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Desde 1980, CPUs têm avançado mais rapidamente que DRAMs... CPU 60% por ano 2X em 1.5 anos DRAM 9% por anos 2X em 10 anos 10 DRAM CPU Desempenho (1/latência)

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1 Desde 1980, CPUs têm avançado mais rapidamente que DRAMs... CPU 60% por ano 2X em 1.5 anos DRAM 9% por anos 2X em 10 anos 10 DRAM CPU Desempenho (1/latência) Year Gap crece 50% por ano P. Como arquitetos tem tratado este GAP? R. Colocando memórias cache entre a CPU e a DRAM. Ou seja, criando um hierarquia de memória.

2 1977: DRAMs mais rápidas que microprocessadores Apple ][ (1977) Steve Wozniak Steve Jobs CPU: 1000 ns DRAM: 400 ns

3 Níveis de hierarquia de memória CPU Registers 100s Bytes <10s ns Indeterminado Cache K Bytes ns cents/bit Main Memory M Bytes 50ns- 500ns $ cents /bit Disk G Bytes, 10 ms (10,000,000 ns) cents/bit Nome - Capacidade - Tempo de acesso - Custo Tape infinite sec-min Registers Cache Memory Disk Tape Instr. Operands Blocks Pages Files - Quem cuida - Unidade transferida prog./compiler 1-8 bytes cache control bytes OS 512-4K bytes user/operator Mbytes Upper Level Lower Level faster Larger

4 Hierarquia de Memória: Apple iMac G5 iMac G5 1.6 GHz 07 RegL1 InstL1 DataL2DRAMDisk Size 1K64K32K512K256M80G Latency (Cycles), Time (ns) 1, 0.6 ns 3, 1.9 ns 3, 1.9 ns 11, 6.9 ns 88, 55 ns 10 7, 12 ms Permite que os programas enderecem espaço de memória que escala até o tamanho do disco, mas a velocidades usualmente tão altas quanto a dos registradores Gerenciado pelo compilador Geranciado p/ hardware Gerenciado p/ OS, hardware, aplicação Objetivo: Ilusão de que a memória é grande, rápida de barata.

5 iMacs PowerPC 970: Todos os caches on-chip (1K) RegistersRegisters 512K L2 L1 (64K Instruction) L1 (32K Data)

6 Localidade... Donald J. Hatfield, Jeanette Gerald: Program Restructuring for Virtual Memory. IBM Systems Journal 10(3): (1971) tempo Endereço de memória (um ponto por acesso Localidade espacial Localidade temporal Localidade ruim

7 As Três Vantagens de Memória Virtual Tradução: –Os programas tem uma visão consistente da memória, ainda que as páginas estejam misturadas na memória física –Viabiliza a execução de múltiplos processos ou threads –Apenas a parte relevante do programa a cada momento precisa ficar na memória (Working Set) –Estruturas contiguas como o stack ou o heap podem iniciar pequenas e crescer conforme necessário Proteção: –Processos diferentes ficam protegidos uns dos outros –Páginas diferentes podem ter características diferentes »Read only, S.O., etc. –Dados do S.O. protegidos dos usuários –Importante proteção contra malware Compartilhamento: –Uma página física podem ser compartilhada entre vários precessos (DLLs, Shared memory)


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