KIẾN TRÚC MÁY TÍNH: Bộ nhớ - phân cấp bộ nhớ

Một trong những điều quan trọng được quan tâm nhất trong sự hiểu biết khả năng hiệu suất của bộ nhớ hiện đại là bộ nhớ phân cấp. Không phải tất cả các bộ nhớ đều được tao ra ngang nhau, 1 số kém hiệu quả hơn và rẻ hơn. Để giải quyết sự chênh lệch này, máy tính ngày nay kết hợp các kiểu bộ nhớ để cung cấp hiệu suất cao nhất với giá thành ít nhất. Cách tiếp cận này được gọi là bộ nhớ phân cấp. Bộ nhớ càng nhanh thì càng đắt. Bằng việc sử...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH: Bộ nhớ - phân cấp bộ nhớ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH ET4270 TS. Nguyễn Đức Minh [Adapted from Computer Organization and Design, 4th Edition, Patterson & Hennessy, © 2008, MK] [Adapted from Computer Architecture lecture slides, Mary Jane Irwin, © 2008, PennState University] Chương 4. Bộ nhớ - Phân cấp bộ nhớ 1 SET-HUST, 22/03/2011 Tổ chức lớp Số tín chỉ 3 (3-1-1-6) Giảng viên TS. Nguyễn Đức Minh Văn phòng C9-401 Email minhnd1@gmail,com Website https://sites.google.com/site/fethutca/home Computer Org and Design, 3rd Ed., Patterson &Hennessy, ©2007 Sách Digital Design and Computer Architecture, David Money Harris Thí nghiệm 3 bài Bài tập Theo chương, đề bài xem trên trang web Giới thiệu 2 HUST-FET, 17/04/2011 Điểm số Điều kiện thi Lab Bài thi giữa kỳ 30% Bài tập (Tối đa 100 điểm) 20% Tiến trình 10% Tối đa: 100 điểm, Bắt đầu: 50 điểm Tích lũy, trừ qua trả lời câu hỏi trên lớp và đóng góp tổ chức lớp Bài thi cuối kỳ 70% Giới thiệu 3 HUST-FET, 17/04/2011 Lịch học Thời gian:  Từ 14h00 đến 17h20  Lý thuyết: 11 buổi x 135 phút / 1 buổi  Bài tập: 4 buổi x 135 phút / 1 buổi  Thay đổi lịch (nghỉ, học bù) sẽ được thông báo trên website  trước 2 ngày Giới thiệu 4 HUST-FET, 17/04/2011 Tổng kết chương 3 Tất cả các bộ xử lý hiện đại đều dùng pipeline để tăng  hiệu suất (CPI=1 và đồng hồ nhanh - fc lớn)  Tốc độ đồng hồ pipeline bị giới hạn bởi giai đoạn pipeline chậm nhất – thiết kế pipeline cân bằng là rất quan trọng  Cần phát hiện và giải quyết xung đột trong pipeline Xung cấu trúc – giải quyết: thiết kế pipeline đúng  Xung đột dữ liệu  - Dừng (ảnh hưởng CPI) - Chuyển tiếp (cần phần cứng hỗ trợ) Xung đột điều khiển – đặt phần cứng quyết định rẽ nhánh lên các  trạng thái đầu trong pipeline - Dừng (ảnh hưởng CPI) - Rẽ nhánh chậm (cần hỗ trợ của trình dịch) - Dự đoán rẽ nhánh tĩnh và động (cần phần cứng hỗ trợ) Xử lý ngắt trong pipeline phức tạp  5 HUST-FET, 17/04/2011 Nhắc lại: Các thành phần cơ bản của máy tính Processor Devices Control Input Memory Datapath Output Memory Main Cache Secondary Memory (Disk) Chương 4. Bộ nhớ - Phân cấp bộ nhớ 6 SET-HUST, 22/03/2011 Nội dung Phân cấp bộ nhớ trong máy tính  Mục đích  Tính khả thi  Processor Devices Bộ đệm cơ bản  Control Input Memory Nguyên lý  Cấu trúc  Datapath Output Hoạt động  Hiệu năng  Phương pháp tăng hiệu năng  Cache Memory Bộ đệm kết hợp Main  Secondary Memory (Disk) Bộ đệm đa mức  Bộ nhớ ảo  Chương 4. Bộ nhớ - Phân cấp bộ nhớ 7 SET-HUST, 22/03/2011 Processor-Memory Performance Gap µProc 55%/year 10000 (2X/1.5yr) “Moore’s Law” 1000 Performance Processor-Memory 100 Performance Gap (grows 50%/year) 10 DRAM 7%/year (2X/10yrs) 1 1980 1984 1988 1992 1996 2000 2004 Year Chương 4. Bộ nhớ - Phân cấp bộ nhớ 8 SET-HUST, 22/03/2011 “Bức tường bộ nhớ” Chênh lệch tốc độ bộ xử lý và RAM động tiếp tục tăng  1000 ...