ola k ase

Ejercicios
Jerarquía de Memoria
Grupo ARCOS
Estructura de Computadores
Grado en Ingeniería Informática
Universidad Carlos III de Madrid

Contenidos
1.

Memoria caché
CPU

2.

Memoria
principal

cache

Memoria virtual
…
lw $t0 vector
…

M. virtual

2

M. principal

M. secundaria

ARCOS @ UC3M 2010-2011
Estructura de Computadores

Problema 1
Sea un computadorcuyo sistema de memoria es
el que se describe a continuación:
Una memoria principal:
Tiempo de acceso: 200 ns

Una memoria caché:
Tiempo de acceso: 10 ns.
La probabilidad de acierto en caché (h) es del 95%

Se pide:
a)

3

Calcule el tiempo medio de acceso a memoria
en dicho computador

ARCOS @ UC3M 2010-2011
Estructura de Computadores

Solución
1.- Casos

Tca

1-Pacierto•

Tca: tiempo acceso a caché

•

Tfallo: tiempo servir un fallo

•

Pacierto

Pacierto: tasa de acierto de la caché

Tca+Tfallo

2.- Tiempo
Tavg = Pacierto* Tca + (1-Pacierto) * (Tca+Tfallo)

4

ARCOS @ UC3M 2010-2011
Estructura de Computadores

Solución
a)

Sustituyendo en la fórmula:
Tavg = Pacierto* Tca + (1-Pacierto) * (Tca+Tfallo)
Se tiene:
Tavg = 0,95 *10+ (1-0,95) * (200 + 10)= 9,5 + 10,5
Por lo que el tiempo medio de acceso en este sistema de
memoria sería:
Tavg = 20 ns

5

ARCOS @ UC3M 2010-2011
Estructura de Computadores

Problema 2
Sea un computador cuyo sistema de memoria es
el que se describe a continuación:
Una memoria principal:
Tiempo de acceso: 40 ns

Una memoria caché:
Tiempo de acceso: 10 ns.

Se pide:
a)

6Calcule la tasa de aciertos de la memoria caché para
que el tiempo medio de acceso a memoria sea,
como máximo de 20 ns.

ARCOS @ UC3M 2010-2011
Estructura de Computadores

Solución
1.- Casos

Tca

1-Pacierto

•

Tca: tiempo acceso a caché

•

Tfallo: tiempo servir un fallo

•

Pacierto

Pacierto: tasa de acierto de la caché

Tca+Tfallo

2.- Tiempo
Tavg = Pacierto*Tca + (1-Pacierto) * (Tca+Tfallo)

7

ARCOS @ UC3M 2010-2011
Estructura de Computadores

Solución
a)

Sustituyendo en la fórmula:
Tavg = Pacierto* Tca + (1-Pacierto) * (Tca+Tfallo)
Se tiene:
20 = x * 10 + (1-x) * (40 + 10) = 10x + 50 – 50x = 50 –
40x
Por lo que el porcentaje sería:
x = (50 – 20) / 40 = 30/40 = 3/4 = 0,75 ~ 75%

8

ARCOS @ UC3M 2010-2011
Estructura deComputadores

Problema 3
Sea un computador cuyo sistema de memoria como
el que se describe a continuación:
Una memoria principal de tipo DRAM de 512 Mbytes
y un tiempo de acceso de 200 ns
Una memoria caché con las siguientes características:
Tamaño: 16 KBytes
Tamaño de la línea: 64 Bytes.
Función de correspondencia: asociativa por conjuntos de 4 vías
Política de reemplazo: FIFO (First In, FirstOut)
Tiempo de acceso: 10 ns.
La probabilidad de acierto en caché (h) es del 95%
9

ARCOS @ UC3M 2010-2011
Estructura de Computadores

Problema 3 (cont.)
Se pide:
a)

10

Haga un dibujo de la estructura de la memoria caché
descrita, indicando el número de conjuntos y el tamaño
de cada conjunto en bytes

ARCOS @ UC3M 2010-2011
Estructura de Computadores

Solución
a)

Laestructura de la caché sería la siguiente:
La memoria caché tiene un tamaño de 16 KB = 214 bytes.
Cada línea tiene 64 bytes = 26 bytes.
Cada conjunto tiene 4 líneas, por tanto el tamaño de cada conjunto
es de 26 x 22 = 28 = 256 bytes.
El número de conjuntos de la caché es de 214 / 28 = 26 conjuntos.

0

etiqueta

datos

etiqueta

datos

etiqueta

datos

etiqueta

datos

1etiqueta

datos

etiqueta

datos

etiqueta

datos

etiqueta

datos

26 - 1

etiqueta

…
Vía 0

11

…
datos

etiqueta

Vía 1

…
datos

etiqueta

Vía 2

…
datos

etiqueta

datos

Vía3

ARCOS @ UC3M 2010-2011
Estructura de Computadores

Problema 4
Sea un computador de 32 bits con una memoria caché para datos
de 64 KB. El tamaño de la línea es...