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Note per Studenti Esercizio 9 · cache con blocchi di due parole

Esercizio 9cache con blocchi di due parole

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Testo (esercizio 4b, lezione del 19 ottobre 2016). Ripetere l'esercizio 8 (stesse due sequenze di indirizzi di parola a 32 bit, ciascuna con la cache inizialmente vuota) con una cache ad associazione diretta di 8 blocchi da 2 parole ciascuno.

  • Sequenza 1: 1, 134, 212, 1, 135, 213, 162, 161, 2, 44, 41, 221
  • Sequenza 2: 4, 214, 175, 214, 4, 84, 65, 174, 64, 105, 85, 215

Scomposizione dell'indirizzo

  • Blocco di 2=212 = 2^1 parole → campo parola 1 bit (il bit meno significativo).
  • 8 linee → campo linea 3 bit.
  • Etichetta: 32−3−1=32 - 3 - 1 = 28 bit.

Indirizzo del blocco = indirizzo senza il campo parola = indirizzo div 2. Linea = blocco mod 8. Il campo parola non serve per decidere hit o miss: se il blocco è in cache, ci sono entrambe le sue parole (vedi Memoria cacheBlocchi, linee ed etichette; scomposizione dell'indirizzo; associazione diretta, completamente associativa e associativa a insiemi con calcolo dei campi; politiche di rimpiazzo (LRU, FIFO, casuale); politiche di scrittura (write-through, write-back con bit sporco, write-allocate); dimensione del blocco; cache multilivello e separate; come ridurre i miss; quesiti sui campi dell'indirizzo.Memoria cache →).

Sequenza 1

# Indirizzo Blocco Linea Esito Note
1 1 0 0 miss il blocco 0 contiene le parole 0 e 1
2 134 67 3 miss parole 134 e 135
3 212 106 2 miss parole 212 e 213
4 1 0 0 hit
5 135 67 3 hit seconda parola del blocco portato dall'indirizzo 134
6 213 106 2 hit idem
7 162 81 1 miss
8 161 80 0 miss esce il blocco 0
9 2 1 1 miss esce il blocco 81
10 44 22 6 miss
11 41 20 4 miss
12 221 110 6 miss esce il blocco 22

3 hit, 9 miss (con blocchi di una parola: 1 hit).

Sequenza 2

# Indirizzo Blocco Linea Esito Note
1 4 2 2 miss
2 214 107 3 miss
3 175 87 7 miss parole 174 e 175
4 214 107 3 hit
5 4 2 2 hit
6 84 42 2 miss esce il blocco 2
7 65 32 0 miss parole 64 e 65
8 174 87 7 hit portato dall'indirizzo 175
9 64 32 0 hit portato dall'indirizzo 65
10 105 52 4 miss
11 85 42 2 hit portato dall'indirizzo 84
12 215 107 3 hit portato dall'indirizzo 214

6 hit, 6 miss (con blocchi di una parola: 2 hit).

Osservazione

La capacità è la stessa dell'esercizio 8 (16 parole): metà delle linee, blocchi doppi. Le sequenze contengono coppie di indirizzi vicini (134/135, 174/175, 64/65, …) e i blocchi di due parole sfruttano questa località spaziale. Allargare il blocco non conviene sempre: con una cache più piccola vedi l'esercizio 10.

Versione ripasso

Testo (esercizio 4b, lezione del 19 ottobre 2016). Ripetere l'esercizio 8 (stesse due sequenze di indirizzi di parola a 32 bit, ciascuna con la cache inizialmente vuota) con una cache ad associazione diretta di 8 blocchi da 2 parole ciascuno.

  • Sequenza 1: 1, 134, 212, 1, 135, 213, 162, 161, 2, 44, 41, 221
  • Sequenza 2: 4, 214, 175, 214, 4, 84, 65, 174, 64, 105, 85, 215

Metodo: campo parola 1 bit, linea 3 bit, etichetta 32−3−1=2832 - 3 - 1 = 28. Blocco = indirizzo div 2, linea = blocco mod 8; il campo parola non decide hit o miss (Memoria cacheBlocchi, linee ed etichette; scomposizione dell'indirizzo; associazione diretta, completamente associativa e associativa a insiemi con calcolo dei campi; politiche di rimpiazzo (LRU, FIFO, casuale); politiche di scrittura (write-through, write-back con bit sporco, write-allocate); dimensione del blocco; cache multilivello e separate; come ridurre i miss; quesiti sui campi dell'indirizzo.Memoria cache →).

  1. Sequenza 1 (indirizzo: blocco, linea): 1: 0, 0 miss; 134: 67, 3 miss; 212: 106, 2 miss; 1 hit; 135 hit (blocco 67); 213 hit (106); 162: 81, 1 miss; 161: 80, 0 miss (esce il blocco 0); 2: 1, 1 miss (esce 81); 44: 22, 6 miss; 41: 20, 4 miss; 221: 110, 6 miss (esce 22).
  2. Sequenza 2: 4: 2, 2 miss; 214: 107, 3 miss; 175: 87, 7 miss; 214 hit; 4 hit; 84: 42, 2 miss (esce il blocco 2); 65: 32, 0 miss; 174 hit (87); 64 hit (32); 105: 52, 4 miss; 85 hit (42); 215 hit (107).

Sequenza 1: 3 hit, 9 miss (con blocchi da una parola: 1 hit). Sequenza 2: 6 hit, 6 miss (con blocchi da una parola: 2 hit). A parità di capacità (16 parole) i blocchi doppi sfruttano la località spaziale (coppie 134/135, 174/175, 64/65); non conviene sempre: esercizio 10.

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