arq memoria cache

Páginas: 18 (4317 palabras) Publicado: 28 de diciembre de 2015
ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS
Memoria Cache

Las memorias cache fueron introducidas en la década de los 60 en los grandes computadores de la época como una manera de aumentar la velocidad de procesamiento de éstos, superando la diferencia de velocidad existente entre los procesadores y la memoria principal compuesta mayoritariamente en ese instante por núcleosmagnéticos, posteriormente, en los ‘70 se aplicó a los minicomputadores y en los ’80 a los microcomputadores.
La memoria cache es una memoria pequeña y rápida, que se inserta entre el procesador y la memoria principal con el objeto que la velocidad de respuesta de la memoria sea lo más parecida a la velocidad de operación del procesador, y sin producir un aumento significativo enel costo del computador. La característica más importante de un sistema que incluya memoria cache es la razón de acierto, esto es, el porcentaje de referencias de memoria que es satisfecho por la memoria cache (Hit ratio). Otra característica importante es que la memoria cache es transparente para el usuario, es decir, el usuario computacional no se entera de la existenciade este nivel de memoria.

Actualmente, las memorias cache se usan en todos los computadores de mediana y alta velocidad para almacenar temporalmente aquellas porciones de memoria que están en uso. Dado que las instrucciones y datos en la memoria cache pueden ser accesados en un 10 - 20 % del tiempo requerido para accesar la memoria principal, el uso de memoria cachepermite que el tiempo de ejecución de la máquina se vea sustancialmente disminuido. Por otro lado, el uso de memorias cache, y en general cualquier esquema de jerarquización de memoria se basa en la propiedad de localidad de los programas; esto es, si en un momento dado se hace referencia a una localidad cualquiera de memoria, es muy probable que en el futurose haga referencia a la misma localidad o a una localidad cercana.
Estos son a grosso modo los aspectos generales de una memoria cache, que con el objeto de funcionar efectivamente debe ser cuidadosamente diseñada e implementada.
Aun cuando el objetivo del presente trabajo es el estudio de los algoritmos de reemplazo en memorias cache, se verán someramentealgunos otros aspectos de importancia en el diseño de memoria cache como son:

• Tamaño de memoria cache
• Mapeo de memoria cache
• Tamaño de bloque y conjunto
• Algoritmo de búsqueda

ASPECTOS IMPORTANTES EN EL DISEÑO DE MEMORIAS CACHE
El primer aspecto a considerar en el diseño de una memoria cache es el tamaño que tendrá ésta. Para ello se hacen simulaciones de la carga de trabajo que sesupone tendrá el computador diseñado y analizándose la razón de acierto para cada tamaño de memoria cache considerado. Un gráfico típico de esta simulación se muestra en la Figura 1.

A partir de este gráfico se determina el tamaño de memoria cache que dé un óptimo para la relación razón de acierto / costo, quedando así resuelto el primer aspecto del diseño de la memoriacache.









El siguiente aspecto a considerar en el diseño es el esquema de mapeo que se utilizará.
Los esquemas típicos son: mapeo directo, mapeo totalmente asociativo y mapeo asociativo por conjuntos; donde el mapeo totalmente asociativo es aquel en que el número de conjuntos es uno y el mapeo directo como el caso en que el tamaño del conjunto es uno, por lo cualen el diseño actual de memorias cache se considera solo el mapeo asociativo por conjuntos.

La determinación del tamaño óptimo del bloque y del conjunto requiere nuevamente simulaciones que representen la carga de trabajo del computador. El procedimiento usado consiste en fijar uno de estos parámetros y a través de las simulaciones obtener el valor óptimo para el otro parámetro; con...
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