SCHEDA INFORMATIVA DI UNITÀ

1. SCHEDA INFORMATIVADI UNITÀ

2. Introduzione • Esigenze di memoria per un sistema di calcolo • Dati • Istruzioni • Obiettivi • Raggiungere i migliori compromessi costo/prestazioni per le applicazioni di uso corrente

3. disk Disk Introduzione • Nell’architettura del sistema sono presenti diversi elementi di memoria • A livello funzionale tali sezioni sono organizzate in modo gerarchico Processore Registri Cache Bus Memoria-I/O I/O controller I/O controller I/O controller Memoria Display Network disk CD

4. La memorizzazione delle informazioni • Esigenze • Elaborazione • Archiviazione • Caratteristiche importanti • Velocità, Capacità, Persistenza, Costo • Tecnologie più comuni • Elettronica: veloce, costosa, volatile • Magnetica: lenta, economica, permanente • Ottica: lenta, economica, difficilmente modificabile

5. Obiettivo di progetto • Unire le tecnologie per giungere a una memoria, veloce, capace e persistente a costi di mercato

6. Località dei dati • Località spaziale • se una l’istruzione entra in esecuzione, molto probabilmente ciò avverrà anche per le istruzioni ad essa adiacenti • Motivazione • di solito le istruzioni sono eseguite in sequenza • i salti sono relativamente rari o comunque spesso privilegiano l’esecuzione di un ramo

7. Località delle istruzioni • Località temporale • se un’istruzione entra in esecuzione in un certo istante, molto probabilmente la stessa istruzione sarà rieseguita dopo brevissimo tempo • Motivazione • spesso le istruzioni rieseguite fanno parte di un ciclo, la cui presenza è giustificata solo se esso viene reiterato molte volte • i cicli brevi generalmente sono molto più numerosi di quelli lunghi • se un’istruzione appartenente a un ciclo entra in esecuzione è molto probabile che, entro il tempo di un’iterazione del ciclo, essa venga rieseguita

8. Principio di località dei programmi • Località spaziale e temporale sono indipendenti • Se valgono entrambi, sono riassunti nel principio di località spazio-temporale • se l’istruzione entra in esecuzione, con elevata probabilità dopo poco entrerà in esecuzione una istruzione memorizzata a breve distanza

9. Il principio di località dei programmi • Le istruzioni del programma si possono raggruppare in “blocchi” di istruzioni consecutive • I blocchi sono per esempio i “corpi” dei cicli più interni al programma • se un’istruzione (qualsiasi) di un blocco entra in esecuzione, allora l’intero blocco di istruzioni verrà eseguito • se un blocco (qualsiasi) entra in esecuzione, allora entro breve tempo lo stesso blocco verrà rieseguito

10. Gerarchie di memoria • La memoria viene organizzata in livelli caratterizzati da velocità, dimensioni e costi diversi • I blocchi possono essere trasferiti da un livello inferiore a uno superiore • Cerco di tenere i blocchi di informazione usati più di frequente vicino alla CPU, per ottimizzare i tempi

11. Gerarchie di memoria • Il dimensionamento del numero di livelli e della loro dimensione deriva da analisi quantitative dell’applicazione da eseguire • L’obiettivo della organizzazione gerarchica è fornire la sensazione di una memoria con la velocità del primo livello e la capacità dell’ultimo PROCESSORE Livello 1 Trasferimento blocchi Livello 2 Livello 3

12. Gerarchie di memoria PROCESSORE Velocità costo Memorie elettroniche Livello 1 Trasferimento blocchi Livello 2 Livello 3 Capacità Memoria massa

13. Riepilogo • Esigenze • Ottimizzare costo e prestazioni della memoria • Principio di località • Sono una piccola parte dei dati è rilevante • Organizzazone a livelli • I dati invece acceduti meno frequentemente saranno memorizzati nei livelli inferiori, caratterizzati da capacità più elevate e costi inferiori. • Opportuni meccanismi garantiscono che i blocchi di dati migrino fra i vari livelli della gerarchia al fine di tenere sempre quelli più usati vicini alla CPU

14. SLIDE TEST DI UNITÀ DI AUTOVALUTAZIONE • Rispondere Vero o Falso • Il principio di località vale solo per le istruzioni e non per i dati • L’organizzazione gerarchica della memoria consente di tenere i dati usati più frequentemente vicino alla CPU • Solo le memorie elettroniche possono essere organizzate in modo gerarchico • Sistemi con gerarchie di memoria non consentono di memorizzare permanentemente dei dati, quindi non si prestano a fornire funzioni di archiviazione.

15. Glossario • Località spaziale • Località temporale • Località • Gerarchie di memoria