Compu

Estructura de Computadores
Tema 5. Jerarquía de memoria

Departamento de Informática
Grupo de Arquitectura de Computadores, Comunicaciones y Sistemas
UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID

Contenido
! 
! 
! 
! 

Tipos de memoria
Jerarquía de memoria
Memoria caché
Memoria virtual

ARCOS

Estructura de Computadores

2

Una visión general (hasta ahora)
3

Procesador

Prog.y
datos en
ejecución

Memoria Principal

Bus

Valores
frecuentes e
instrucción
actual

Módulo
E/S

Periférico

ARCOS

Módulo
E/S

Periférico

Estructura de Computadores

Módulo
E/S

Disco

Prog. y
datos NO en
ejecución

3

Una visión general (hasta ahora)
4

Procesador

Prog. y
datos en
ejecución

Memoria Principal

Bus

Valores
frecuentes einstrucción
actual

Módulo
E/S

Periférico

ARCOS

Módulo
E/S

Periférico

Estructura de Computadores

Módulo
E/S

Disco

Prog. y
datos NO en
ejecución

4

Tipos de memoria (hasta el momento)
5

Procesador
Banco de
registros

Memoria principal

Disco

ARCOS

• Almacena pocos datos
• Tiempo de acceso a un registro: orden de ns.

• Más capacidad (GB).• Tiempo de acceso: 50-100 ns.
• 1 acceso a memoria = cientos de ciclos de
reloj

• Capacidad de almacenamiento casi ilimitada.
• Tiempo de acceso lento: orden de milisegundos

Estructura de Computadores

5

Tipos de memoria
6

!  Memorias semiconductoras.
"  RAM y ROM.
"  Memorias de estado sólido

!  Memorias magnéticas.
"  Discos y cintas.
!  Memorias ópticas.
"  CD, DVD, HD-DVD,ARCOS

Estructura de Computadores

6

Unidades de tamaño
!  Normalmente se expresa en octetos o bytes:

byte
"  kilobyte
"  megabyte
"  gigabyte
"  terabyte
"  petabyte
"  exabyte
"  zettabyte
"  yottabyte
" 

ARCOS

1 byte = 8 bits
1 KB = 1.024 bytes
1 MB = 1.024 KB
1 GB = 1.024 MB
1 TB = 1.024 GB
1 PB = 1.024 TB
1 EB = 1.024 PB
1 ZB = 1.024 EB
1 YB = 1.024 ZBEstructura de Computadores

210 bytes
220 bytes
230 bytes
240 bytes
250 bytes
260 bytes
270 bytes
280 bytes

7

Evolución del rendimiento
8

!  Procesadores
"  1980-2000: Incremento medio del 60% anual.
!  Memorias DRAM
"  1980-2000: Incremento medio del 7% anual.
!  La distancia entre memoria y procesador es mayor cada año

ARCOS

Estructura de Computadores

8¿Número de accesos a memoria?

int i;
int s = 0;
for (i=0; i < 1000; i++)
s = s + i;

ARCOS

Estructura de Computadores

9

¿Número de accesos a memoria?

int i;
int s = 0;
for (i=0; i < 1000; i++)
s = s + i;

ARCOS

li
li
li
bucle: bgt
add
addi
b

Estructura de Computadores

$t0, 0
$t1, 0
$t2, 1000
$t1, $t2,
$t0, $t0,
$t1, $t1,
bucle

// s
// i
fin
$t1
110

¿Número de accesos a memoria?

int i;
int s = 0;
for (i=0; i < 1000; i++)
s = s + i;

li
li
li
bucle: bgt
add
addi
b

$t0, 0
$t1, 0
$t2, 1000
$t1, $t2,
$t0, $t0,
$t1, $t1,
bucle

// s
// i
fin
$t1
1

Solución: 3 + 4 × 1000 + 1 = 4004

ARCOS

Estructura de Computadores

11

¿Número de accesos a memoria?

int i;
int s = 0;
for (i=0; i < 1000; i++)
s= s + i;

li
li
li
bucle: bgt
add
addi
b

$t0, 0
$t1, 0
$t2, 1000
$t1, $t2,
$t0, $t0,
$t1, $t1,
bucle

// s
// i
fin
$t1
1

Solución: 3 + 4 × 1000 + 1 = 4004
!  Con una memoria de 60 ns el tiempo total sería 240240 ns
!  Un procesador dedicaría más del 90% de su tiempo a esperar
datos de memoria
ARCOS

Estructura de Computadores

12

¿Número de accesos a memoria?int v[1000];

// global

int i;
for (i=0; i < 1000; i++)
v[i] = 0;

ARCOS

Estructura de Computadores

13

¿Número de accesos a memoria?
int v[1000];

// global

.data:

int i;
for (i=0; i < 1000; i++)
v[i] = 0;

ARCOS

v: .space 4000
.text:
li
li
li
bucle: bgt
sw
addi
addi
b

Estructura de Computadores

$t0, 0
// i
$t1, 0
// i de v
$t2, 1000...