¿Qué es una señorita de escritura?
En el contexto de los sistemas de memoria de la computadora, particularmente los cachés, a escriba la señorita ocurre cuando la CPU (u otro dispositivo) quiere escribir datos a una ubicación de memoria específica, pero esa ubicación actualmente no está presente en el caché .
Aquí hay un desglose:
1. Búsqueda de caché: Cuando la CPU desea escribir en una dirección de memoria específica, primero verifica el caché para ver si una copia del bloque de memoria correspondiente ya se almacena allí.
2. Comparación de etiquetas: El caché utiliza la dirección de memoria para determinar qué línea de caché (si la hay) debe contener los datos solicitados. Luego compara la "etiqueta" asociada con esa línea de caché con la parte relevante de la dirección de memoria. Si las etiquetas coinciden, es un golpe de caché; Si no coinciden, o la línea de caché está vacía, es una falla.
3. Escribir Miss: Si la comparación de la etiqueta falla (lo que significa que los datos no están en la memoria caché), a escriba Miss ocurre.
Impacto en el rendimiento del sistema informático
Write Misses puede afectar significativamente el rendimiento de un sistema informático porque requieren que el sistema recupere los datos requeridos de la memoria principal (RAM), que es mucho más lento que acceder al caché. Aquí está como:
1. Stalling: Cuando ocurre una falla de escritura, la CPU generalmente necesita Stall (Ejecución de pausa). Esto se debe a que la CPU no puede escribir los datos hasta que el bloque de memoria correspondiente se introduzca en el caché.
2. Latencia de acceso a la memoria: Acceder a la memoria principal lleva significativamente más tiempo que acceder al caché. Esta latencia se agrega al tiempo de ejecución general del programa.
3. Reemplazo de línea de caché: Después de recuperar los datos requeridos de la memoria principal, el caché debe hacer espacio para ello. Esto a menudo implica desalojar (eliminar) una línea de caché existente para dejar espacio. La elección de qué línea para desalojar está determinada por la política de reemplazo de caché (por ejemplo, menos recientemente usado - LRU). Si la línea desalojada estaba sucia (modificada), debe volver a escribir a la memoria principal antes de ser desalojada, aumentando aún más la latencia.
4. Mayor tráfico de memoria: Escribir Misses Genere tráfico adicional en el bus de memoria, que es el canal de comunicación entre la CPU y la memoria principal. El aumento del tráfico de memoria puede conducir a la contención y desacelerar aún más el sistema.
En resumen, escribir fallas degrade el rendimiento debido a:
* Se detiene la CPU mientras espera datos de la memoria principal.
* La latencia inherente de acceder a la memoria principal.
* Posibles requisitos de las líneas de caché sucio a la memoria principal antes del desalojo.
* Aumento del tráfico en el bus de memoria.
Estrategias para mitigar el impacto de las fallas de escritura
Se utilizan varias técnicas para minimizar el impacto de las fallas de escritura:
* Tamaños de caché más grandes: Un caché más grande tiene una mayor probabilidad de contener los datos necesarios para una operación de escritura, lo que reduce la probabilidad de una figura de escritura.
* Caches asociativos: Los cachés asociativos permiten colocar un bloque de memoria en cualquiera de varias líneas de caché, lo que reduce la posibilidad de fallas de conflicto (donde múltiples bloques de memoria compiten por la misma ubicación de caché).
* Escribir búferes: Los búferes de escritura son áreas de almacenamiento pequeñas y rápidas que mantienen datos temporalmente que esperan ser escritos en la memoria principal. La CPU puede escribir los datos en el búfer de escritura y continuar procesando mientras el búfer de escritura transfiere asincrónicamente los datos a la memoria principal. Esto oculta parte de la latencia de la memoria principal.
* Caches de escritura vs. escritura:
* Caches de escritura: Cada escritura en el caché también actualiza inmediatamente la memoria principal. Esto simplifica el protocolo de coherencia de caché, pero puede generar un tráfico de memoria significativo.
* Caches de redacción: Las escrituras se realizan inicialmente solo para el caché. La línea de caché está marcada como "sucia". Los datos se vuelven a escribir a la memoria principal solo cuando la línea de caché está desalojada. Esto reduce el tráfico de memoria pero requiere protocolos de coherencia de caché más complejos.
* Cache Preceding: Las técnicas como el hardware o la prevención del software pueden predecir qué datos se necesitarán en el futuro y traerán esos datos de manera proactiva al caché, evitando potencialmente las fallas de escritura.
* localidad de datos: La optimización del código para mejorar la localidad de datos (mantener los datos relacionados juntas en la memoria) puede aumentar las posibilidades de los golpes de caché y reducir la aparición de fallas de escritura.