Структурированный подход.

Моделирование БП типа кэш.

При изучении тракта оперативная память (ОП) - БП - центральный процессор (ЦП) нужно решить: какой способ отображения использовать, размер блока, количество блоков, алгоритм замещения, дисциплина обновления ОП.

В качестве критериев оптимальности могут быть использованы разные показатели. Например, время выполнения команды, программы, объем оборудования. Рассмотрим первый критерий. При выполнении команды существует несколько этапов ее выполнения, на каждом из которых тратится время. Нас интересуют этапы, связанные с обращениями к ОП. При выполнении команды может произойти не одно обращение к памяти. Рассмотрим этап, связанный с выборкой команды. Для простоты будем считать, что время выполнения команды и будет выборка ее из памяти. За командой мы сначала обращаемся к БП. Но при этом может быть «успех» или «неуспех». Введем частоту (вероятность) «неуспеха» P, тогда с вероятностью 1-Р время выборки команды равно времени обращения к БП (Т_БП), а с вероятность Р время выборки команды равно сумме времен обращения к БП и ОП (Т_БП+Т_ОП) следовательно, можно найти средне время выполнения команды:

Т=(1-Р)*Т_БП+Р*(Т_БП+Т_ОП)=Т_БП+Р*Т_ОП

Определение. Обратная величина (1/Т) называется производительностью. Она показывает, сколько команд выполняется в единицу времени.

ПР=1/Т=1/ Т_БП+Р*Т_ОП

При увеличении вероятности «неуспеха» происходит резкое падение производительности. Оценим его: пусть Т_БП=1; Т_ОП=10; Р=0.1, то ПР=1/2*Т_БП - уменьшилась в два раза, следовательно, от вероятности промаха зависит производительность.

Рассмотрим параметры, которые оказывают влияние на вероятность промаха. Если это влияние слабое, тогда параметр является несущественным и при моделировании его можно исключить. Если же наоборот, то этот параметр - существенный и носит название атрибут.

Структурированный подход.

При создании модели этого тракта необходимо рассмотреть две модели: модель работы БП и модель работы рабочей нагрузки.

Во время выполнения программы происходит обращение за командами или за данными. В связи с этим можно говорить, что существует поток команд и данных или говорят, что существует рабочая нагрузка. Нас интересует адресная трасса - номера ячеек, к которым происходит обращение, следовательно, существует проблема задания адресной трассы при моделировании тракта ОП - БП - ЦП. Адресную трассу можно задать, используя структурированный подход. Все операторы можно разбить на следующие классы:

- операторы следования;

- операторы перехода;

- операторы цикла.

Существует доказательство, что все операторы могут быть сведены к выше перечисленным операторам. В результате получим, что адресная трасса примет вид:

(i,i+1), если i-ый оператор является оператором следования;

(i,i+k), если i-ый оператор - безусловный переход вперед;

(i,..,i+l,i,...,i+l,...,i,...,i+l) (r раз), если i-ый оператор - оператор цикла.

Получившаяся рабочая нагрузка обусловлена только наличием команд. Реальная программа состоит из комбинации этих объектов.

Лекция №2