Algoritmo de Substituição de Algoritmo de Substituição de Páginas Páginas 3P 3P : : Acrescentando Adaptatividade ao Acrescentando Adaptatividade ao Clock Clock Hugo Henrique Cassett Edson Toshimi Midorik EPUSP - Escola Politécnica da Universidade de São P PCS - Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digi
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Algoritmo de Substituição de Páginas 3P: Acrescentando Adaptatividade ao Clock Hugo Henrique Cassettari Edson Toshimi Midorikawa EPUSP - Escola Politécnica.
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Algoritmo de Substituição de Páginas Algoritmo de Substituição de Páginas 3P3P::Acrescentando Adaptatividade ao ClockAcrescentando Adaptatividade ao Clock
Hugo Henrique CassettariEdson Toshimi Midorikawa
EPUSP - Escola Politécnica da Universidade de São PauloPCS - Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais
Objetivo
Apresentar o 3P:
Um algoritmo adaptativo para substituição de páginas plenamente online, que procura aliar a eficiência de implementação do algoritmo Clock à eficiência de
substituição do algoritmo LRU-WAR
II WSO / 2005 – Algoritmo de Substituição de Páginas 3P: Acrescentando Adaptatividade ao Clock - EPUSP
• Utiliza três ponteiros que se movimentam em conjunto
- CLOCK: Ponteiro para substituição Clock (pseudo-LRU)- ANTECIPADO: Ponteiro para substituição precoce (pseudo-MRU)- APAGADOR: Ponteiro para apagar bits de acesso (filtro de reuso imediato)
II WSO / 2005 – Algoritmo de Substituição de Páginas 3P: Acrescentando Adaptatividade ao Clock - EPUSP
- Contém páginas recém-carregadas em período de teste de reutilização (não necessariamente)- Somente páginas não referenciadas em tal período podem ser substituídas pelo ponteiro ANTECIPADO
II WSO / 2005 – Algoritmo de Substituição de Páginas 3P: Acrescentando Adaptatividade ao Clock - EPUSP
Tendência Original (LRU) Aumenta LRU CLOCK (após movimento)Fora de Operação Seqüencial e C BIT = 1
A BIT = 0 e A BIT_JOVEM = 1 e PC = 0Fora de Operação Seqüencial e C BIT = 0
ALGORITMO 3P
Estado de execução Condições(A = ANTECIPADO, C = CLOCK,
PC = Período de Carência)Período de Carência
Critério Teórico de Substituição
Ponto de Substituição (Ponteiro)
Algoritmo 3P
• Custo de implementação extremamente baixo
- Complexidade computacional de substituição equivalente à do Clock, variando de uma ordem O(1) a uma ordem O(n)- Menor custo de implementação dentre todos os algoritmos adaptativos para substituição de páginas conhecidos
II WSO / 2005 – Algoritmo de Substituição de Páginas 3P: Acrescentando Adaptatividade ao Clock - EPUSP
Aumento percentual médio no número de faltas de página em relação ao caso ótimo
Gráficos de Desempenho (3P versus Clock)
• Melhor desempenho médio obtido com o 3P: CS
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Diferenças Percentuais de Desempenho - CS
-80,00%
-70,00%
-60,00%
-50,00%
-40,00%
-30,00%
-20,00%
-10,00%
0,00%
10,00%
50 150
250
350
450
550
650
750
850
950
1050
1150
1250
1350
Tamanho da memória
Dif
eren
ça %
(fa
ltas
de
pág
ina)
Clock
3P
Gráficos de Desempenho (3P versus Clock)
• Melhor desempenho médio obtido com o 3P: CS
II WSO / 2005 – Algoritmo de Substituição de Páginas 3P: Acrescentando Adaptatividade ao Clock - EPUSP
Gráficos de Desempenho (3P versus Clock)
• Pior desempenho médio obtido com o 3P: Sprite
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Diferenças Percentuais de Desempenho - SPRITE
-5,00%
0,00%
5,00%
10,00%
15,00%
20,00%
25,00%
1300
1600
1900
2200
2500
2800
3100
3400
3700
4000
4300
4600
4900
5200
5500
5800
6100
6400
6700
7000
Tamanho da memória
Dif
eren
ça %
(fa
ltas
de
pág
ina)
Clock
3P
Gráficos de Desempenho (3P versus Clock)
• Pior desempenho médio obtido com o 3P: Sprite
II WSO / 2005 – Algoritmo de Substituição de Páginas 3P: Acrescentando Adaptatividade ao Clock - EPUSP
Gráficos de Desempenho (3P versus Clock)
• Exemplo de caso médio: Grobner
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Diferenças Percentuais de Desempenho - GROBNER
-45,00%
-40,00%
-35,00%
-30,00%
-25,00%
-20,00%
-15,00%
-10,00%
-5,00%
0,00%
5,00%
10,00%
20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44
Tamanho da memória
Dif
eren
ça %
(fa
ltas
de
pág
ina)
Clock
3P
Gráficos de Desempenho (3P versus Clock)
• Exemplo de caso médio: Grobner
II WSO / 2005 – Algoritmo de Substituição de Páginas 3P: Acrescentando Adaptatividade ao Clock - EPUSP
Resultados Importantes
• O desempenho do 3P foi igual ou superior ao do Clock em 844 simulações (81,1% do total)
• O desempenho do 3P foi significativamente melhor que o do Clock – acima de 10% – em 356 simulações (34,2%)
• O desempenho do 3P foi significativamente pior que o do Clock – abaixo de 10% – em apenas 16 simulações (1,5%)
II WSO / 2005 – Algoritmo de Substituição de Páginas 3P: Acrescentando Adaptatividade ao Clock - EPUSP
Conclusão
• Algoritmo 3P Alternativa simples e viável Muito eficiente quando acessos seqüenciais predominam Picos negativos aceitáveis Custo de implementação extremamente baixo
• Trabalhos futuros- Implementação prática do algoritmo em um sistema operacional- Adaptação para outros tipos de memória cache
• Agradecimentos Scott Kaplan e Yannis Smaragdakis Song Jiang
II WSO / 2005 – Algoritmo de Substituição de Páginas 3P: Acrescentando Adaptatividade ao Clock - EPUSP
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