Лабораторные по физике
<<  Лабораторная работа №1 Лабораторная работа №1  >>
Лабораторная работа №1
Лабораторная работа №1
Определение размеров кэш-памяти
Определение размеров кэш-памяти
Определение размеров кэш-памяти Обходы
Определение размеров кэш-памяти Обходы
Определение размеров кэш-памяти Заполнение массива для случайного
Определение размеров кэш-памяти Заполнение массива для случайного
Определение размеров кэш-памяти
Определение размеров кэш-памяти
Контрольные вопросы
Контрольные вопросы
Определение степени ассоциативности кэш-памяти
Определение степени ассоциативности кэш-памяти
Определение степени ассоциативности кэш-памяти
Определение степени ассоциативности кэш-памяти
Определение степени ассоциативности кэш-памяти
Определение степени ассоциативности кэш-памяти
Определение степени ассоциативности кэш-памяти
Определение степени ассоциативности кэш-памяти
Определение степени ассоциативности кэш-памяти
Определение степени ассоциативности кэш-памяти
Определение степени ассоциативности кэш-памяти
Определение степени ассоциативности кэш-памяти
Определение степени ассоциативности кэш-памяти
Определение степени ассоциативности кэш-памяти
Контрольные вопросы
Контрольные вопросы

Презентация: «Лабораторная работа №1». Автор: dubovik. Файл: «Лабораторная работа №1.ppt». Размер zip-архива: 94 КБ.

Лабораторная работа №1

содержание презентации «Лабораторная работа №1.ppt»
СлайдТекст
1 Лабораторная работа №1

Лабораторная работа №1

Исследование кэш-памяти и обхода памяти

2 Определение размеров кэш-памяти

Определение размеров кэш-памяти

Цель сравнить различные способы обхода данных научиться определять размер кэш-памяти Задание Написать программу, многократно выполняющую чтение элементов массива заданного размера. Элементы массива представляют собой связный список, в котором значение очередного элемента представляет собой номер следующего. Таким образом, способ заполнения элементов массива определяет способ его обхода. Сам обход данных может быть выполнен циклом следующего вида: for (k=0, i=0; i<N; i++) k = x[k];

3 Определение размеров кэш-памяти Обходы

Определение размеров кэш-памяти Обходы

Требуется реализовать три способа обхода массива 1. Прямой

2. Обратный

3. Случайный

4 Определение размеров кэш-памяти Заполнение массива для случайного

Определение размеров кэш-памяти Заполнение массива для случайного

обхода

5 Определение размеров кэш-памяти

Определение размеров кэш-памяти

Построить графики зависимости среднего времени обращения к элементу массива (в тактах) от размера обрабатываемого массива для трех видов обхода. На графиках должны быть видны размеры всех уровней кэш-памяти. По результатам измерений сделать вывод о скорости различных способов обхода массива, а также о размерах различных уровней кэш-памяти. Сравнить полученные размеры уровней кэш-памяти с реальными значениями. Пример графиков, полученных на процессоре Intel Xeon E5420 (L1: 32 KB, L2: 6 MB):

6 Контрольные вопросы

Контрольные вопросы

Что такое кэш-память? Какую проблему она решает? Какой способ обхода данных в памяти является самым быстрым? Почему? Какой способ обхода данных в памяти является самым медленным? Почему? Приведите пример оптимального и неоптимального алгоритмов умножения двух матриц с точки зрения порядка обхода данных в памяти.

7 Определение степени ассоциативности кэш-памяти

Определение степени ассоциативности кэш-памяти

множественно-ассоциативная организация кэш-памяти

Большинство современных процессоров имеют множественно-ассоциативную организацию кэш-памяти. При множественно-ассоциативной организации кэш-память разделена на несколько множеств и на несколько банков ассоциативности. Каждый блок данных из оперативной памяти может быть помещен в одну из некоторого множества строк кэш-памяти. Число строк во множестве определяется числом банков ассоциативности. Например, кэш данных L1 в процессоре Pentium III имеет объем 16 KB, число банков ассоциативности - 4, число множеств - 128, размер строки - 32 Byte. Размер кэш-памяти: 16 KB = 4 ? 128 ? 32 B.

8 Определение степени ассоциативности кэш-памяти

Определение степени ассоциативности кэш-памяти

множественно-ассоциативная организация кэш-памяти

0 1 2 3 … 126 127

Оп

Кэш

32 B

1

2

3

0

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

128 ? 32 в = 4 кв

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

Номер множества, в которое будет помещен элемент данных из памяти, определяется адресом этого элемента. Какой конкретный элемент множества будет выбран, определяется алгоритмом замещения (циклический, случайный, LRU, псевдо-LRU, …). Число элементов в каждом множестве (равное числу банков кэш-памяти) называется степенью ассоциативности кэш-памяти. Если вычислительная система имеет несколько уровней кэш-памяти, то у каждого уровня может быть своя степень ассоциативности.

9 Определение степени ассоциативности кэш-памяти

Определение степени ассоциативности кэш-памяти

множественно-ассоциативная организация кэш-памяти

4 кв

4 кв

4 кв

4 кв

Оп

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

Кэш

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

32 B

Элементы данных, имеющих одинаковые номера множеств, т.е. отстоящие на определенное расстояние в памяти (4 KB), помещаются в одно и то же множество кэш-строк. На все эти данные приходится всего 4 кэш-строки, т.е. 4 ? 32 B = 128 B. Если выполнять обход данных с шагом 4 KB (или кратным 4 KB), то из всех 16 KB кэша L1 будет использоваться всего 128 B, которые будут постоянно перезаписываться (эффект «буксования» кэш-памяти). Производительность подсистемы памяти при этом будет такая же, как при отсутствии кэш-памяти.

10 Определение степени ассоциативности кэш-памяти

Определение степени ассоциативности кэш-памяти

Цель работы Научиться определять степень ассоциативности кэш-памяти. Определить степени ассоциативности кэш-памяти можно следующим способом. Выполняется обход N фрагментов данных суммарным объемом BlockSize, отстоящих друг от друга на величину Offset:

11 Определение степени ассоциативности кэш-памяти

Определение степени ассоциативности кэш-памяти

Параметры обхода: BlockSize – суммарный объем данных, к которым происходит обращение. Offset – расстояние между началами соседних блоков. N – число фрагментов (на картинке N = 4). BlockSize должен быть не больше объема исследуемого уровня кэш-памяти. Offset должен быть кратен размеру банка ассоциативности. Как правило, эти размеры являются степенями двоек, так что в качестве Offset можно взять большое заведомо кратное значение (например, 8 MB). Изменяя число частей N, мы увидим, как меняется время обращения к одному элементу. Когда N превысит число банков ассоциативности, время сильно возрастет.

12 Определение степени ассоциативности кэш-памяти

Определение степени ассоциативности кэш-памяти

13 Определение степени ассоциативности кэш-памяти

Определение степени ассоциативности кэш-памяти

Написать программу, определяющую степень ассоциативности кэш-памяти. Программа должна многократно выполнять чтение элементов массива в порядке, указанном выше. Элементы массива представляют собой связный список, в котором значение очередного элемента представляет собой номер следующего. Параметры: BlockSize = 1 KB, Offset = 8 MB, N = 1…20. Построить график зависимости среднего времени обращения к элементу массива (в тактах) от N – числа фрагментов. По полученному графику определить степень ассоциативности кэш-памяти. Пример графика, полученного на процессоре Intel Xeon E5420 (L1: 4-way, L2: 8-way):

На графике видно замедление после 4 и после 8 фрагментов, что соответствует степеням ассоциативности кэшей L1 и L2 процессора Intel Xeon E5420.

14 Контрольные вопросы

Контрольные вопросы

Что такое степень ассоциативности кэш-памяти? Что такое эффект буксования кэш-памяти? Как его вызвать? Как его избежать? Какой график получится в результате исследования кэша данных L1, описанного в теоретической части? Как изменится график, если расстояние между фрагментами взять 1 KB?

«Лабораторная работа №1»
http://900igr.net/prezentacija/fizika/laboratornaja-rabota-1-252550.html
cсылка на страницу

Лабораторные по физике

7 презентаций о лабораторных по физике
Урок

Физика

134 темы
Слайды