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Análisis TLB: Translation Lookaside Buffer



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ÍNDICE Motivación Objetivos Introducción Infraestructura Análisis estático Análisis dinámico Diagrama temporal Conclusiones 1
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MOTIVACIÓN Actualmente está aumentando la demanda en el TLB. El alcance actual de los TLBs no es suficiente para apoyar dicha demanda. Posibles soluciones: Fuerza bruta ? escalar el tamaño del TLB. Inviable!!! Implantar un segundo nivel de TLB (L2). 2
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OBJETIVOS Historia y evolución TLB Análisis estático Análisis dinámico ? implantación TLB L2 3
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MEMORIA VIRTUAL Memoria virtual ? hacer creer a la CPU que cuenta con más MP de la que realmente dispone. Dos tipos de direcciones: Direcciones virtuales ? las que maneja la CPU (programador). Direcciones lógicas ? las que maneja la MP. Se basa en el principio de cercanía. Suele construirse sobre un esquema de paginación. 4
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TLB Problema: Tiempo acceso a TP excesivo. Solución: TLB. Translation Lookaside Buffer Caché pequeña asociativa y de acceso rápido. Almacena traducciones recientes. 5
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TLB: TRADUCCIÓN 6
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CONFIGURACIONES TÍPICAS Tiempo de acierto = 1 ciclo. Típicamente aciertos son > 99%. El fallo debe tratarse de forma rápida. normalmente entre 10-100 ciclos. TLBs son pequeñas ? entre 16 y 64 entradas. MIPS R2000 ? 64 entradas. Pentium Pro ? ITLB = 32 entradas y DTLB = 64 entradas. Tamaño TLB = {32..8192} bytes. VAX 11/780 ? 512 bytes. 7
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CACTI Evalúa las estructuras de memoria implementadas en un microprocesador. Se aplicará para el estudio estático del TLB; área, consumo y tiempo acceso. Devuelve la mejor configuración a partir de una función de optimización. 8
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SIMPLESCALAR Software gratuito que funciona mediante Linux. Funciones creadas en “C”. Etapas = las mismas que un procesador real. Ejecución paso a paso como un procesador real. Entregará datos estadísticos. Formado por un kit de simuladores ? Uso: sim-outorder Formado por varios módulos ? Uso: cache 9
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Benchmarks (SPEC2000) Benchmark: estándar de evaluación para comparar el nivel de rendimiento de componentes y/o sistemas completos en arquitectura de computadoras. El benchmark elegido ha sido SPEC2000. SPECs enteros SPECs punto flotante 10
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MODIFICACIONES CACTI 1) Independizar resultados. 2) Eliminar restricciones en el tamaño del TLB. No soporta tamaños pequeños de TLB. Problema: C/(B*A*Ndbl*Nspd) = 0 para TLBs pequeños ? modificar area.c y time.c 3) Modificar máximo escala integración Soporta sólo hasta 80 nm, se introdujo hasta 90 nm ? modificar leakage.c e io.c 11 11
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PARÁMETROS ESTUDIADOS Tamaño TLB: {256..32768 bytes} Grado de asociatividad: {directa, 2, 4, 8} Tamaño de línea: {32, 64, 128 bytes} Escala de integración: {32, 45, 65, 90 nm} # puertos: {L=1 E=1, L=2 E=1, L=2 E=2, L=4 E=1} 12
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VALORES BASE Asociatividad: 4 Tamaño línea: 64 bytes Escala integración: 45 nm # puertos: L=2, E=1 y L/E=0 # subbancos: 1 13
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ANÁLISIS GRADO ASOCIATIVIDAD: TIEMPO DE ACCESO 14
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ANÁLISIS ESCALA INTEGRACIÓN: TIEMPO DE ACCESO 15
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ANÁLISIS GRADO ASOCIATIVIDAD: ÁREA 16