Clase 19 y 20 - Memoria Cache - Pontificia Universidad...

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Unformatted text preview: Pontificia Universidad Cat´olica de Chile Escuela de Ingenier´ ıa Departamento de Ciencia de la Computaci´on IIC2343 Arquitectura de Computadores Segundo Semestre 2010 Clase 19 y 20: Memoria Cach´ e c circlecopyrt Alejandro Echeverr´ ıa 1. Motivaci´on En la mayor´ ıa de los computadores modernos, la CPU no se comunica directamente con la memoria principal, sino con una memoria m´ as r´ apida y de menor tama˜no denominada memoria cach´ e. A continuaci´ on se explica porqu´ e se utilizan las memorias cach´ es y como funcionan. 2. Jerarqu´ ıa de Memoria La memoria principal de un computador juega un rol fundamental, ya que ser´ a en ´ esta donde se almacenen tanto los datos como las instrucciones de los programas y por tanto la CPU deber´ a co- municarse continuamente con est´ a para efectuar sus operaciones. Una memoria ideal ser´ ıa una con una gran capacidad de almacenamiento, que nos permita almacenar muchos datos al mismo tiempo, y con una velocidad de acceso muy r´ apida, que permita que la CPU pueda obtener la informaci´ on r´ apidamente, sin perder mucho tiempo de procesamiento. El problema es que dadas las tecnolog´ ıas que existen en la actualidad, hay un trade-off entre la velocidad y la capacidad de una memoria: para un costo fijo, una memoria muy r´ apida puede tener solo una capacidad limitada de almace- namiento, y una memoria de mucha capacidad ser´ a de una velocidad reducida. Si ocup´ aramos solo la memoria m´ as r´ apida, el costo de tener capacidades altas de almacenamiento ser´ ıa demasiado; si ocup´ aramos solo la memoria de gran capacidad la velocidad ser´ ıa demasiado baja. La soluci´on a este problema es utilizar una combinaci´ on de memorias de distinto tipo, en lo que se denomina la jerarqu´ ıa de memoria de un computador. La jerarqu´ ıa de memoria de un computador se basa en el uso de diversos niveles de memoria, cada uno de los cuales ocupa una tec- nolog´ ıa distinta, aprovechando las ventajas de cada tecnolog´ ıa: para almacenar mucha informaci´ on se utilizan tecnolog´ ıas que tienen un costo bajo por GB, como los discos mag´ eticos; para acced- er r´ apidamente a informaci´ on se utilizan tecnolog´ ıas electr´ onicas de r´ apido acceso, como SRAM (static RAM); para niveles intermedios se utilizan tecnolog´ ıas con velocidades de acceso y costos intermedios, como DRAM (dynamic RAM). La jerarqu´ ıa de memoria comienza a partir de la CPU, la cual tendr´ a acceso al primer nivel de memoria, el cual ser´ a r´ apido, pero de poca capacidad. En el siguiente nivel, existir´ a una memoria de segundo nivel, la cual tendr´ a una velocidad menor, pero mayor capacidad. La memoria del primer nivel, entonces, ser´ a un subconjunto de la memoria del segundo nivel. En el tercer nivel se repite el proceso, est´ a vez con una siguiente memoria cada vez m´ as lenta pero de mayor capacidad. Los 1 niveles puede continuar mientras sea necesario, pero en la pr´actica los computadores modernos se...
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