ingenierÍa informÁtica proyecto final de carrera: anÁlisis tlb
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Autora: Mónica Larruy Carrete [email protected] Tutor: Carlos Molina Clemente [email protected]. INGENIERÍA INFORMÁTICA PROYECTO FINAL DE CARRERA: ANÁLISIS TLB. ÍNDICE. Motivación Objetivos Introducción Infraestructura - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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ÍNDICE
Motivación Objetivos Introducción Infraestructura Análisis estático Análisis dinámico Diagrama temporal Conclusiones
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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).
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ÍNDICE
Motivación Objetivos Introducción Infraestructura Análisis estático Análisis dinámico Diagrama temporal Conclusiones
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OBJETIVOS
Historia y evolución TLB
Análisis estático
Análisis dinámico implantación TLB L2
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ÍNDICE Motivación Objetivos
Introducción• Memoria virtual• TLB
Infraestructura Análisis estático Análisis dinámico Diagrama temporal Conclusiones
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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.
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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.
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TLB: TRADUCCIÓN
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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.
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ÍNDICE Motivación Objetivos Introducción Infraestructura
• CACTI• SimpleScalar• Cargas de trabajo (benchmarks)
Análisis estático Diagrama temporal Análisis dinámico Diagrama temporal Conclusiones
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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.
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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 13
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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
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Nombre Área de aplicación
bzip Compresión
gcc Compilador de lenguaje C
gzip Compresión
mcf Combinatoria
vortex Base de datos orientada a objetos
vpr FPGA
Nombre Área de aplicación
art Reconocimiento de imágenes /redes neuronales
equake Simulación de propagación de ondas sísmicas
mesa Biblioteca de gráficos 3D
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ÍNDICE Motivación Objetivos Introducción Infraestructura
Análisis estático• Modificaciones sobre CACTI• Parámetros y valores estudiados• Análisis de resultados
Análisis dinámico Diagrama temporal Conclusiones 15
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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
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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}
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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
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ANÁLISIS GRADO ASOCIATIVIDAD: TIEMPO
DE ACCESO
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ANÁLISIS ESCALA INTEGRACIÓN: TIEMPO DE
ACCESO
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ANÁLISIS GRADO ASOCIATIVIDAD: ÁREA
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ANÁLISIS ESCALA INTEGRACIÓN: ÁREA
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ANÁLISIS GRADO ASOCIATIVIDAD: CONSUMO
L/E
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ANÁLISIS ESCALA INTEGRACIÓN: CONSUMO L/E
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ÍNDICE Motivación Objetivos Introducción Análisis estático
Análisis dinámico• Modificaciones SimpleScalar• Configuración• Parámetros estudiados• Ejemplo SPEC: bzip
Diagrama temporal Conclusiones
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MODIFICACIONES SIMPLESCALAR
Implementación L2 TLB.
Parametrización L2.
Etapas del pipeline modificadas: fetch, issue y commit.
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CONFIGURACIÓN SIMPLESCALAR
Número de instrucciones ejecutadas
2500 millones. Tamaño total TLBs (DTLB+ITLB) en L1
128, 256, 512, 1024 y 2048 bytes. Tamaño total TLBs en L2
384, 768, 1280, 3072 y 6144 bytes. Grado de asociatividad: directa. Número de líneas variable.
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BZIPT. DE ACCESO (sin L2 vs
con L2)
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BZIPMISS_RATE (sin L2 vs
con L2)
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BZIP:IPC (sin L2 vs con L2)
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ÍNDICE Motivación Objetivos Introducción Análisis estático Análisis dinámico Diagrama temporal Conclusiones
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DIAGRAMA TEMPORAL
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ÍNDICE Motivación Objetivos Introducción Análisis estático Análisis dinámico Diagrama temporal Conclusiones
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CONCLUSIONES
Medir rendimiento TLB tasa de fallos y tiempo medio de acceso.
Estudio estático mejores resultados con tamaños pequeños de TLB.
Estudio dinámico mejores resultados con tamaños grandes de TLB.
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CONCLUSIONES
Tasa de fallos no demuestra la mejora de L2.
IPC y tiempo de acceso remarcan la mejoría con L2.
Introducir L2 supone una mejora entorno al doble que sólo disponiendo de L1.
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GRACIAS POR LA ATENCIÓN