19. Paging: Faster Translations(TLBs)

• paging은 오버헤드 많이 발생
• requires a large amount of mapping information
• mapping information은 보통 물리 메모리에 저장되고, 페이징은 논리적으로 프로그램에 의해 생성되는 각 가상 주소에 대한 여분의 메모리를 필요로 한다.

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THE CRUX: HOW TO SPEED UP ADDRESS TRANSLATION

 

 --> TLB(Translation - lookaside buffer)

      : simply a hardware cache of popular virtual-to-physical address translations

 

19.1 TLB Basic Algorithm

  출처 : Operating Systems_Three Easy Pieces

 - TLB 먼저 확인 후,

 - 1. success시 line 3이하

 - 2. else 시 line 10 이하

 - 따라서, TLB miss가 최대한 없어야 good (miss가 많으면 비효율..)

 

19.2 Example: Accessing An Array

출처 : Operating Systems_Three Easy Pieces

 - 10개의 array 공간에 접근할 때, a[0] 때에 TLB miss가 일어나지만, 인접한 a[1]과 a[2]는 TLB hit

 - a[3] miss , a[4]~a[6] hit

 - a[7] miss, a[8]~a[9] hit

 --> 인접한 공간에 의한 효율성 : spatial locality

 

 - 접근 후 바로 다시 접근하면 모든 열 개의 배열 공간이 다 TLB hit

 --> 인접한 시간에 의한 효율성 : temporal locality

 

19.3 Who Handles The TLB Miss?

 - 예전 : hardward / 최근 : software

 - 하드웨어는 exception만 발생시키고, raises the privilege level to kernel mode, trap handler로 jump

 - software-managed appraoch의 장점 : flexibility, simplicity

 

19.4 TLB Contents: What's In There?

 

19.5 TLB Issue: Context Switches

THE CRUX: HOW TO MANAGE TLB CONTENTS ON A CONTEXT SWITCH

 

 - One approach is to simply flush the TLB on context switches, thus emptyng it before running the next process.

 - However, there is a cost: each time a process runs, it must incur TLB misses as it touches its data and code pages. If the OS switches between processes frequently, this cost may be high.

 

 - To reduce this overhead, some systems add hardware support to enable sharing of the TLB across context switches.

출처 : Operating Systems_Three Easy Pieces

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출처 : Operaing Systems_Three Easy Pieces

 - with address-space identifiers(ASID), the TLB can hold translations from different processes at the same time without any confusion.

 

 

-출처-

<OPERATING SYSTEMS three easy pieces>

 

REMZI H. ARPACI-DUSSEAU

ANDREA C. ARPACI-DUSSEAU

UNIVERSITY OF WISCONSIN-MADISON