Παράδειγμα 1o
Πρώτα, ας δούμε την επίδραση στον επεξεργαστή που έχει η ανάγνωση μιας σελίδας δίσκου κατευθείαν στην κρυφή μνήμη. Ας κάνουμε τις ακόλουθες υποθέσεις:
- Κάθε σελίδα έχει μέγεθος 16 Κb και το μέγεθος του μπλοκ της κρυφής μνήμης είναι 64 bytes.
- Οι διευθύνσεις που αντιστοιχούν στη νέα σελίδα δεν είναι στην κρυφή μνήμη.
- Η CPU δεν θα προσπελάσει κανένα από τα δεδομένα της νέας σελίδας.
- Το 95% των μπλοκ που είχαν μετατοπισθεί από την κρυφή μνήμη θα διαβασθούν για εισαγωγή πάλι, και κάθε το καθ' ένα θα προκαλέσει ένα σφάλμα κρυφής μνήμης (cache miss).
- Η κρυφή μνήμη είναι τύπου υστεροεγγραφής (write-back) και κατά μέσο όρο το 50% των μπλοκ είναι χαλασμένα (εννοούμε δηλαδή ότι περιέχουν δεδομένα που έχουν μεταβληθεί και είναι πλέον χωρίς σημασία).
- Το σύστημα Ι/Ο τοποθετεί σε ενδιάμεση μνήμη ένα γεμάτο μπλοκ κρυφής μνήμης πριν να γράψει στη κρυφή μνήμη (διαδικασία που καλείται παρεμβολή ταχείας σύγκρισης – speed-matching buffer -, η οποία συντονίζει το εύρος ζώνης μετάδοσης μεταξύ του συστήματος Ι/Ο και της μνήμης).
- Οι προσπελάσεις και τα σφάλματα είναι απλωμένα ομοιόμορφα σε όλα τα μπλοκ της κρυφής μνήμης.
- Δεν υπάρχει άλλη παρεμβολή μεταξύ της CPU και των Ι/Ο για τις υποδοχές της κρυφής μνήμης.
- Υπάρχουν 15.000 σφάλματα κρυφής μνήμης για κάθε εκατομμύριο κύκλους ρολογιού, όταν δεν υπάρχουν λειτουργίες Ι/Ο.
- Η ποινή για το σφάλμα κρυφής μνήμης είναι 30 κύκλοι ρολογιού, και άλλοι 30 κύκλοι για την εγγραφή του μπλοκ, εάν αυτό ήταν χαλασμένο.
Απάντηση
Κάθε σελίδα γεμίζει 16384/64, δηλαδή 256 μπλοκ. Οι συναλλαγές Ι/Ο δεν προκαλούν σφάλμα κρυφής μνήμης από μόνες τους διότι μεταφέρονται ολόκληρα μπλοκ κρυφής μνήμης. Παρ' όλα αυτά, μετατοπίζουν μπλοκ που υπήρχαν ήδη στην κρυφή μνήμη. Εάν τα μισά από τα μετατοπισμένα μπλοκ είναι χαλασμένα χρειάζονται 128*30 κύκλοι ρολογιού για να ξαναγραφούν στην μνήμη. Υπάρχουν επίσης λάθη από το 95% των μετατοπισμένων από την κρυφή μνήμη μπλοκ επειδή προσπελαύνονται αργότερα, έτσι προστίθενται ακόμη 95%*256, δηλαδή 244 απώλειες. Αφού αυτά τα δεδομένα ήταν τοποθετημένα στην κρυφή μνήμη από το σύστημα Ι/Ο, όλα αυτά τα μπλοκ είναι χαλασμένα και θα χρειασθεί να ξαναγραφούν όταν αντικατασταθούν. Ετσι, το σύνολο είναι κατά μέσο όρο 128*30 + 244*60 περισσότεροι κύκλοι ρολογιού από το αρχικό 1.000.000 + 7500*30 + 7500*60. Αυτό προκαλεί μια μείωση στην απόδοση κατά 1% :
128*30
+ 244*60
18.480
----------------------------------------
= ---------------------- = 0,011
1.000.000
+ 7500*30 + 7500*60 1.675.000 
