Il principio di località e la gerarchia di memorie in informatica

Il principio di località e la gerarchia di memorie in informatica

Nell’articolo Principio di località temporale e spaziale in informatica abbiamo presentato e descritto la cosiddetta regola 90/10, in base alla quale molti programmi non accedono a tutto il codice e a tutti i dati in  modo uniforme: in particolare, tale regola dice che, generalmente, un programma spende il 90% del suo tempo di esecuzione solo per il 10% del suo codice. Questa regola può anche essere definita come principio di località, nel senso che un programma, in ogni istante, utilizza solo una porzione del suo spazio di indirizzamento. In particolare, possiamo individuare due diversi “tipi” di località:

  • località temporale: quando una cella di memoria viene utilizzata, è probabile che presto venga usata di nuovo;
  • località spaziale: quando una cella di memoria viene utilizzata, le celle vicine hanno una alta probabilità di essere a loro volta utilizzate di lì a poco.

Una gerarchia di memorie può essere vista come la reazione naturale dei progettisti al principio di località, nonché all’evoluzione della tecnologia delle unità di memoria (e non solo queste).

Gerarchia di memorie di un computer

Il principio di località, unito all’idea fondamentale per cui i circuiti più piccoli sono anche più veloci, porta al concetto di gerarchia basata su memorie di dimensioni e velocità diverse: dato che la memoria più lenta è anche quella più economica, una gerarchia di memorie è organizzata secondo diversi livelli, che prevedono unità di memoria via via più piccole e più veloci e con un costo per byte sempre più alto rispetto al livello inferiore. Ogni livello va inteso come un sottoinsieme del livello inferiore: questo significa che tutto quello (programmi e dati) che si trova in  un  livello è anche memorizzato nel livello sottostante. Di fatto, una gerarchia di memorie è formata da molti livelli. Tuttavia, essa viene gestita, di volta in volta, solo tra due livelli adiacenti: il livello superiore è quello (tra i due) più vicino al processore ed è più piccolo e più veloce del livello inferiore.

Il principio di località e la gerarchia di memorie in informatica

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