Asignatura 8: Caché

 Elementos de diseño de caché

Tamaño de caché: 

Entre más grande es el tamaño de caché, mayor es el número de puertas implicadas en direccionar el caché, por lo que son ligeramente más lentas. 

Función de correspondencia: 

Debido a que existen menos líneas de caché que bloques de memoria principal, es necesario un algoritmo para hacer corresponder los bloques de memoria principal a las líneas de caché. Las técnicas son: Directa, Asociativa y Asociativa por conjuntos. 

Algoritmo de sustitución: 

Para conseguir alta velocidad de comunicación es necesario que los algoritmos sean implementados en hardware. Los algoritmos que hay son: Utilizado menos recientemente (LRU, Least-Recently Used), Primero en entrar, primero en salir (FIFO, First-In, First-Out), Utilizado menos frecuentemente (LFU, Least-Frecuently Used). 

Política de escritura: 

Tiene dos panoramas: Si un bloque antiguo en la caché no debe ser modificado, puede sobrescribirse con el nuevo bloque sin necesidad de actualizar el antiguo. Y el otro panorama es: Si se ha realizado por lo menos una operación de escritura sobre una palabra de la línea correspondiente de caché, entonces la memoria principal debe ser actualizada, rescribiendo la línea de caché en el bloque de memoria antes de transferir el nuevo bloque. 

Número de cachés: 

Existen dos aspectos de diseño: número de niveles de caché y, usar cachés unidas a cachés separadas.

Por ejemplo, algunas características de la caché en procesadores serian:

Elementos de Diseño de CachéAMD Ryzen Threadripper 3960XAMD Ryzen 9 5900XIntel Core i9-10980XE
Tamaño de Caché128 MBCaché L2=6 MB Caché L3=64 MB24.75 MB
Número de Cachés3 niveles de caché3 niveles de caché3 niveles de caché

Caché Multinivel:

Cachés multinivel. - caché on-chip, reduce la actividad del bus externo del procesador, de esta forma se reduce el tiempo de ejecución y se incrementan las prestaciones globales del sistema. Cuando la instrucción se encuentra en la caché del procesador, se elimina el acceso al bus, de esta forma el bus queda libre para realizar otras transferencias. 

Dos características de diseño de las cachés multinivel:

  • Primero. - Para caché L2.- algunos diseños no usan el bus del sistema para las transferencias entre el procesador y la caché L2, utilizan un camino de datos alterno, y, se reduce el tráfico en el bus de sistema.
  • Segundo. - Al reducir las dimensiones de componentes del procesador, se puede incluir en el procesador el nivel L2 de caché, por consiguiente, se mejora las prestaciones globales del sistema.
 

Bibliografía:

Anónimo. (2019). Procesador AMD Ryzen Threadripper 3960X - 3.8 GHz - 24 Núcleos - Socket TRX4 - 128 MB Caché - 280W. 1 de octubre de 2021, de intercompras.com Sitio web: https://intercompras.com/p/procesador-amd-ryzen-threadripper-3960x-ghz-nucleos-socket-trx4-mb-cache-183403

Anónimo. (2021). Procesadores AMD Ryzen™ 9 5900X para computadoras de escritorio. 1 de octubre de 2021, de amd.com Sitio web: https://www.amd.com/es/products/cpu/amd-ryzen-9-5900x

intel. (2020). Procesador Intel® Core™ i9-10980X Extreme Edition. 1 de octubre de 2021, de ark.intel.com Sitio web: https://ark.intel.com/content/www/es/es/ark/products/198017/intel-core-i910980xe-extreme-edition-processor-24-75m-cache-3-00-ghz.html

Dr Enrique Espinoza. (2018). Elementos de diseño de memoria caché. 1 de octubre de 2021, de Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo Sitio web: https://repository.uaeh.edu.mx/bitstream/bitstream/handle/123456789/14432/element os_cache.pdf?sequence=1&isAllowed=y



Enlace al archivo de Drive aquí.

 


Comentarios

Publicar un comentario

Entradas más populares de este blog

Asignatura 3: La máquina de von Neumann

Cuestionario  1. ¿Qué problema detecta Neumann en la ENIAC?  Que era muy tedioso tener que cargar y modificar programas para el ENIAC.  2. ¿Cuál sistema de numeración utilizaba la ENIAC y cual la IAS?  Sistema binario  3. ¿A qué se refiere el concepto de “programa almacenado”?  Conjunto de instrucciones de máquina almacenadas en la memoria principal de un ordenador que determinan su comportamiento.  4. ¿Qué características tiene la máquina IAS?  Una memoria principal que almacena tanto datos como instrucciones, una unidad aritmético - lógica (ALU) capaz de hacer operaciones con datos binarios, una unidad de control que interpreta las instrucciones de memoria y provoca su ejecución y un equipo de entrada salida (E/S) dirigido por la unidad de control.  5. ¿Cuáles son los componentes principales de la máquina IAS?  Unidad aritmética lógica, unidad de memoria, unidad de entrada, unidad de salida, interfaces, unidad de control y la unida...
Leer más

Asignatura 2: Arquitectura de von Neumann y Harvard

Arquitecturas:  Arquitectura de von Neumann  La arquitectura von Neumann es un diseño teórico para que una computadora pueda tener un programa almacenado internamente, sirviendo como base para casi todas las computadoras que actualmente se realizan.  Una máquina von Neumann consiste en una unidad central de procesamiento, la cual tiene incluidas una unidad aritmética lógica y una unidad de control, además una memoria principal, almacenamiento secundario y dispositivos de entrada/salida. Esta arquitectura asume que todo cálculo extrae los datos de la memoria, los procesa y luego los envía de regreso a la memoria.  Debido a que no se puede acceder a la memoria de los datos y a la del programa a la vez, la arquitectura von Neumann es propensa a cuellos de botella y a que se debilite el rendimiento del computador.  Los cachés múltiples y los cachés proxy pueden reducir el flujo de datos desde los chips del procesador a los diferentes dispositivos. Debido a q...
Leer más

Asignatura 6: Codificación de caracteres

 Normas de codificación de caracteres:  La codificación de caracteres (character encoding) es el método que permite convertir un carácter de un lenguaje natural (alfabeto) en un símbolo de otro sistema de representación, como un número, un símbolo o una secuencia de pulsos eléctricos en un sistema electrónico, aplicando una serie de normas o reglas de codificación. Las normas de codificación más importantes son:  ASCII:  El conjunto de caracteres ASCII publicado por el ANSI (American National Standard Code for Information Interchange) como estándar en 1967, se diseñó en un principio utilizando solamente 7 bits, para dejar el octavo bit para la paridad (control de errores), por lo que solamente puede representar 128 caracteres, suficientes para incluir mayúsculas y minúsculas del abecedario inglés, además de cifras, puntuación y algunos caracteres de control. Por ejemplo, la letra ‘A’ en binario de acuerdo con el código ASCII quedaría: 0100 0001.  ISO 20...
Leer más