17: Minnisstigveldi

Question 1

Vinnsluminni (RAM)

Answer 1

RAM (random-access memory) er oftast pakkað sem kubbur

Grunngeymslueining er hólf (cell) (einn biti í hólfi)

– Nokkrir RAM kubbar mynda minni
tölvunnar

Question 2

Tvær útgáfur af RAM:

Answer 2

SRAM (Static RAM)

DRAM (Dynamic RAM)

Question 3

SRAM notað eingöngu í skyndiminni, afhverju ?

Answer 3

Kostnaðurinn er miklu miklu meiri

Question 4

DRAM notað hvar ?

Answer 4

aðalminni, skjáminni

Question 5

Grunnhönnun DRAM hólfs ekki breyst síðan ?

Answer 5

það var fundið upp 1966

Question 6

En hvað hefur breyst í DRAM ?

Answer 6

DRAM kjarnar með betri tengingu og hraðari samskipti

Synchronous DRAM

Double Data-Rate Synchronous DRAM

Question 7

Tenging örgjörva og minnis

Answer 7

Braut (bus) er safn af samhliða vírum sem flytja vistföng, gögn og stýrimerki

Oftast mörg tæki sem tengjast við sömu brautina

Question 8

Hvað er inni í seguldisk?

Answer 8

Armstjóri (actuator)
Armur
Öxull (spindle)
Plötur (platter)
Rafrásir (þar á meðal örgjörvi og minni)
SCSI tengibraut

Question 9

Skipulag seguldiska

Answer 9

Seguldiskar samanstanda af plötum (platters), hver með tveimur yfirborðum

Hvert yfirborð hefur sammiðja hringi, brautir (tracks)

Hver braut hefur geira (sectors), með bil á milli þeirra

Question 10

Skipulag seguldiska

Answer 10

Sömu brautir á öllum plötunum mynda sívalning (cylinder)

Question 11

Geymslurými (capacity) er oftast táknað í

Answer 11

gígabætum (GB) eða terabætum (TB)

Question 12

Meðaltími til að lesa tiltekinn geira er nokkurn veginn:

Answer 12

Taccess = Tavg seek + Tavg rotation + Tavg transfer

Question 13

Staðsetningatími (Tavg seek)

Answer 13

Tími til að staðsetja leshausa yfir sívalningi með réttan geira

Question 14

Snúningstöf (Tavg rotation)

Answer 14

Tími til að bíða eftir að fyrsti biti geirans komi undir leshausinn

Question 15

Flutningstími (Tavg transfer)

Answer 15

Tími til að lesa bitana í geiranum

Question 16

Storkudiskar (SSD)

Answer 16

Síður: 512B til 4KB, blokkir: 32 til 128 síður

Gögn lesin/skrifuð í síðu einingum

Aðeins hægt að skrifa síðu eftir að blokk hennar hefur verið hreinsuð

Blokk skemmist eftir um 100,000 endurteknar skriftir

Question 17

Afköst storkudiska

Answer 17

Runuaðgangur hraðvirkari en slembin aðgangur

Skrift heldur hægvirkari en lestur

Question 18

Kostir SSD

Answer 18

hraðvirkari - losnum við biðtímann

nota minni orku

harðgerðari - þola betur högg

Question 19

Ókostir SSD

Answer 19

Þeir slitna við notkun (aðallega skrift)

Árið 2022 eru SSD um 4−5 sinnum dýrari per bæti en seguldiskar

Stór (>2TB) storkudrif eru mjög dýr

Question 20

Hvað er staðværni og í hverju felst það ?

Answer 20

Lykilinn að því að brúa hraðamuninn á milli örgjörva og minnis er grunneiginleiki forrita sem kallast staðværni (locality)

Question 21

Staðværni lögmál:

Answer 21

Forrit nota mest gögn og skipanir
með vistföng sem eru nálægt þeim sem forritin notuðu nýlega

Question 22

Staðværni í tíma (temporal locality):

Answer 22

Stök sem nýlega voru notuð verða líklega
notuð aftur í náinni framtíð

Question 23

Staðværni í rúmi (spatial locality):

Answer 23

Stök með nálægum vistföngum verða
notuð mikið saman

Question 24

Nokkrir varanlegir eiginleikar vélbúnaðar og hugbúnaðar:

Answer 24

Hraðvirkir geymslumiðlar kosta meira per bæti, hafa minna rými og þurfa
meiri orku (hita!)

Hraðabilið á milli örgjörva og minnis er að breikka

Velskrifuð forrit hafa oftast góða staðværni

Question 25

Hvað er minnisstigveldi (memory hierarchy)

Answer 25

Aðferð til að skipuleggja minnisgeymslur

Question 26

Flýtigeymsla (cache)

Answer 26

Flýtigeymsla: Minna, hraðvirkara geymslutæki sem virkar eins og vinnusvæði fyrir gögn í stærra, hægvirkara geymslutæki

Question 27

Grunnhugmynd í minnisstigveldi:

Answer 27

Fyrir sérhvert k, þá virkar smærra, hraðvirkara tækið á lagi k sem flýtigeymsla fyrir stærra, hægvirkara tækið á lagi k+1

Question 28

Af hverju virka minnisstigveldi?

Answer 28

Vegna staðværni: forrit vinna meira með gögn á lagi k en gögn á lagi k+1 Þannig getur geymslutækið á lagi k+1 verði hægvirkara, og þess vegna stærra og ódýrara per bita

Question 29

Stóra myndin með minnisstigveldi:

Answer 29

Minnisstigveldi býr til mjög stórt minnissvæði sem kostar (næstum því) það sama og ódýra minnið á botninum, en skilar gögnum til forrita með hraða sem er (næstum því) eins og hraði minnisins sem er á toppnum

Question 30

Smellur (hit) :

Answer 30

Beðið um gögn í blokk b Blokk b er í flýtigeymslu: Smellur!

Question 31

Skellur (miss) :

Answer 31

Beðið um gögn í blokk b Blokk b er ekki í flýtigeymslu: Skellur! Náð í blokk b úr minni Blokk b er vistuð í flýtigeymslu

Question 32

Þrjár tegundir skella

Answer 32

Kaldur (skyldu) skellur (compulsory miss) Rýmisskellur (capacity miss) Árekstraskellur (conflict miss)

Question 33

Kaldur (skyldu) skellur (compulsory miss)

Answer 33

Kaldir skellir verða vegna þess að flýtigeymsla byrjar tóm og þetta er fyrsta tilvísun í blokkina (óhjákvæmilegur!)

Question 34

Rýmisskellur (capacity miss)

Answer 34

Gerist þegar mengi virkra blokka (vinnumengi, working set) er stærra en flýtigeymsla

Question 35

Árekstraskellur (conflict miss)

Answer 35

Oftast er aðeins lítið mengi blokka á lagi k+1 sem getur farið í tiltekið blokkarhólf á lagi k Árekstraskellar verða þegar flýtigeymsla á lagi k er nógu stór, en margir virkir gagnahlutir varpast allir í sama blokkarhólfið á lagi k