H ì ob ảob của Pị
9.5.2 Cấu trúc bảng tr âng
N g ữ c ả n h h o ạ t đ ộ n g c ủ a tiế n tìn h : C o n trỏ đ ế n b ả n g tra n g r iê n g c ủ a tiế n trìn h c ũ n g n h ư g iá trị c á c th a n h g h i tro n g q u á trìn h th ự c th i đ ư ợ c H Đ H lư u tro n g k h ố i đ iề u k h iể n tiế n trìn h . K h i c h ọ n tiế n trìn h th ự c th i, b ộ đ iề u p h ố i p h ả i k h ô i p h ụ c lại n g ữ c ả n h c ủ a tiế n trìn h .
Phần cứng
C ó n h iề u c á c h c à i đ ặt, n h u n g đ ơ n g iả n n h ấ t là đ ặ t b ả n g tra n g tro n g các th a n h ghi c h u y ê n d ụ n g có tố c đ ộ đ ọ c /g h i ca o . D o đ ó , c ó th ể n h a n h c h ó n g x á c đ ịn h tra n g n ằ m tro n g k h u n g tra n g n à o . M ỗ i tru y x u ấ t đ ế n b ộ n h ớ đ ề u p h ả i th ô n g q u a b ả n g tra n g , d o đ ó tố c đ ộ là y ế u tố q u a n trọ n g n h ấ t. K h i c h u y ể n n g ữ c ả n h , b ộ đ iề u p h ố i C P U n ạ p lại c á c th a n h g h i n à y (g iố n g n h ư n ạ p lại c á c th a n h g h i k h á c c ủ a C P U ). C á c c h ỉ th ị n ạ p h o ặ c th a y đ ổ i n ộ i d u n g th a n h g h i c h u y ê n d ụ n g là ch ỉ th ị đ ặc q u y ề n , ch i H Đ H m ớ i đ ư ợ c p h é p th a y đ ồ i á n h x ạ bộ n h ớ . D E C P D P - 1 1 á p d ụ n g c ô n g n g h ệ n à y (đ ịa c h ỉ 16 b it v à k íc h th ư ớ c tra n g 8K B ). N h ư v ậ y , b ả n g tra n g có 8 d ò n g đ ư ợ c lu u g iữ tro n g c á c th a n h g h i c h u y ê n d ụ n g . C ó th ể sử d ụ n g c á c th a n h g h i là m b ả n g tra n g n ế u b ả n g tra n g n h ỏ v ừ a p h ải (2 5 6 h à n g ). N ế u b ả n g tra n g rấ t lớ n th ì k h ô n g
thể s ử dụng thanh ghi chuyên dụng nữa, m à phải đặt bảng trang trong bộ
n h ớ c h ín h , v à th a n h g h i b ả n g tra n g c ơ sở (P R B R ) trỏ đ ế n b ả n g tra n g c ủ a tiế n trìn h . T h a y đ ổ i b ả n g tra n g ch ỉ c ầ n th a y đ ổ i m ộ t th a n h g h i, v ề c ă n b ản g iả m đ ư ợ c th ờ i g ia n c h u y ể n n g ữ cản h .
H iệ u su ấ t g iả i p h á p n à y k h ô n g c a o , vì m ỗ i lầ n đ ọ c /g h i p h ả i tru y x u ấ t bộ n h ớ h ai lần . B ư ớ c th ứ n h ấ t, p h ả i tru y c ậ p tớ i b ả n g tra n g đ ể x á c đ ịn h số h iệ u k h u n g tr a n g (b ả n g tra n g đ ư ợ c x á c đ ịn h q u a th a n h g h i P T B R ). B ư ớ c th ứ h ai, số h iệ u k h u n g đ ư ợ c c ộ n g v ớ i đ ịa ch ỉ tưom g đ ố i đ ể tạ o ra đ ịa ch i v ậ t lý th ự c sự . D o đ ó , tố c đ ộ tru y x u ấ t b ộ n h ớ bị g iả m đi h a i lần.
C ó th ể k h ấ c p h ụ c b ằ n g c á c h đ ặ t m ộ t p h ầ n b ả n g tra n g trê n b ộ n h ớ k ết h ọ p c ó tố c đ ộ rấ t c a o (T ra n s la tio n L o o k -a sid e B u ffe r - T L B ). B ộ n h ớ n à y g ồ m n h iề u th a n h g h i, m ỗ i th a n h g h i g ồ m h ai p h ầ n là k h ó a v à g iá trị. K h ó a ứ n g v ớ i số h iệ u tra n g tro n g khi g iá trị ứ n g v ớ i số h iệ u k h u n g tra n g . K h i h ệ th ố n g đ ư a ra m ộ t k h ó a , k h ó a n à y đ ồ n g th ờ i đ ư ợ c so sá n h v ớ i k h ó a c ủ a tấ t c ả
các th a n h g h i. N ế u trù n g v ớ i m ộ t k h ó a n à o đ ó , trư ờ n g g iá trị tư ơ n g ứ n g là k ế t q u ả c ầ n tìm . T ố c đ ộ tìm k iế m trê n T L B rấ t n h a n h , tu y n h iê n ch i p h í cà i đ ặ t p h ầ n c ứ n g k h á đ ắ t. T h ô n g th ư ờ n g , T B L c ó từ 8 đ ế n 2 0 4 1 0 th a n h ghi. T L B ch i c h ứ a m ộ t số h à n g tro n g b ả n g tra n g . V ớ i m ộ t đ ịa ch i lo g ic , H Đ H sử d ụ n g số h iệ u tra n g tro n g đ ịa c h i là m k h ó a tìm k iế m trê n T L B . N ế u tim th ấ y , H Đ H x á c đ ịn h n g a y đ ư ợ c số h iệ u k h u n g tra n g tư ơ n g ứ n g . N ế u k h ô n g tìm th ấ y th i p h ả i tiế p tụ c tim k iế m trê n b ả n g tra n g n ằ m tro n g b ộ n h ớ . S a u khi x á c đ ịn h đ ư ợ c số h iệ u k h u n g th ì c ó th ể tru y x u ấ t tớ i b ộ n h ớ . C ó th ể b ổ su n g
số h iệ u tra n g v à số h iệ u k h u n g v à o T L B đ ể c á c th a m c h iế u s a u đ ư ợ c x á c đ ịn h n h a n h h ơ n (H ìn h 9 .7 b ). N ế u T B L đ ầ y , H Đ H p h ả i lự a c h ọ n m ộ t số h à n g đ ể th a y th ế . K h i c h u y ể n n g ữ c ả n h p h ải x ó a to à n b ộ T B L đ ể đ ả m b à o tiế n trìn h đ ư ợ c th ự c th i k ế tiế p k h ô n g s ử d ụ n g th ô n g tin c ủ a tiế n trìn h cũ.
T ỷ lệ trú n g (h it ra tio ) là tỷ lệ tìm th ấ y số h iệ u tra n g tro n g T L B , 8 0 % n g h ĩa là tìm th ấ y số h iệ u tra n g m o n g m u ố n tro n g 8 0 % số lầ n tìm k iế m . N ế u tìm k iế m trê n T L B m ấ t 2 0 n s v à m ấ t lOOns tru y x u ấ t b ộ n h ớ , th ì tru y x u ấ t b ộ n h ớ k h i c ó T L B m ấ t 1 2 0 n s tro n g trư ờ n g h ọ p tìm th ấ y số h iệ u tra n g trê n T L B . N ế u k h ô n g tìm th ấ y số h iệ u tra n g (v ẫ n m ấ t 2 0 n s tìm k iế m ), th ì trư ớ c h ế t p h ả i tru y x u ấ t tớ i b à n g tra n g ừ o n g b ộ n h ớ đ ể tìm số h iệ u k h u n g (lO O ns), sa u đ ó m ớ i tru y x u ấ t b y te m o n g m u ố n ở b ộ n h ớ (lO O ns), tổ n g c ộ n g m ấ t 2 2 0 n s. Đ ể x á c đ ịn h th ờ i g ia n tru y x u ấ t b ộ n h ớ h iệ u d ụ n g ( e ffe c tiv e m e m o ry - a c c e s s tim e ), p h ả i x é t đ ế n trọ n g số x á c s u ấ t x u ấ t h iệ n c ủ a từ n g trư ờ n g h ợ p . T h ờ i g ia n tru y x u ấ t h iệ u d ụ n g là 0 ,8 X 120 + 0 ,2 0 X 2 2 0 = 1 4 0 n s. N h ư v ậ y , th ờ i g ian tru y x u ất b ộ n h ớ c h ậ m m ấ t 4 0 n s (tìr lOOns đ ế n 140ns). V ớ i tỳ lệ trú n g là 9 8 % , th ì thòã g ia n tru y c ậ p h iệ u d ụ n g là 0 ,9 8 X 120 + 0 ,0 2 X 2 2 0 - 1 2 2 n s. T ỷ lệ trú n g k h á c a o n à y c ũ n g c h ỉ g iú p g iả m tố c đ ộ tru y x u ấ t b ộ n h ớ 2 2 % . H iể n n h iê n , tỷ lệ trú n g c ó liê n q u a n đ ế n số lư ợ n g c á c th a n h g h i liê n k ế t. K h i số lư ợ n g n à y từ 16 đ ế n 5 1 2 , tỷ lệ trú n g có th ể từ là 8 0 đ ế n 9 8 % . C P U M o to ro la 6 8 0 3 0 (d ù n g tro n g h ệ th ố n g A p p le M a c in to s h ) c ó 2 2 th a n h g h i T B L , C P U In te l 8 0 4 8 6 c ó 3 2 th a n h g h i v à ty lệ trú n g đ ạ t tớ i 9 8 % .
Bảo vệ
M ỗ i k h u n g tra n g có 1 b it b ả o v ệ , thư òm g đ ư ợ c lư u tr o n g b à n g tra n g . N g o à i ra, c ó th ể s ử d ụ n g th ê m m ộ t b it đ ể x á c đ ịn h tra n g c ó th u ộ c tín h đ ọ c /g h i h a y c h ỉ đ ọ c . M ỗ i th a m c h iế u đ ế n b ộ n h ớ p h ả i đ i q u a b ả n g tr a n g đ ể tìm số h iệ u k h u n g tra n g . S o n g so n g v ớ i v iệ c x á c đ ịn h số h iệ u k h u n g , h ệ th ố n g k iể m tra b it b ả o v ệ đ ể n g ă n c ả n th a o tá c g h i trê n tra n g c ó th u ộ c tín h c h i đ ọ c . T h a o tá c g h i n h ư v ậ y g â y ra lỗ i p h ầ n c ứ n g v à q u y ề n đ iề u k h iể n đ ư ợ c c h u y ể n c h o H Đ H .
H ệ th ố n g c ó th ể tạ o ra p h ầ n c ứ n g c u n g c ấ p c h ế đ ộ b à o v ệ ch ỉ đ ọ c , đ ọ c - g h i, h o ặ c c h ỉ th ự c th i. N h ữ n g th a o tá c k h ô n g h ợ p lệ sẽ g â y ra lỗi c h u y ể n q u y ề n đ iề u k h iể n c h o H Đ H . T h ô n g th ư ờ n g , h ệ th ố n g g ắ n th ê m m ộ t b it, g ọ i là b it h ợ p lệ /k h ô n g h ợ p lệ c h o m ỗ i h à n g c ủ a b ả n g tra n g . B it n à y c ó g iá trị "h ợ p lệ" (v ) k h i tra n g tư ơ n g ứ n g n ằ m tro n g v ù n g đ ịa ch i lo g ic c ủ a tiế n trìn h ;
c ó g iá trị " k h ô n g h ợ p lệ" (i) tro n g trư ò n g h ợ p n g ư ợ c lại. V í d ụ , tro n g hệ th ố n g v ớ i k h ô n g g ia n đ ịa chi 14 b it (0 ^ 1 6 3 8 3 ), có th ể có m ộ t c h ư ơ n g trin h ch ỉ s ừ d ụ n g c á c đ ịa chi từ 0 ^ 10468. V ớ i tra n g k íc h th ư ớ c 2 K B , ta có tìn h h u ố n g m in h h ọ a tro n g H ìn h 9 .8 a. C á c đ ịa ch ỉ ờ c á c tra n g 0, 1, 2, 3, 4 v à 5 đ ư ợ c á n h x ạ b ìn h th ư ờ n g q u a b à n g tra n g . T u y n h iê n , tru y c ậ p tớ i đ ịa ch i ở tra n g 6 h o ặ c 7 sẽ b ị lồi d o th a m c h iế u tra n g k h ô n g h ợ p lệ. D o k íc h th ư ớ c c h ư ơ n g trìn h là 1 0 4 6 8 , th a m c h iế u v ư ợ t q u á g iá trị n à y v ề m ặ t lo g ic là k h ô n g h ợ p lệ. T u y n h iê n , th a m c h iế u đ ế n tra n g 5 v ẫ n đ ư ợ c x e m là h ợ p lệ, d o đ ó tru y x u ấ t đ ế n đ ịa ch ỉ 10469 —► 1 2 2 8 7 là h ợ p lệ (ch i đ ịa ch ỉ từ 122 8 8 đ ế n 163 8 3 m ớ i k h ô n g h ợ p lệ). Đ â y c h ín h là h iệ n tư ợ n g p h â n m ả n h tro n g c ủ a v iệ c p h â n tra n g . 00000 10.4M I 2 . » 7 ỈỔHệu»«ng Khống hợp lẬ 0 Pi«»1 t i V tmề 4* «M • « w • V •• t e « 1 7 0 1
Bảngliang . mm* umm U«n911009
• 1 1 • n o • • • NO * • m ề é fS9 • • • •00 CAc trang cùa
ain o lra n g Bingừong Bộ n hừ trong (a) (b) Hình 9.8. Ví dụ bảng trang H iế m k h i tiế n trìn h s ử d ụ n g to à n b ộ m à ch i s ử d ụ n g m ộ t p h ầ n c ủ a k h ô n g g ia n đ ịa ch i. K h i đ ó , n ế u m ỗ i tra n g tr o n g d ài đ ịa c h i c h iế m m ộ t d ò n g tư ơ n g ứ n g tro n g b ả n g tra n g sẽ g ây n ê n tìn h trạ n g lã n g p h í. M ộ t số h ệ th ố n g c ó th ê m th a n h g h i đ ộ d ài b ả n g tra n g (P T L R ) đ ể ch i k íc h th ư ớ c b ả n g tran g . G iá trị n à y đ ư ợ c k iể m tra tro n g m ỗ i lần tru y x u ấ t b ộ n h ớ đ ể đ ả m b ả o tru y x u ấ t n ằ m tro n g d ả i đ ịa c h ỉ h ợ p lệ.