Virtuális memóriakezelés Gyakorlat 2019. március 28.

2019. március 28.

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 1

Sordekóder

Oszlop-multiplexer Érzékelő erősítők 2^N sor x 2^M oszlop DRAM cellák

Cím

N bit

M bit

1 bit

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 2

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 3

ACTIVATE s Adott sor megnyitása. s a sor száma

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 3

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 3

ACTIVATE s Adott sor megnyitása. s a sor száma READ o Oszlop olvasása, o az oszlop száma

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 3

WRITE o

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 3

ACTIVATE s Adott sor megnyitása. s a sor száma READ o Oszlop olvasása, o az oszlop száma WRITE o Oszlop írása, o az oszlop száma

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 3

WRITE o Oszlop írása, o az oszlop száma PRECHARGE

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 3

ACTIVATE s Adott sor megnyitása. s a sor száma READ o Oszlop olvasása, o az oszlop száma WRITE o Oszlop írása, o az oszlop száma

PRECHARGE Nyitott sor lezárás, jelvezetékek feltöltés.

Nincs paraméter

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 3

WRITE o Oszlop írása, o az oszlop száma

PRECHARGE Nyitott sor lezárás, jelvezetékek feltöltés.

Nincs paraméter REFRESH

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 3

ACTIVATE s Adott sor megnyitása. s a sor száma READ o Oszlop olvasása, o az oszlop száma WRITE o Oszlop írása, o az oszlop száma

PRECHARGE Nyitott sor lezárás, jelvezetékek feltöltés.

Nincs paraméter

REFRESH Megnyit egy sort és utána le is zárja – töltés regenerálás. Nincs paramétere, automatikusan mindig a következ ˝o sort veszi.

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 3

WRITE o Oszlop írása, o az oszlop száma

PRECHARGE Nyitott sor lezárás, jelvezetékek feltöltés.

Nincs paraméter

REFRESH Megnyit egy sort és utána le is zárja – töltés regenerálás. Nincs paramétere, automatikusan mindig a következ ˝o sort veszi.

FCFS

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 3

ACTIVATE s Adott sor megnyitása. s a sor száma READ o Oszlop olvasása, o az oszlop száma WRITE o Oszlop írása, o az oszlop száma

PRECHARGE Nyitott sor lezárás, jelvezetékek feltöltés.

Nincs paraméter

REFRESH Megnyit egy sort és utána le is zárja – töltés regenerálás. Nincs paramétere, automatikusan mindig a következ ˝o sort veszi.

FCFS First Come, First Served

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 3

WRITE o Oszlop írása, o az oszlop száma

PRECHARGE Nyitott sor lezárás, jelvezetékek feltöltés.

Nincs paraméter

REFRESH Megnyit egy sort és utána le is zárja – töltés regenerálás. Nincs paramétere, automatikusan mindig a következ ˝o sort veszi.

FCFS First Come, First Served FR-FCFS

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 3

ACTIVATE s Adott sor megnyitása. s a sor száma READ o Oszlop olvasása, o az oszlop száma WRITE o Oszlop írása, o az oszlop száma

PRECHARGE Nyitott sor lezárás, jelvezetékek feltöltés.

Nincs paraméter

REFRESH Megnyit egy sort és utána le is zárja – töltés regenerálás. Nincs paramétere, automatikusan mindig a következ ˝o sort veszi.

FCFS First Come, First Served

FR-FCFS First Ready, First Come First Served

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 3

FCFS FR-FCFS

Kérések: Kérések:

(3 sor, 8 oszlop) (7 sor, 9 oszlop) (3 sor, 2 oszlop) (3 sor, 8 oszlop) (7 sor, 9 oszlop) (3 sor, 2 oszlop)

Parancsok: parancsok:

PRECHARGE READ 9

ACTIVATE 3 PRECHARGE

READ 8 ACTIVATE 3

READ 2 READ 8

PRECHARGE READ 2

ACTIVATE 7 READ 9

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 4

SDR SDRAM

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 5

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 5

SDR SDRAM Single Data Rate Synchrounos Dynamic Random Access Memory

DDR SDRAM

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 5

DDR SDRAM Double Data Rate Synchrounos Dynamic Random Access Memory

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 5

SDR SDRAM Single Data Rate Synchrounos Dynamic Random Access Memory

DDR SDRAM Double Data Rate Synchrounos Dynamic Random Access Memory

DDR2 SDRAM

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 5

DDR SDRAM Double Data Rate Synchrounos Dynamic Random Access Memory

DDR2 SDRAM DDR-hez képest kétszer nagyobb frekvenciájú küls ˝o órajel.

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 5

SDR SDRAM Single Data Rate Synchrounos Dynamic Random Access Memory

DDR SDRAM Double Data Rate Synchrounos Dynamic Random Access Memory

DDR2 SDRAM DDR-hez képest kétszer nagyobb frekvenciájú küls ˝o órajel.

DDR3 SDRAM

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 5

DDR SDRAM Double Data Rate Synchrounos Dynamic Random Access Memory

DDR2 SDRAM DDR-hez képest kétszer nagyobb frekvenciájú küls ˝o órajel.

DDR3 SDRAM DDR-hez képest négyszer nagyobb frekvenciájú küls ˝o órajel.

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 5

DDR3-2000 DRAM

t_RCDsor megnyitási id ˝o =5 clk t_CASoszlop olvasási id ˝o = 9 clk t_RP (Row) PRECHARGE id ˝o = 4 clk

t_RASkondenzátor töltés regenerálásának minimális ideje Burst méret = 8 adategység

ACT 1

RD 3

RD 9

PRE CH

ACT 2

t_RAS t_RP

t_CAS

t_RCD tCAS

1. burst 2. burst 1 2 3 4 5 6 87 1 2 3 4 5 6 87

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 6

ACT 1

RD 3

RD 9

PRE CH

ACT 2

t_RAS t_RP

t_CAS

t_RCD tCAS

1. burst 2. burst 1 2 3 4 5 6 87 1 2 3 4 5 6 87

Adatolvasás kezdet:

tkésleltetés =t_RP+t_RCD+t_CAS =4+5+9=18 (c) Olvasott adatok átvitellel együtt :

tadatátvitel =burst hossz/2=4. A második olvasás kérés átlapolódóan hajtódik végre!

t=tkésleltetés+4+4.0=26

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 7

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 8

Processz 3.

User terület Processz 2.

User terület Processz 1.

User terület Supervisor

terület

00000000 7FFFF000 80000000

Logikai cím

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 9

A processz

B processz

Present

Fizikai memória

osztott memória

Fix méretű lapok

0

0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 01

1

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 10

lapméret : 2¹²byte azaz 4 Kbyte (L=12) laptábla bejegyzésének a mérete: 8 bit

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 11

virtuális cím: 16 bit (N_V =16) fizikai cím: 15 bit (N_F =15)

lapméret : 2¹²byte azaz 4 Kbyte (L=12) laptábla bejegyzésének a mérete: 8 bit (a) Virtuális cím tagozódás:

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 11

lapméret : 2¹²byte azaz 4 Kbyte (L=12) laptábla bejegyzésének a mérete: 8 bit

(a) Virtuális cím tagozódás: lapszám =N_V −L=4

0 12

15

lapszám eltolás

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 11

virtuális cím: 16 bit (N_V =16) fizikai cím: 15 bit (N_F =15)

lapméret : 2¹²byte azaz 4 Kbyte (L=12) laptábla bejegyzésének a mérete: 8 bit

(a) Virtuális cím tagozódás: lapszám =N_V −L=4

0 12

15

lapszám eltolás

(b) Teljes laptábla mérete ?

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 11

lapméret : 2¹²byte azaz 4 Kbyte (L=12) laptábla bejegyzésének a mérete: 8 bit

(a) Virtuális cím tagozódás: lapszám =N_V −L=4

0 12

15

lapszám eltolás

(b) Teljes laptábla mérete ?

lapszám×1 bejegyzés mérete = 2⁴×1byte = 16 byte

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 11

virtuális cím: 16 bit (N_V =16) fizikai cím: 15 bit (N_F =15)

lapméret : 2¹²byte azaz 4 Kbyte (L=12) laptábla bejegyzésének a mérete: 8 bit (c) Hány lap fér a memóriába?

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 11

lapméret : 2¹²byte azaz 4 Kbyte (L=12) laptábla bejegyzésének a mérete: 8 bit (c) Hány lap fér a memóriába?

2NF

2^L = ²₂¹⁵12 =8 lap

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 11

11-es lap?

valid 1 bit 0:

Keretszám 3 bit

laptábla

1:

2:

3:

4:

5:

6:

7:8:

9:

10:

11:

12:

13:

14:15:

0 ?

1 1

1 1 01

0 0 10 0 0 11 0 1

5 7

? 2

?

?6

?

?

?0 3? 4

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 11

0:

laptábla

1:

2:

3:

4:

5:

6:

7:8:

9:

10:

11:

12:

13:

14:15:

0 ?

1 1

1 1 01

0 0 10 0 0 11 0 1

5 7

? 2

?

?6

?

?

?0 3

?4

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 11

háttértárolón 2-es→6-os keret.

valid 1 bit 0:

Keretszám 3 bit

laptábla

1:

2:

3:

4:

5:

6:

7:8:

9:

10:

11:

12:

13:

14:15:

0 ?

0 ?

1 1 1 1 0 0 00 0 1 11 0 1

5 7 6 2

?

??

?

? 10 3

?4

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 11

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 11

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 11

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 11

(f2) TLB hiba esetén: 1 memória m ˝uvelet kell.

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 11

lapméret : 2¹⁰byte azaz 1 Kbyte (L=10) laptábla bejegyzésének a mérete: 16 bit

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

virtuális cím: 14 bit (N_V =14) fizikai cím: 13 bit (N_F =13)

lapméret : 2¹⁰byte azaz 1 Kbyte (L=10) laptábla bejegyzésének a mérete: 16 bit (a) Virtuális cím tagozódás:

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

lapméret : 2¹⁰byte azaz 1 Kbyte (L=10) laptábla bejegyzésének a mérete: 16 bit

(a) Virtuális cím tagozódás: laptábla bejegyzés száma = (N_V −L)/2=2

0 10

11 12 13

1 szint

2

szint eltolás

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

virtuális cím: 14 bit (N_V =14) fizikai cím: 13 bit (N_F =13)

lapméret : 2¹⁰byte azaz 1 Kbyte (L=10) laptábla bejegyzésének a mérete: 16 bit

(a) Virtuális cím tagozódás: laptábla bejegyzés száma = (N_V −L)/2=2

0 10

11 12 13

1 szint

2

szint eltolás

(b) Összes laptábla mérete ?

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

lapméret : 2¹⁰byte azaz 1 Kbyte (L=10) laptábla bejegyzésének a mérete: 16 bit

(a) Virtuális cím tagozódás: laptábla bejegyzés száma = (N_V −L)/2=2

0 10

11 12 13

1 szint

2

szint eltolás

(b) Összes laptábla mérete ?

1 laptábla mérete = laptábla bej.×1 bejegyzés mérete = 2²×2byte = 8 byte

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

virtuális cím: 14 bit (N_V =14) fizikai cím: 13 bit (N_F =13)

lapméret : 2¹⁰byte azaz 1 Kbyte (L=10) laptábla bejegyzésének a mérete: 16 bit

(a) Virtuális cím tagozódás: laptábla bejegyzés száma = (N_V −L)/2=2

0 10

11 12 13

1 szint

2

szint eltolás

(b) Összes laptábla mérete ?

1 laptábla mérete = laptábla bej.×1 bejegyzés mérete = 2²×2byte = 8 byte

laptábla száma = 1 els ˝o szint ˝u + 4 másod szint ˝u = 5

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

lapméret : 2¹⁰byte azaz 1 Kbyte (L=10) laptábla bejegyzésének a mérete: 16 bit

(a) Virtuális cím tagozódás: laptábla bejegyzés száma = (N_V −L)/2=2

0 10

11 12 13

1 szint

2

szint eltolás

(b) Összes laptábla mérete ?

1 laptábla mérete = laptábla bej.×1 bejegyzés mérete = 2²×2byte = 8 byte

laptábla száma = 1 els ˝o szint ˝u + 4 másod szint ˝u = 5 Összes = 5×8 byte = 40 byte

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

virtuális cím: 14 bit (N_V =14) fizikai cím: 13 bit (N_F =13)

lapméret : 2¹⁰byte azaz 1 Kbyte (L=10) laptábla bejegyzésének a mérete: 16 bit

(c) Optimálisan mennyi a laptáblák által elfoglalt memória?

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

lapméret : 2¹⁰byte azaz 1 Kbyte (L=10) laptábla bejegyzésének a mérete: 16 bit

(c) Optimálisan mennyi a laptáblák által elfoglalt memória?

2 szint ˝u laptábla esetén:

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

virtuális cím: 14 bit (N_V =14) fizikai cím: 13 bit (N_F =13)

lapméret : 2¹⁰byte azaz 1 Kbyte (L=10) laptábla bejegyzésének a mérete: 16 bit

(c) Optimálisan mennyi a laptáblák által elfoglalt memória?

2 szint ˝u laptábla esetén: 2×8 byte = 16 byte.

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

lapméret : 2¹⁰byte azaz 1 Kbyte (L=10) laptábla bejegyzésének a mérete: 16 bit

(c) Optimálisan mennyi a laptáblák által elfoglalt memória?

2 szint ˝u laptábla esetén: 2×8 byte = 16 byte.

1 szint ˝u laptábla esetén:

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

virtuális cím: 14 bit (N_V =14) fizikai cím: 13 bit (N_F =13)

lapméret : 2¹⁰byte azaz 1 Kbyte (L=10) laptábla bejegyzésének a mérete: 16 bit

(c) Optimálisan mennyi a laptáblák által elfoglalt memória?

2 szint ˝u laptábla esetén: 2×8 byte = 16 byte.

1 szint ˝u laptábla esetén: 16×2 byte = 32 byte.

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

lapméret : 2¹⁰byte azaz 1 Kbyte (L=10) laptábla bejegyzésének a mérete: 16 bit (d) Hány lap fér a memóriába?

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

virtuális cím: 14 bit (N_V =14) fizikai cím: 13 bit (N_F =13)

lapméret : 2¹⁰byte azaz 1 Kbyte (L=10) laptábla bejegyzésének a mérete: 16 bit

(d) Hány lap fér a memóriába? N_F =13,L=10 tehát keretek azonosítására 3 bit marad, aza 2³=8?

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

címfordításhoz TLB hiba, ill. TLB találat esetén?

TLB hiba esetén: 2

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

TLB találat esetén: 0

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 12

valid: cím:

00: 1

01: 1

10: 1

11: 1

valid: lap: keret: kor:

1 8 6 3

1 12 0 2

0 ? ? 4

1 1 7 1

valid: keret:

00: 0 ?

01: 1 1

10: 0 ?

11: 0 ?

valid: keret:

00: 1 6

01: 0 ?

10: 0 ?

11: 0 ?

valid: keret:

00: 1 5

01: 1 7

10: 1 4

11: 1 2

valid: keret:

00: 1 0

01: 1 3

10: 0 ?

11: 0 ?

1 lépés 13 Lap (1101)

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 13

11: 1 1 1 7 2

valid: keret:

00: 0 ?

01: 1 1

10: 0 ?

11: 0 ?

valid: keret:

00: 1 6

01: 0 ?

10: 0 ?

11: 0 ?

valid: keret:

00: 1 5

01: 1 7

10: 1 4

11: 1 2

valid: keret:

00: 1 0

01: 1 3

10: 0 ?

11: 0 ?

1 lépés 12 Lap (1100)

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 14

valid: cím:

00: 1

01: 1

10: 1

11: 1

valid: lap: keret: kor:

1 8 6 4

1 12 0 1

1 13 3 2

1 1 7 3

valid: keret:

00: 0 ?

01: 1 1

10: 0 ?

11: 0 ?

valid: keret:

00: 1 6

01: 0 ?

10: 0 ?

11: 0 ?

valid: keret:

00: 1 5

01: 1 7

10: 1 4

11: 1 2

valid: keret:

00: 1 0

01: 1 3

10: 0 ?

11: 0 ?

3 lépés 7 Lap (0111)

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 15

11: 1 0 ? ? 4

valid: keret:

00: 0 ?

01: 1 1

10: 0 ?

11: 1 7

valid: keret:

00: 1 6

01: 0 ?

10: 0 ?

11: 0 ?

valid: keret:

00: 1 5

01: 0 ?

10: 1 4

11: 1 2

valid: keret:

00: 1 0

01: 1 3

10: 0 ?

11: 0 ?

5 lépés 2 Lap (0010)

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 16

valid: cím:

00: 1

01: 1

10: 1

11: 1

valid: lap: keret: kor:

1 7 7 2

1 2 4 1

0 ? ? 3

0 ? ? 4

valid: keret:

00: 0 ?

01: 1 1

10: 0 ?

11: 1 7

valid: keret:

00: 1 6

01: 0 ?

10: 0 ?

11: 0 ?

valid: keret:

00: 1 5

01: 0 ?

10: 1 4

11: 1 2

valid: keret:

00: 1 0

01: 1 3

10: 0 ?

11: 0 ?

6 lépés 13 Lap (1101)

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 17

11: 1 0 ? ? 4

valid: keret:

00: 0 ?

01: 1 1

10: 0 ?

11: 1 7

valid: keret:

00: 1 6

01: 0 ?

10: 0 ?

11: 0 ?

valid: keret:

00: 1 5

01: 0 ?

10: 1 4

11: 1 2

valid: keret:

00: 1 0

01: 1 3

10: 0 ?

11: 0 ?

6 lépés után vége

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 18

valid: cím:

00: 1

01: 1

10: 1

11: 1

valid: lap: keret: kor:

1 7 7 3

1 2 4 2

1 13 3 1

0 ? ? 4

valid: keret:

00: 0 ?

01: 1 1

10: 0 ?

11: 1 7

valid: keret:

00: 1 6

01: 0 ?

10: 0 ?

11: 0 ?

valid: keret:

00: 1 5

01: 0 ?

10: 1 4

11: 1 2

valid: keret:

00: 1 0

01: 1 3

10: 0 ?

11: 0 ?

6 lépés után vége TLB találat:

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 18

11: 1 0 ? ? 4

valid: keret:

00: 0 ?

01: 1 1

10: 0 ?

11: 1 7

valid: keret:

00: 1 6

01: 0 ?

10: 0 ?

11: 0 ?

valid: keret:

00: 1 5

01: 0 ?

10: 1 4

11: 1 2

valid: keret:

00: 1 0

01: 1 3

10: 0 ?

11: 0 ?

6 lépés után vége TLB találat: 1

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 18

valid: cím:

00: 1

01: 1

10: 1

11: 1

valid: lap: keret: kor:

1 7 7 3

1 2 4 2

1 13 3 1

0 ? ? 4

valid: keret:

00: 0 ?

01: 1 1

10: 0 ?

11: 1 7

valid: keret:

00: 1 6

01: 0 ?

10: 0 ?

11: 0 ?

valid: keret:

00: 1 5

01: 0 ?

10: 1 4

11: 1 2

valid: keret:

00: 1 0

01: 1 3

10: 0 ?

11: 0 ?

6 lépés után vége TLB találat: 1

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 18

11: 1 0 ? ? 4

valid: keret:

00: 0 ?

01: 1 1

10: 0 ?

11: 1 7

valid: keret:

00: 1 6

01: 0 ?

10: 0 ?

11: 0 ?

valid: keret:

00: 1 5

01: 0 ?

10: 1 4

11: 1 2

valid: keret:

00: 1 0

01: 1 3

10: 0 ?

11: 0 ?

6 lépés után vége TLB találat: 1 Laphiba:

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 18

00: 1

01: 1

10: 1

11: 1

1 7 7 3

1 2 4 2

1 13 3 1

0 ? ? 4

valid: keret:

00: 0 ?

01: 1 1

10: 0 ?

11: 1 7

valid: keret:

00: 1 6

01: 0 ?

10: 0 ?

11: 0 ?

valid: keret:

00: 1 5

01: 0 ?

10: 1 4

11: 1 2

valid: keret:

00: 1 0

01: 1 3

10: 0 ?

11: 0 ?

6 lépés után vége TLB találat: 1 Laphiba: 1

Izsó Tamás Virtuális memóriakezelés/ 18