MFU substitution algorithm: automaton model, synthesis and assessment of the hardware implementation

Abstract

Ан от а ц і я . Політика заміщення алгоритму MFU (Most Frequently Used) поширюється на архітектуру асоціативного кеш буфер сторінкового перетворення. Подія влучання у кеш буфері сторінкового перетворення має спричинити подію фіксації використання відповідного елементу адресованої множини блоку даних. Подія промаху має залучити певну апаратну логіку для прийняття процесором рішення про заміщення достовірного найбільш часто використаного елементу у блоці даних з урахуванням аналізу фіксацій подій звертання до певних елементів при подіях влучань. В статті побудована автоматна модель політики з комбінаторним підходом компаративного аналізу фіксованих подій звертання. Автоматна модель описана відповідними дискретними функціями і структурною блок -схемою алгоритму. Створена й алгоритмізована автоматна модель спричинила синтез апаратури політики заміщення алгоритму MFU для q -спрямованого асоціативного кеш буфера сторінкового перетворення. В основу синтезу був покладений математичний апарат комбінаторного синтезу визначення дозволених умов селекції q -напрямків. Результатом синтезу стали логічні рівняння селекції q -напрямків зі схемотехнічним рішенням апаратури політики заміщення та детальна блок -схема керуючого апаратурою алгоритму. Синтезоване апаратне рішення дало змогу оцінити її складність за Квайном за кількістю полюсів схеми та за загальною кількістю вентилів. Це дозволило провести розрахунки ймовірностей безвідмовної роботи за час напрацювань на відмову до 100000 годин при ймовірності 10 -7 відмови одного вентиля. Стаття також містить оцінку швидкодії апаратного рішення як при подіях промахів, такі при подіях влучань. К лю чов і с лов а : асоціативний кеш буфер сторінкового перетворення; політика заміщення; алгоритм MFU; автоматна модель; комбінаторний синтез; швидкодія; оцінка складності; ймовірність безвідмовної роботи.