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Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR: Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais com Detecção de Acessos Seqüenciais.

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Apresentação em tema: "Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR: Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais com Detecção de Acessos Seqüenciais."— Transcrição da apresentação:

1 Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR: Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais com Detecção de Acessos Seqüenciais Hugo Henrique Cassettari Edson Toshimi Midorikawa EPUSP - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PCS - Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais

2 Objetivo Apresentar o LRU-WAR: Um algoritmo adaptativo de substituição de páginas que visa minimizar as falhas detectadas no algoritmo LRU sem perder a sua simplicidade computacional. I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

3 Apresentação Algoritmos de substituição de páginas ­ Memória virtual paginada ­ Algoritmo LRU Algoritmos adaptativos ­ Principais propostas e contribuições Algoritmo LRU-WAR ­ Motivação e idéia geral ­ Descrição operacional detalhada ­ Avaliação de desempenho I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

4 Memória Virtual com Paginação I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP 4 KB Página Área de Swap (Disco) Memória Principal

5 Memória Virtual com Paginação I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP Problema da Substituição: Qual página deve ser retirada da memória? LRU FIFO MRU LFU

6 Algoritmo LRU (Least Recently Used) I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP Fila LRU (memória) ordem decrescente de recência dos acessos

7 Algoritmo LRU (Least Recently Used) Benefícios ­ Critério de substituição eficiente na maioria dos casos ­ Conceitualmente muito simples ­ Baixo overhead (via aproximações) Deficiências ­ Acessos seqüenciais em um grande número de páginas distintas ­ Acessos dentro de grandes loops ­ Freqüência irregular de acessos a uma mesma página I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

8 Propriedade da Localidade nos Programas Localidade de referências ­ Concentração dos acessos realizados à memória em determinadas regiões do espaço de endereçamento utilizado pelo programa ­ Temporal e/ou espacial Working set ­ Conjunto das páginas requeridas para o processamento de um programa num certo intervalo de tempo I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

9 Algoritmos Adaptativos de Substituição Adaptam seu comportamento em uma execução Atuam de acordo com as características de acesso à memória detectadas Podem: ­ Modificar o tamanho da memória utilizada ­ Modificar o critério de substituição de páginas ­ Modificar os parâmetros associados ao critério vigente ­ Modificar as suas próprias regras adaptativas I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

10 Propostas Adaptativas SEQ e EELRU ­ Modelo LRU ­ Identificação de acessos seqüenciais LIRS ­ Previsão de acessos baseada na última reutilização de cada página ARC e CAR ­ Estratégia do algoritmo 2Q: duas filas para gerenciar a memória ­ Recência e freqüência dos acessos analisadas em conjunto DEAR, AFC e UBM ­ Reconhecimento dinâmico de padrões de acesso à memória I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

11 Proposta LRU-WAR (Working Area Restriction) Como o SEQ e o EELRU, procura detectar padrões de acesso seqüenciais Utiliza LRU ou MRU-n Princípio: Analisar a proporção de faltas de página em relação ao número máximo de páginas referenciadas (hits) entre cada falta ­ O algoritmo verifica a reutilização das páginas carregadas no modelo LRU e compara com o número de faltas de página recentes I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

12 Área de Trabalho (Working Area) Porção inicial da fila LRU em que todas as páginas referenciadas entre duas faltas consecutivas se encontravam no momento do respectivo acesso I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

13 Regiões da Fila LRU Parâmetro L=MIN[50,M/2]: delimita a região seqüencial Parâmetro C=5: delimita a região protegida I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

14 Tendência Seqüencial Área de trabalho pequena o suficiente para indicar baixa reutilização de páginas I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

15 Operação Seqüencial Área de trabalho pequena o suficiente para indicar baixa reutilização de páginas Número de faltas de página – desde o início da tendência seqüencial – maior que o tamanho da área de trabalho I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

16 Estados de Execução Previstos I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

17 Pontos de Substituição do LRU-WAR I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

18 Exemplo de Simulação Identificação e atualização dinâmica da área de trabalho: I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

19 Mecanismo para Detecção de Erros Tempo de carência antes do início de uma operação seqüencial I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

20 Versões do Algoritmo LRU-WAR Offline ­ Completa, mas teórica ­ Atualiza a fila LRU após cada acesso à memória Online ­ Aproximada, mas factível ­ Atualiza a fila LRU somente após uma falta de página I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

21 Metodologia para Avaliação de Desempenho I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

22 Simulações Realizadas 527 simulações com 7 programas, representados por traces que compõem o pacote VMTrace I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

23 Gráficos de Desempenho I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

24 Gráficos de Desempenho I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

25 Gráficos de Desempenho I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

26 Resultados Obtidos I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

27 Conclusão Algoritmo LRU-WAR ­ Proposta simples e inédita ­ Cumpre sua meta: é eficiente se acessos seqüenciais predominam ­ Mostra-se confiável: seu pior desempenho constatado é aceitável ­ Overhead discutível Trabalhos futuros ­ Adaptação para viabilizá-lo em ambientes com multiprogramação ­ Desenvolvimento e implementação prática da nova estratégia ­ Sistema de gerenciamento de memória completo Agradecimentos ­ Scott F. Kaplan (Amherst College) ­ Yannis Smaragdakis (Georgia Institute of Technology) I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP

28 Contato Hugo Henrique Cassettari: Edson Toshimi Midorikawa: ESCOLA POLITÉCNICA DA USP Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais Laboratório de Arquitetura e Software Básico Av. Prof. Luciano Gualberto, travessa 3, 158, Cidade Universitária CEP: , São Paulo-SP I WSO / 2004 – Algoritmo Adaptativo de Substituição de Páginas LRU-WAR : Exploração do Modelo LRU com Detecção de Acessos Seqüenciais - EPUSP


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