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Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas Edson Toshimi Midorikawa Ricardo Leandro Piantola.

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1 Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas Edson Toshimi Midorikawa Ricardo Leandro Piantola Hugo Henrique Cassettari EPUSP - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PCS - Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais

2 Objetivo Apresentar um estudo do comportamento e do respectivo desempenho de algoritmos adaptativos de substituição de páginas, segundo a variação de seus parâmetros. IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

3 Apresentação ­ Algoritmos adaptativos ­ Parâmetros de Controle ­ Algoritmo LRU-WAR ­ Descrição dosTraces ­ Análises dos parâmetros C e L do LRU-WAR ­ Conclusão e trabalhos futuros IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

4 Memória Virtual com Paginação Problema da Substituição: Qual página deve ser retirada da memória principal? Algoritmo de Substituição de Páginas IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP Memória Principal Área de Swap (Disco) Tradicionais: FIFO, MRU, LRU, LFU

5 Algoritmos Adaptativos de Substituição Atuam de forma dinâmica, adaptando seu comportamento de acordo com o padrão de acesso à memória em tempo de execução. Modificam seu comportamento de acordo com as características de acesso à memória detectadas. Exemplos: ­ SEQ (1997) ­ EELRU – Early Eviction LRU (1999) ­ LRFU – Least Recently/Frequently Used (2001) ­ LIRS – Low Inter-reference Recency Set (2002) ­ ARC – Adaptive Replacement Cache (2003) ­ FPR – Fuzzy Page Replacement (2006) IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

6 Parâmetros de controle IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

7 Algoritmo LRU-WAR (Working Area Restriction) Utiliza LRU ou MRU-n Diferencia reuso imediato de localidade temporal IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP cw

8 Traces utilizados nas análises IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

9 Gnuplot Padrões de acessos bem definidos: - Um conjunto de páginas com forte localidade temporal. - Um padrão de acessos seqüencial. IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

10 Grobner Padrão seqüencial intercalado com outros padrões de acesso à memória. Acessos a poucas páginas com forte localidade temporal. IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

11 Sprite Grande conjunto de páginas que são acessadas com uma certa freqüência. Não apresenta um padrão destacado. Intervalos irregulares, baixa localidade temporal. IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

12 Gráficos de Desempenho (Gnuplot) As variações do L não apresentaram desempenho significativo. Para valores de C maiores que 50 LRU-WAR se iguala ao LRU. Aproximação do Ótimo quando C=35 (23 faltas de páginas). IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

13 Gráficos de Desempenho (Grobner) Quanto menor o valor de C, mais rápido é detectada o padrão seqüencial. Ganhos de até 24% em relação ao LRU e 15% em relação ao LRU- WAR com parâmetros padrão. Valores baixos de L não apresentam melhora. IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

14 Gráficos de Desempenho (Sprite) O valor ótimo de C para esse trace é 44. Quanto maior o valor de C, LRU-WAR mais próximo do LRU Quanto maior o valor de L melhor é o desempenho, porém não é possível se aproximar do LRU. IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

15 Conclusão Influência dos Parâmetros de Controle ­É possível modificar o comportamento dos algoritmos adaptativos de substituição de páginas para situações específicas ­ Ajustar os parâmetros em execução pode melhorar significativamente o desempenho ­ Melhoria de até 15% em relação aos parâmetros padrão LRU-WAR ­ O algoritmo LRU-WAR com parâmetros padrão tem bom desempenho. Porém o desempenho pode melhorar ajustando-se os parâmetros de controle IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

16 Trabalhos futuros - Conduzir este mesmo estudo para um conjunto maior de aplicações - Desenvolver um algoritmo dinâmico de ajuste dos parâmetros de controle em execução - Analisar a influência dos parâmetros de controle usando o LRU- WAR com uma política de substituição global ­ Estudo comparativo com outros algoritmos adaptativos IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

17 Contato Edson Toshimi Midorikawa: Ricardo Leandro Piantola: Hugo Henrique Cassettari: ESCOLA POLITÉCNICA DA USP Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais Laboratório de Arquitetura e Computação de Alto Desempenho Av. Prof. Luciano Gualberto, travessa 3, 158, Cidade Universitária CEP: , São Paulo-SP IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

18 Gnuplot IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP GNUPLOT Tamanho Memória Número de Faltas de Página (NPF) C=1C=5C=9C=13ÓtimoLRU

19 Grobner IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

20 Sprite IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP


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