減少命中時間教學(xué)ppt課件

1、185.5 減少命中時間2. 應(yīng)使Cache足夠小，以便可以與CPU一同放 在同一塊芯片上。 命中時間直接影響四處置器的時鐘頻率。在命中時間直接影響四處置器的時鐘頻率。在當(dāng)今的許多計(jì)算機(jī)中，往往是當(dāng)今的許多計(jì)算機(jī)中，往往是CacheCache的訪問時間的訪問時間限制了處置器的時鐘頻率。限制了處置器的時鐘頻率。1. 硬件越簡單，速度就越快；5.5.1 容量小、構(gòu)造簡單的Cache第五章 存儲層次281. 虛擬Cache 訪問Cache的索引以及Cache中的標(biāo)識都 是虛擬地址(一部分)。2. 并非都采用虛擬Cache(為什么?)3. 虛擬Cache的清空問題5.5.2 虛擬Cache處理方法：在

2、地址標(biāo)識中添加處理方法：在地址標(biāo)識中添加PIDPID字段字段 ( (進(jìn)程標(biāo)識符進(jìn)程標(biāo)識符) )三種情況下失效率的比較三種情況下失效率的比較 單進(jìn)程，單進(jìn)程，PIDsPIDs，清空，清空 PIDsPIDs與單進(jìn)程相比：與單進(jìn)程相比：0.30.30.60.6 PIDsPIDs與清空相比：與清空相比： 0.60.64.3%4.3%5.5 減少命中時間484. 同義和別名 處理方法：反別名法,頁著色5. 虛擬索引物理標(biāo)識 優(yōu)點(diǎn)：兼得虛擬Cache和物理Cache的益處 局限性：Cache容量遭到限制 (頁內(nèi)位移) Cache容量頁大小相聯(lián)度6. 舉例：IBM3033的Cache 頁大小4KB 相聯(lián)度1

3、65.5 減少命中時間585.5.3 寫操作流水化 (圖 5.22) Cache Cache容量容量16164KB4KB64KB64KB7. 7. 另一種方法：硬件散列變換另一種方法：硬件散列變換 頁地址地址標(biāo)識頁內(nèi)位移索 引塊內(nèi)位移3112 1105.5.4 Cache優(yōu)化技術(shù)總結(jié) (表 5-9)5.5 減少命中時間優(yōu)化技術(shù)優(yōu)化技術(shù)失效率失效率失效失效開銷開銷命中命中時間時間硬件復(fù)硬件復(fù)雜度雜度評價評價添加塊大小添加塊大小+-0實(shí)現(xiàn)容易；實(shí)現(xiàn)容易；RS/6000550采采用了用了128字節(jié)字節(jié)提高相聯(lián)度提高相聯(lián)度+-1MIPSR10000為為4路組相聯(lián)路組相聯(lián)VictimCache+2HP7

4、200中采用了類似的技中采用了類似的技術(shù)術(shù)偽相聯(lián)偽相聯(lián)Cache+2已運(yùn)用于已運(yùn)用于MIPSR10000的的第二級第二級Cache硬件預(yù)取指令硬件預(yù)取指令和數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)+2數(shù)據(jù)預(yù)取比較困難；僅被數(shù)據(jù)預(yù)取比較困難；僅被幾 臺 機(jī) 器 采 用 ， 如 ：幾 臺 機(jī) 器 采 用 ， 如 ：Alpha21064編譯器控制的預(yù)取編譯器控制的預(yù)取+3需采用非阻塞需采用非阻塞cache；有幾；有幾種機(jī)器支持它種機(jī)器支持它用編譯技術(shù)減少用編譯技術(shù)減少Cache失效次數(shù)失效次數(shù)+0向軟件提出了新要求；有向軟件提出了新要求；有些機(jī)器提供了編譯器選項(xiàng)些機(jī)器提供了編譯器選項(xiàng)使讀失效優(yōu)先級使讀失效優(yōu)先級高于寫高于寫+1在

5、單處置機(jī)上實(shí)現(xiàn)容易，在單處置機(jī)上實(shí)現(xiàn)容易，被廣泛運(yùn)用被廣泛運(yùn)用子塊調(diào)入子塊調(diào)入+1主要用于減少標(biāo)識的數(shù)目主要用于減少標(biāo)識的數(shù)目盡早重啟動和關(guān)盡早重啟動和關(guān)鍵字優(yōu)先鍵字優(yōu)先+2已運(yùn)用于已運(yùn)用于MIPSR10000和和IBM620非阻塞非阻塞Cache+3已運(yùn)用于已運(yùn)用于Alpha21064和和R10000中中第二級第二級Cache+2硬件代價大；兩級硬件代價大；兩級Cache的塊大小不同時實(shí)現(xiàn)困的塊大小不同時實(shí)現(xiàn)困難；被廣泛采用難；被廣泛采用容量小且構(gòu)造簡容量小且構(gòu)造簡單的單的Cache-+0實(shí)現(xiàn)容易，被廣泛運(yùn)用實(shí)現(xiàn)容易，被廣泛運(yùn)用防止在對防止在對Cache進(jìn)展索引時進(jìn)展進(jìn)展索引時進(jìn)展地址轉(zhuǎn)換地址