Organización y Gestión de la Memoria en Sistemas Multiprocesador

Organización y Gestión de la Memoria en Sistemas Multiprocesador

Conexiones de Memoria Cache en Sistemas Multiprocesador

Ventajas de la Conexión Tipo Bus

La conexión tipo bus para memorias caché en sistemas multiprocesadores (o multicores) es la más utilizada actualmente debido a sus ventajas sobre otros tipos de conexiones. Principalmente, permite el uso de caché L2 de manera estándar, lo que reduce los costes. Además, al igual que en la conexión multipuerto, la ocupación del bus principal es baja.

Vecindad Espacial y Temporal

Vecindad Espacial

En el contexto de almacenamiento en computadores, la vecindad espacial se refiere a la probabilidad de que las localizaciones de memoria cercanas a una localización recientemente referenciada sean también referenciadas pronto.

Vecindad Temporal

La vecindad temporal, por otro lado, indica que si una posición de memoria es referenciada en un momento dado, es altamente probable que esa misma ubicación sea referenciada nuevamente en un futuro cercano.

TLB y Memoria Virtual

TLB (Buffer de Traducción Anticipada)

La TLB es una memoria caché especial para los elementos de la tabla de páginas (TP). También se conoce como buffer de traducción anticipada. Su funcionamiento es similar al de una memoria caché convencional, almacenando las entradas de la TP a las que se ha accedido recientemente. Generalmente, la TLB utiliza una correspondencia totalmente asociativa, lo que significa que una entrada de la TP puede ubicarse en cualquier posición del TLB.

Memoria Virtual

La memoria virtual es una técnica de gestión de memoria que permite al sistema operativo disponer de una cantidad de memoria mayor a la físicamente disponible, tanto para el software de usuario como para sí mismo.

Las dos ventajas principales que introduce la memoria virtual son:

• Unidades lógicas para el programador: Simplifica la gestión de memoria para los programadores.
• Eficiencia en la gestión de memoria principal (Mp): Permite un uso más eficiente de la memoria física.

Diferencias entre DRAM y SRAM

SRAM

En la SRAM (Static RAM), los datos se almacenan utilizando el estado de una celda de memoria compuesta por seis transistores. La SRAM se utiliza frecuentemente como memoria caché para el procesador (CPU) debido a su velocidad.

DRAM

La DRAM (Dynamic RAM) almacena los datos utilizando un par de transistor y condensador que forman una celda de DRAM. La DRAM es más económica de producir que la SRAM, pero es ligeramente más lenta.

Memoria Caché y su Organización en Niveles

Memoria Caché

La memoria caché es un recurso que utiliza la CPU para almacenar temporalmente datos recientemente procesados en una memoria auxiliar. Se trata de una memoria estática de acceso aleatorio (SRAM) de alta velocidad ubicada cerca de la CPU.

Organización en Niveles

La memoria caché se organiza en varios niveles para optimizar el rendimiento. Cada nivel es más rápido, más pequeño y más cercano al procesador que el anterior. Esta jerarquía permite un acceso más rápido a los datos más utilizados.

Paralelismo, Concurrencia, Interrupciones, Excepciones y Conmutación de Tareas

Diferencia entre Paralelismo y Concurrencia

Concurrencia: Cuando se tienen varias tareas a ejecutar, se intercalan y se ejecutan una antes que la otra en un único procesador.

Paralelismo: Cuando dos tareas se ejecutan a la vez, empleando dos unidades de procesamiento.

Interrupciones

Las interrupciones son acontecimientos externos a la CPU (asíncronos) que desvían el flujo de control de la CPU.

Tipos de Interrupciones

Externas: Provocadas por el hardware. Señales eléctricas activadas por componentes de hardware externo. Esta activación se detecta por el APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller).

Internas: Se generan como consecuencia de la ejecución de alguna instrucción especial. Se generan a través del software. Su desarrollo funcional es igual al que corresponde a una excepción.

Excepciones

Las excepciones son acontecimientos internos, normalmente producidos por algún error dentro de la CPU. Son asíncronas.

Tipos de Excepciones

Faltas o errores: Retornan a la instrucción que provocó la excepción.

Trampa: Retornan a la siguiente instrucción.

Aborto: No se conoce la localización exacta del error.

Contención de Tareas

En un único procesador, las tareas no se solapan, se reclutan de forma secuencial.

Tarea

Una tarea es una unidad de trabajo que un procesador puede:

• Conmutar
• Ejecutar
• Suspender

Conmutación de Tareas

La conmutación de tareas consiste en abandonar el procesamiento de la tarea en curso para reanudar otra nueva. En un único procesador, las tareas no se solapan.

TSS (Task State Segment)

El TSS es un segmento de estado donde se guardan los principales registros de la CPU y parámetros del sistema operativo necesarios para que se pueda reanudar una tarea.

Partes del TSS

Registros de la CPU: Almacenan el estado de la CPU.

Parámetros del SO: Información necesaria para el sistema operativo.

Mapa de bits de permiso E/S: Controla el acceso a los dispositivos de entrada/salida.