Speicherhierarchie und Leistung

Was geschieht im Allgemeinen mit der Trefferzeit, wenn die Cache-Kapazität erhöht wird, und welche Begründung ist richtig?

  1. ASie wird kürzer, weil bei mehr gespeicherten Daten weniger Suchzeit anfällt
  2. BSie bleibt gleich, weil die Trefferzeit allein durch die Zeilengröße bestimmt wird
  3. CSie wird tendenziell länger, weil Leitungen und Auswahlschaltungen größer werden
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Antwort: C. Sie wird tendenziell länger, weil Leitungen und Auswahlschaltungen größer werden

Ein größerer Cache senkt die Miss-Rate, doch das Zellenfeld wird größer und die Leitungen länger, und auch die Schaltungen für Indexauswahl und Ausgabeauswahl werden größer, sodass die Trefferzeit tendenziell länger wird. Deshalb wird L1 mit einigen zehn KB klein gehalten, und große Kapazität wird mit mehrstufigen Konfigurationen in L2 und L3 bereitgestellt. Die Trefferzeit wird nicht kürzer und auch nicht allein durch die Zeilengröße bestimmt. Die Kapazität wird im Ausgleich zwischen Miss-Rate und Trefferzeit festgelegt.

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Weitere Fragen zu Speicherhierarchie und Leistung

  1. Warum wird das Durchlaufen der obigen verketteten Liste tendenziell deutlich langsamer als das Lesen eines Arrays mit gleich vielen Elementen?
  2. Pro Miss wird eine 64-Byte-Zeile gelesen, die Wartezeit auf den Hauptspeicher beträgt 100 ns; kann nur ein Miss gleichzeitig bearbeitet werden, bleibt die Lesebandbreite bei etwa 0,64 GB/s. Wie hoch wird die Bandbreite ungefähr, wenn 10 Misses gleichzeitig bearbeitet werden können (andere Einschränkungen seien nicht vorhanden)?
  3. Was ist der Hauptvorteil von Stores, die den Cache umgehen (Non-Temporal Stores), wenn große Datenmengen geschrieben werden, die danach vorerst nicht wieder gelesen werden?
  4. Wie hoch ist die Miss-Rate, wenn die Trefferrate des Caches 95 % beträgt?
  5. Welches Verfahren sendet beim Laden einer Miss-Zeile aus dem Hauptspeicher zuerst das von der CPU benötigte Wort und den Rest später?

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