記憶の階層II
５．２．３ ダイレクトマップキャッシュ
上記の例では
キャッシュ容量（通常データ部の）C=８K*３２Byte＝２５６KByte
タグ容量＝１５ビット＊８K=１２０Kビット＝15KByte
５．２．４ キャッシュヒット と キャッシュ ミス
５．２．６ キャッシュの入ったCPU
図５．９
５．２．７ キャッシュミスによる性能の劣化
例題５．１
５．３ 仮想記憶
主記憶以下の階層化 ： HDDを主記憶の拡張のように使用する。
①主記憶より大きなメモリがあるものとしてプログラムが書ける
②複数のプログラムがひとつの物理記憶を安全に分かち合って使える
ページという単位でデータがやり取りされる。
５．３．１ 仮想記憶とはなにか
キャッシュは主記憶を見かけ上高速化するものであった。仮想記憶は主記憶の容量を大きく見せるもの。
５．３．２ 仮想記憶の構成
キャッシュのデータの管理単位は キャッシュライン
仮想記憶ではPAGEを単位とする。通常 数KBYTE
ライトバック方式、フルアソシアティビィティ
仮想ページアドレス → 物理ページアドレスへの変換TABLEが主記憶上に用意。
５．３．３ ページフォールト
主記憶上にPAGEが無い場合、ページフォールトとなり、HDDから主記憶へPAGEをコピーする。
宿題７ 学籍番号 名前 日付 を書いて提出すること！
１）３２ビットのアドレスを持つコンピュータ用に、キャッシュ容量１MByte、キャッシュブロックサイズ＝128Byteのダイレクトマップキャッシュを設計する。
以下のパラメータはどうなるか？ただし、タグメモリに１ビットのVALIDビットが含まれるとする。
- セット数
- インデックスビット数
- オフセットビット数
- タグビット数
- タグメモリ容量
２）あるコンピュータで全命令中のロード/ストアの命令に占める割合が２０％とあるとする。
２５６KByteのキャッシュは用いると、高速でミスペナルティが小さいが、キャッシュのミス率は大きく、１MByteのキャッシュでは低速でミスペナルティは大きいいが、キャッシュのミス率は小さいとする。どちらのキャッシュの方が性能が良いか？キャッシュミスなしの実行時間相対値を１．０として、それぞれの実行時間相対値を計算せよ。
また、キャッシュをなくすと、実行時間相対値はどの程度になるか。
|
キャッシュ容量 |
ミス率 |
ミスペナルティ |
実行時間相対値 |
|
２５６Kbyte |
0.1 |
５ |
？ |
|
１Mbyte |
0.05 |
８ |
？ |
３）フルアソシアティビィティとはなにか？
４）仮想記憶ではフルアソシアティビィティが用いられるが、その理由は何故か？
以上