Čo je register starnutia v počítačovej architektúre?

V počítačovej architektúre je starnúci register hardvérovým mechanizmom používaným pri správe pamäte, konkrétne v systémoch virtuálnej pamäte využívajúcich stránkovanie alebo segmentáciu dopytu. Jeho účelom je sledovať aktuálnosť prístupu pre stránky alebo segmenty v pamäti. Tieto informácie sú rozhodujúce pre prijímanie informovaných rozhodnutí o tom, ktoré stránky vysťahovať z hlavnej pamäte, keď sa stane plná (dôjde k poruche stránky).

Namiesto jednoduchého použitia algoritmu najmenej nedávno použitého (LRU), ktorý vyžaduje sledovanie presného poradia prístupu pre každú stránku, starnúci register ponúka pravdepodobnostnú aproximáciu. Je efektívnejšie implementovať v hardvéri ako plne presný sledovač LRU.

Takto to funguje:

* bit vektor: Každá stránka alebo segment má v registri starnutia pridružený kúsok. Tento register je zvyčajne jediný bit za položku.

* Periodické posunutie: V pravidelných intervaloch (napr. Každý cyklus hodín alebo jeho viacnásobný) sa bity v registri starnutia posúvajú doprava. „1“ sa pridá k bitke vľavo, ak je príslušná stránka prístupná od poslednej zmeny.

* Aproximácia recenzie: Čím novšie sú prístupy na stránku, tým viac „1“ bude prítomné vo svojom bitke starnutia. Stránky s viac poprednými „1“ sa považujú za nedávno používané.

* Výmena stránky: Ak dôjde k poruche stránky, algoritmus výmeny stránky (často variant LRU) vyberie stránku na vysťahovanie na základe počtu popredných „1“ (alebo nejakej inej odvodenej metriky). Stránky s menším počtom popredných „1“ (čo znamená, že k nim neboli v poslednej dobe prístupné), sa s väčšou pravdepodobnosťou vymenia.

Výhody starnúcich registrov:

* implementácia hardvéru: Implementácia v hardvéri je relatívne jednoduché a rýchlo.

* aproximácia LRU: Poskytuje primeranú aproximáciu algoritmu LRU bez zložitosti sledovania presného príkazu na prístup.

* Účinnosť: V porovnaní s úplne presným sledovaním LRU je efektívnejšie z hľadiska nákladov na hardvér a rýchlosť.

Nevýhody starnúcich registrov:

* Aproximačná nepresnosť: Pri určovaní najnovšej používanej stránky nie je úplne presná; Je to pravdepodobnostný prístup.

* Citlivosť parametrov: Frekvencia operácie bitového posunu je parameter, ktorý ovplyvňuje presnosť a efektívnosť starnutia registra. Výber optimálnej frekvencie môže byť náročný.

Stručne povedané, starnúci register je šikovný hardvérový mechanizmus, ktorý ponúka praktický kompromis medzi presnosťou a efektívnosťou pri správe virtuálnej pamäte aproximovaným výmenou stránky LRU. Je to bežná vlastnosť v mnohých architektúrach procesorov.

• Predchádzajúca strana: Aké sú úlohy počítača v civilizácii? 
• Ďalšia strana: Kto bol narodením prvého počítača, kde??