Лабораторная работа №1 «Архитектура ЭВМ и система команд». Архитектура эвм и вычислительных систем
 Скачать 0.54 Mb.
|
|
He следует рассматривать заданную последовательность команд как фрагмент программы1. Некоторые конструкции, например, последовательность команд push R6, ret в общем случае не возвращает программу в точку вызова подпрограммы. Такие группы команд введены в задание для того, чтобы обратить внимание студентов на особенности функционирования стека. 9.7.2. Порядок выполнения работы Ввести в модель учебной ЭВМ текст своего варианта программы (см. табл. 9.14), ассемблировать его и сохранить на диске в виде txt-файла. Установить параметры кэш-памяти размером 4 ячейки, выбрать режим записи и алгоритм замещения в соответствии с первой строкой своего варианта из табл. 9.13. В шаговом режиме выполнить программу, фиксируя после каждого шага состояние кэш-памяти. Для одной из команд записи (WR) перейти в режим Такт и отметить, в каких микрокомандах происходит изменение кэш-памяти. Для кэш-памяти размером 8 ячеек установить параметры в соответствии со второй строкой своего варианта из табл. 9.13 и выполнить программу в шаговом режиме еще раз, фиксируя последовательность номеров замещаемых ячеек кэш-памяти. 9.7.3. Содержание отчета Вариант задания — текст программы и режимы кэш-памяти. Последовательность состояний кэш-памяти размером 4 ячейки при однократном выполнении программы (команды 1—7). Последовательность микрокоманд при выполнении команды wr с отметкой тех микрокоманд, в которых возможна модификация кэш-памяти. Для варианта кэш-памяти размером 8 ячеек—последовательность номеров замещаемых ячеек кэш-памяти для второго варианта параметров кэш-памяти при двукратном выполнении программы (команды 1—7). 9.7.4. Контрольные вопросы В чем смысл включения кэш-памяти в состав ЭВМ? Как работает кэш-память в режиме обратной записи? Сквозной записи? Как зависит эффективность работы ЭВМ от размера кэш-памяти? В какую ячейку кэш-памяти будет помещаться очередное слово, если свободные ячейки отсутствуют? Какие алгоритмы замещения ячеек кэш-памяти вам известны? 1 Напомним, что программа определяется как последовательность команд, выполнение которых позволит получить некий результат. Федеральное агентство по культуре и кинематографии Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Сергиево-Посадский киновидеотехнический колледж» Рассмотрено на заседании предметной комиссии «___» ____________________ 200__г. Председатель предметной комиссии _______________________________ Утверждено на заседании методического кабинета «___» ____________________ 200__г. Председатель методического кабинета _________________________________ Лабораторная работа № 8 «Алгоритмы замещения строк кэш-памяти» По учебной дисциплине «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем» Выполнил: Студент ____ курса Группы_____ _______________________ Принял: преподаватель _______________________ Сергиев Посад 2007 г Цель работы — изучение влияния параметров кэш-памяти и выбранного алгоритма замещения на эффективность работы системы. Эффективность в данном случае оценивается числом кэш-попаданий по отношению к общему числу обращений к памяти. Учитывая разницу в алгоритмах в режимах сквозной и обратной записи, эффективность использования кэш-памяти вычисляется выражениям (8.2) и (8.3) соответственно для сквозной и обратной записи. Очевидно, эффективность работы системы с кэш-памятью будет зависеть не только от параметров кэш-памяти и выбранного алгоритма замещения, но и от класса решаемой задачи. Так, линейные программы должны хорошо работать с алгоритмами замещения типа очередь, а программы с большим числом условных переходов, зависящих от случайных входных данных, могут давать неплохие результаты с алгоритмами случайного замещения. Можно предположить, что программы, имеющие большое число повторяющихся участков (часто вызываемых подпрограмм и/или циклов) при прочих равных условиях обеспечат более высокую эффективность применения кэш-памяти, чем линейные программы. И, разумеется, на эффективность напрямую должен влиять размер кэш-памяти. Для проверки высказанных выше предположений выполняется настоящая лабораторная работа. 9.8.1. Задание 8 В данной лабораторной работе все варианты задания одинаковы: исследовать эффективность работы кэш-памяти при выполнении двух разнотипных программ, написанных и отлаженных вами при выполнении лабораторных работ № 2 и 4. 9.8.2. Порядок выполнения работы Загрузить в модель учебной ЭВМ отлаженную программу из лабораторной работы № 2. В меню Работа установить режим Кэш-память. В меню Вид выбрать команду Кэш-память, открыв тем самым окно Кэш-память, в нем нажать первую слева кнопку на панели инструментов, открыв диалоговое окно Параметры кэш-памяти, и установить следующие параметры кэш-памяти: размер — 4, режим записи — сквозная, алгоритм замещения — случайное, без учета бита записи (W). Запустить программу в автоматическом режиме; по окончании работы просмотреть результаты работы кэш-памяти в окне Кэш-память, вычислить значение коэффициента эффективности Kи записать в ячейку табл. 9.15, помеченную звездочкой. Выключить кэш-память модели (Работа | Кэш-память) и изменить один из ее параметров — установить флаг с учетом бита записи (в окне Параметры кэш-памяти). Повторить п. 4, поместив значение полученного коэффициента эффективности в следующую справа ячейку табл. 9.15. Последовательно меняя параметры кэш-памяти, повторить пп. 3—5, заполняя все ячейки табл. 9.15. Совет________________________________________________________________________________ При очередном запуске программы не забывайте устанавливать процессор модели в начальное состояние, нажимая кнопку R в окне Процессор! 8. Повторить все действия, описанные в пп. 1—7 для программы из лабораторной работы № 4, заполняя вторую таблицу по форме табл. 9.15. 9.8.3. Содержание отчета 1. Две таблицы по форме табл. 9.15 с результатами моделирования программ из лабораторных работ № 2 и 4 при разных режимах работы кэш-памяти. 2. Выводы, объясняющие полученные результаты. 9.8.4. Контрольные вопросы Как работает алгоритм замещения очередь при установленном флажке С учетом бита записи в диалоговом окне Параметры кэш-памяти? Какой алгоритм замещения будет наиболее эффективным в случае применения кэш-памяти большого объема (в кэш-память целиком помещается программа)? Как скажется на эффективности алгоритмов замещения учет значения бита записи W при работе кэш-памяти в режиме обратной записи? Сквозной записи? Для каких целей в структуру ячейки кэш-памяти включен бит использования. Как устанавливается и сбрасывается этот бит? Таблица 9.15. Результаты эксперимента
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||