記憶の階層III

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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。

５．３．４　TLB

仮想アドレスから物理アドレスを生成する時には、ページテーブル（主記憶上の巨大な表）を引く。

すなわち、主記憶を余計にアクセスする必要があるので、いちいち表を引くのはナンセンス。

→パイプラインをまともに動かすことができない。

専用のページテーブル用のキャッシュを設けて、アドレス変換をする。　TLB (Translation lookaside buffer)

図１　TLB

５．４．１　キャッシュと仮想記憶

３つの構成方法

１）　直列型物理アドレスキャッシュ　TLBで仮想アドレスを物理アドレスに変換した後に、物理アドレスを用いてキャッシュをアクセスする。

２）　並列型物理アドレスキャッシュ　

３）　仮想アドレスキャッシュ　

図２　メモリアクセス機構

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宿題７　学籍番号　名前　日付　を書いて提出すること！

１）並列型物理アドレスキャッシュでは、ページ内オフセットを用いて、キャッシュのDATAとTAGを引く動作をするので、どのような条件が必要か？

２）TLBの遅延時間が4ns, キャッシュのDATARAMの遅延が10ns、キャッシュのTAGRAMの遅延が5ns、比較回路が3ns, マルチプレクサは2nsの遅延をそれぞれもち、その他の遅延が無視できるとすると。

直列型物理アドレスキャッシュで、仮想メモリアドレス入力から、キャッシュHITが判明して、キャッシュより必要なデータが出るまでの遅延時間はいくらか？

並列型物理アドレスキャッシュではどうか？

３）１２８Kバイトのダイレクトマップキャッシュのタグ部分がちょうど、仮想アドレスページになるメモリアクセス機構を考える。
ラインサイズ＝３２バイトとして、図２のメモリアクセス機構の図を各フィールドのビット数を明示して作成せよ。仮想／物理ともアドレス空間は３２ビットとする。

　

以上