虛擬內存系統，頁表和TLB

我敲我的頭要解決這個問題，甚至無法進行一步到位，問題是這樣的：虛擬內存系統，頁表和TLB

考慮下面的C程序：

int X[N]; 
int i; 
int step = M; // M is some predefined constant 
for (i = 0; i < N; i += step) X[i] = X[i] + 1;

如果此程序在具有4 KB頁面大小和64條目TLB的計算機上運行，則M和N的哪些值會導致每次執行內部循環時都會丟失TLB？

任何人都可以請給我一些提示如何解決它？

來源

2012-10-02 Mr.Anubis

這很簡單。首先，您必須瞭解TLB究竟做了什麼？暗示是它將幫助將virtual address轉換爲physical address。所以你知道頁面大小是4千字節。所以如果有一個數組讓我們說無限長。您正在for循環中從0到無窮大訪問它。數組X [0]的第一次訪問將導致TLB未命中並加載第一個TLB。那麼對於接下來的4095次訪問，它不會被錯過，因爲它存在於TLB中（請記住，這是因爲頁面大小爲4096 = 4KB）。那麼下一個地址是X [4096]，這將導致TLB未命中。因此，你會發現每增加4096個地址，你就會有一個TLB缺失。所以我們確信M = 4096/sizeof(int)。

現在你也知道你有64條TLB緩存。因此，在加載了64條TLB之後，您將擁有完整的TLB。要加載第65個條目，您必須刪除第一個條目。（注意可以有不同的替換機制，我們假設它是一個簡單的機制）。因此，在第65個條目加載後，訪問X [0]時的第一個條目已被刪除。因此，如果您嘗試訪問現在的X [0]，將會有一個TLB未命中，替換X [4096]所需的條目等等。所以你需要大小爲64 * 4096 = 256 KBytes，以充分利用TLB緩存。但是，您希望每個步驟都有一個TLB緩存未命中。因此，對於64條目的TLB緩存，您需要的數組大小將相當於65個條目。因此N = 65 * 4096/sizeof(int)。

希望這給出一些提示！

來源

2012-10-02 11:09:27 Raj

TLB大小是64頁的條目我猜 –

是的，你是對的。但我正在談論使用65個條目來使TLB緩存未命中。我更新了該說明。 – Raj

看到你的這一行'它不會被錯過，因爲它存在於TLB中（記住這是因爲TLB大小爲4096 = 4KB）' –

當頁面的虛擬地址不在TLB中時，發生TLB未命中。

給定一個TLB爲64的條目，如果您完全預填充虛擬地址0 * 4096,1 * 4096,2 * 4096，...，63 * 4096（您可以通過訪問相關內存中的內存來填充它頁），然後請求從64 * 4096到64 * 4096 + 4095的虛擬地址訪問，該訪問將導致TLB未命中（因爲64 * 4096尚未在TLB中）。然後，如果現在存儲了地址64 * 4096的條目（在TLB未命中之後，驅逐64個條目中的一個並用虛擬地址64 * 4096替換它並且與其物理對應地址）先前具有虛擬地址0 * 4096，則在從0到4095的虛擬地址處訪問存儲器將導致另一個TLB未命中（因爲虛擬地址0 * 4096的條目已從TLB中逐出並被VA 64的條目取代* 4096）。

基於TLB的這種行爲，你應該拿出M和N滿足要求。

來源

2012-10-02 11:12:36

虛擬內存系統，頁表和TLB

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