Arch: new

Все теоритические билеты по Архитектуре ЭВМ в основном были написаны,
кроме: 8.4; 13.4; 14.4; 15.4. Задачи будут позже.

2 курс/1 семестр/Архитектура ЭВМ/Лекции/20 билет/2.md

@@ -0,0 +1,41 @@
+#### Причины кэш-промахов. Уменьшение частоты промахов: дополнительный кэш «жертв», разделение кэша прямого доступа на 2 части, программная предвыборка данных, аппаратная предвыборка команд и данных.
+
+**Причины кэш промахов:**
+
+1) **Вынужденный**
+
+При первом обращении к блоку. Блок должен быть помещен в кэш. Также называется промах холодного старта или промах первого обращения. При запуске программы miss rate $~ 100\%$.
+Решаются увеличением объема блока и предвыборкой.
+2) **Ограниченная емкость**
+
+В случае, когда кэш не может вместить все блоки, востребованные кодом, и возникает «перетасовка» блоков (рабочий набор много больше емкости кэша).
+Решается увеличением объема кэша.
+3) **Конфликты**
+
+В наборно-ассоциативном или кэше с прямым отображением стратегия размещения блоков вызывает конкуренцию нескольких блоков за одну строку кэша;
+Также называется промахом из-за коллизий или интерференции.
+**Способ совместить низкое время доступа кэша с прямым отображением и низкую частоту промахов из-за конфликтов 2-х канального наборно-ассоциативного кэша:**
+
+- Разделим кэш. При промахе проверяем вторую половину кэша, если теперь происходит попадание, то это - «псевдо-попадание» (медленнее нормального).
+- Недостаток: согласование конвейера CPU с переменной задержкой доступа в кэш ( 1 или 2 такта)Лучше для кэша, не связанного непосредственно с CPU (L2).
+- Процессор может анализировать шаблон обращения к памяти и может пытаться предсказать адреса, по которым будет обращение к памяти в ближайшее время. Процессор сам инициирует доп. обращение к памяти, выполняя спекулятивную загрузку данных.
+**Уменьшаем частоту промахов с помощью программной предвыборки данных:**
+- Загрузка данных в регистры.
+- Предвыборка в кэш.
+- Спец. команды предвыборки, не вызывающие сбоев; разновидность спекулятивности.
+- Обработка команд отнимает время.
+
+Время на обработку команд предвыборки должно оправдываться сокращением промахов.
+
+- Высокий уровень суперскалярности снижает «цену» выдачи доп. команд и одновременно повышает «цену» промахов кэша.
+**Уменьшаем частоту промахов с помощью программной оптимизации компилятором:**
+**Инструкции:**
+- Расположение процедур в памяти так, чтобы сократить промахи из-за конфликтов.
+- Профилирование для обнаружения конфликтов (используя собственное ПО).
+
+**Данные:**
+
+- Слияние массивов: увеличение пространственной локальности объединением нескольких массивов в 1
+- Согласование вложенности циклов: согласование уровня вложенности циклов для обработки в соответствии с порядком хранения данных в памяти
+- Слияние циклов: составление из независимых циклов, обрабатывающих одни данные, общего.
+- Поблочная обработка массивов: улучшение временной локальности за счет повторной обработки блоков данных вместо полного обхода по строкам и столбцам.