессором недавно, с большой вероятностью будут использованы снова в ближайшее время. 8. В чем состоит принцип пространственной локальности? Принцип пространственной локальности гласит, что данные, которые находятся в смежных ячейках памяти, с большой вероятностью будут использоваться вместе. 9. Сравните два вида кэш-памяти: с прямым отображением и полностью ассоциативную. Кэш-память с прямым отображением имеет одно-к-одному соответствие между ячейками основной памяти и ячейками кэш-памяти. Это означает, что для каждой ячейки основной памяти есть одна ячейка кэш-памяти, в которую она может быть помещена. Полностью ассоциативная кэш-память допускает размещение данных в любом месте кэш-памяти. Это означает, что для каждой ячейки основной памяти есть несколько ячеек кэш-памяти, в которые она может быть помещена. Основное преимущество кэш-памяти с прямым отображением заключается в ее простоте реализации. Однако она имеет один существенный недостаток: если все ячейки кэш-памяти заняты, то для размещения новой ячейки основной памяти может потребоваться удалить из кэша одну из существующих ячеек, даже если она используется часто. Полностью ассоциативная кэш-память не имеет этого недостатка, но она сложнее в реализации и требует больше ресурсов. жүктеу/скачать 18,18 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||