Gestione della memoria

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Gestione della memoria

• I sistemi di memoria possono essere suddivisi in
• memoria interna al processore
• memoria principale
• memoria secondaria

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Memoria interna

• Registri interni alla CPU (visibili al
  programmatore Assembly)
• Memorizzano temporaneamente i dati e le
  istruzioni
• Dimensioni decine di bytes

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Memoria principale

• Veloce e di grande capacità
• Memorizza dati e istruzioni che servono per il
  funzionamento della CPU
• La CPU vi accede direttamente
• Dimensioni decine di MBytes

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Memoria secondaria

• Di grandi dimensioni e molto più lenta della
  memoria principale
• Memorizza dati e istruzioni che non sono di
  immediato interesse per la CPU
• Dimensioni decine di Gigabytes

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Memoria secondaria

• Può essere suddivisa in
• memorie in linea (es. dischi magnetici)interesse
  nellambito dei millisecondi secondi
• memorie fuori linea (es. nastri
  magnetici)interesse nellambito deiminuti
  anni

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Tecnologie e caratteristiche

• Le memorie differiscono per la tecnologia con cui
  sono realizzate e per i seguenti parametri
• costo per singolo bit immagazzinato
• tempo di accesso (ritardo tra la richiesta del
  dato e la sua disponibilità al richiedente)
• modi di accesso (seriale o casuale)

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Tecnologie delle memorie

• Memorie a semiconduttore con tecnologia VLSI
  (Very Large Scale of Integration)
• Memorie magnetiche (memoria secondaria)
• Memorie ottiche (memoria secondaria)

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Il sistema di memoria

• La memoria deve essere progettata e gestita in
  modo da ottenere
• capacità di memorizzazione adeguata
• prestazioni accettabili
• costi ridotti
• Il collo di bottiglia della macchina di Von
  Neumann è la comunicazione tra la CPU e la memoria

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Gerarchie di memoria

• La soluzione ottimale per un sistema di memoria
  è
• costo minimo
• capacità massima
• tempi di accesso minimi
• Soluzione approssimata gerarchia

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Esempio di gerarchia

• Il sistema di memoria di uno studente
• la propria memoria
• borsa
• scaffale di casa
• libreria o biblioteca di Facoltà
• depositi casa editrice

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Località

• Un sistema di memoria gerarchico è efficiente se
  la modalità di accesso ai dati ha caratteristiche
  prevedibili
• Principio di località
• Se al tempo t si accede allindirizzo X, è molto
  probabile che lindirizzo X?X sia richiesto fra
  t e t?t

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Località

• Nel breve periodo, gli indirizzi generati da un
  programma sono confinati in regioni limitate

Numero di accessiin intervallo di tempo
Spazio indirizzi
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Struttura della gerarchia

• Memorie M1 e M2 (tecnologie diverse) con
• costo per bit c1 gt c2
• dimensioni S1 lt S2
• tempi di accesso t1 lt t2

M2
M1
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Gestione della gerarchia

• La gestione deve essere automatica e trasparente
  allutente
• I dati utilizzati più raramente sono posti in
  memorie con tempi di accesso più elevato i dati
  utilizzati più frequentemente in memorie con
  prestazioni più elevate

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Gestione della gerarchia

• Obiettivi
• mimare una memoria con
• tempi di accesso della più veloce
• le dimensioni della maggiore
• i costi della più economica
• Criteri
• allocazione dinamica
• spostamento automatico dei dati

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Memoria virtuale

• Il meccanismo di gestione della gerarchia di
  memoria si dice Memoria Virtuale
• La memoria virtuale
• sfrutta efficacemente la gerarchia
• rende il programma indipendente dalle dimensioni
  della memoria della macchina
• libera il programmatore dalla gestione dello
  spazio di memoria fisico

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Sostituzione dati in memoria

• Obiettivo
• minimizzare il numero di insuccessi
• Politiche
• FIFO First In First Out
• LRU Least Recently Used

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Esempio di gerarchia
Memoria Secondaria
Memoria Principale
CacheL2
CPU
CacheL1