Laboration 2

Laboration 2
Laboration 2
Som figuren visar kan man ändra cachestorlek, blockstorlek, antal mängder (eng. set) (adressavbildningsmetod),
accesstid, uppdateringsstrategi (eng. write policy) samt utbytesalgoritm (eng. replacement policy). Cache och
blockstorlek anges i antal 32-bitars ord, som vi hädanefter kommer att kalla för ord, kort och gott.
De numeriska värdena ändras genom att man ökar eller minskar genom att trycka på “+” eller “-”. Övriga parametrar
ändras genom att trycka på det högra fältet på motsvarande rad ett antal gånger tills önskat alternativ kommer
upp. Om man exempelvis vill ändra till copy-back, pekar man ut fältet i vilket det står write-through och trycker
därefter på vänster musknapp. Fönstret tas bort genom att aktivera rutan Close .
Om Contents väljs skapas ett fönster i vilket man kan studera såväl innehållet i varje block i cachen som den information
som krävs av adressavbildningsmetoden och utbytesalgoritmen.
Nedan visas cacheinnehållet efter exekvering av ett program med en mängd-associativ, 8 ords cache med 1 ord /
block och 2 block/mängd som använder utbytesalgoritmen LRU samt upp\-dateringsstrategin copy-back (förklaras
senare i kommande avsnitt).
V D R Tag Block
- - - --- -----
0 : 1 1 0 80b 0 0 0 8
1 0 1 805 0 a 24 d9
1 : 1 0 0 805 4 80 0 0
1 0 1 808 0 0 0 8
2 : 1 1 1 80a 0 0 0 6
1 0 0 805 0 1 66 f6
3 : 1 0 0 805 4e 72 27 0
1 1 1 80a 0 0 0 7
Varje rad motsvarar informationen i ett cacheblock med statusbitarna (V=Valid, D=Dirty samt R=Reference för
LRU och FIFO) och taggen. Därefter följer blockinnehållet (1 ord = 4 bytes). Fönstret uppdateras efter varje minnesoperation.
Det tas bort genom att aktivera Close .
Ovanför linjen mellan CPUn och cachen finns tre fält som visar adressen som CPUn lägger ut uppdelad i tag, index
och offset. Detta är tänkt att underlätta inspektionen av cacheinnehållet.
I minnes-menyn kan följande göras:
• Change. Ändring av minnesorganisation.
• Contents. Inspektion av minnesinnehållet.
Under change kan man ändra minnesbredden, dvs det antal (32-bitars) ord som kan överföras mellan cachen och
huvudminnet i en minnesaccess. Man kan också ändra minnesaccesstiden.
Minnesinnehållet kan studeras genom att välja Contents. Detta presenteras blockvis och uppdateras efter varje
minnesoperation.
Resultat av simuleringar
Med en fjärde popup-meny, show-menyn, kan man få ut resultatet från en simulering. Denna popup-meny erhålls
då mittersta musknappen trycks ned inom simulator-fönstret.
I show-menyn kan följande göras:
• Show Result.
• Show Hitgraph, All
• Show Hitgraph, Data
• Show Hitgraph, Instr
• Show Localitygraph, All
• Show Localitygraph, Data
• Show Localitygraph, Instr
Show Result visar andel träffar, exekveringstid, antal minnesreferenser, andel skrivningar etc för senaste simuleringen.
Show Hitgraph visar hur hit-ratio varierar med tiden (i antal minesreferenser) under exekveringen. Man kan välja
att studera detta för alla minnesreferenser, endast data eller instruktioner.
Show Localitygraph visar hur minnesreferenserna fördelar sig i adressrymden som funktion av tiden (i minnesreferenser).
Även här kan man välja att studera alla, endast data eller instruktionsreferenser.
Man kan få ut diagram och textutskrifter på skrivare genom att aktivera Hardcopy fältet i respektive fönster.
För diagrammen måste man därefter aktivera Postscript och blankställa fältet med skrivarens namn. Allra sist
aktiveras OK varvid diagrammet skrivs ut på laserskrivaren.
Konstruktionsprinciper för cacheminne
Lokalitetsprincipen
En cacheminneshierarki består av ett litet snabbt minne (cacheminnet) och ett långsamt större minne (huvudminne).
Genom att endast lagra de delar av huvudminnet som används ofta i cacheminnet, kommer de flesta minnesreferenser
att kunna betjänas av cachen och vi får en skenbar accesstid som ligger mycket nära cacheminnets. Anledningen
att denna enkla teknik fungerar bra beror på lokaliteten hos minnesreferenserna i adressrymden.
Vi skall studera lokaliteten för två program. Det första programmet — example0 — finns längst bak i denna
handledning. Programmet bestämmer en svit av Fibonaccital.
Hemuppgift 2.1
Studera assemblykoden för programmet example0.s och besvara nedanstående fråga
Hur många (32-bitars) ord upptar for-loopen Ledning: Du finner adresserna i hexadecimal form längst till vänster
i listan.
Svar: _____________________________________________________________________________________
——————————————————————————————————— Slut på hemuppgift 2.1
Vi skall studera vilka adresser som refereras under exekveringen av detta program. Detta görs genom att studera
den s.k. lokalitetsgrafen för programmet. I lokalitetsgrafen avsätts adressrymden längs y-axeln och tiden (räknat i
minnesreferenser) längs x-axeln.
5
6