Set Associative Mapping Disusun Oleh : NURHALIM FIKIH IKA NUR’AINI

Set Associative Mapping Merupakan kompromi antara Direct dengan Full Associative Mapping. Membagi cache menjadi sejumlah set (v) yang masing-masing memiliki sejumlah line (k) Setiap blok dapat diletakkan di sembarang line dengan nomor set = j modulo v Jika sebuah set dapat menampung X line, maka cache disebut memiliki Xway set associative cache. Hampir semua cache yang digunakan saat ini menggunakan organisasi 2 atau 4-way set associative mapping.

Ketika alamat dipetakan untuk mengatur, skema pemetaan langsung digunakan, dan kemudian pemetaan asosiatif digunakan dalam set Format untuk alamat 13 bit di bidang yang ditetapkan, Identifikasi set dituju akan ditemukan jika berada dalam cache, Ada 5bit untuk bidang Kata, ada 14bit bidang tag, 32bit sisanya dari alamat

Set digunakan untuk memberikan identitas unik ke set yang di cache yang menampung block yang diminta oleh prosesor. Tag digunakan untuk memberikan identitas unik dari block yang diminta berdasarkan set yang ditentukan. Word digunakan untuk memberikan identitas pada elemen (word) dalam block yang diminta oleh prosesor.

Tag set word Set Associative Mapping Cache dibagi kedalam beberapa jumlah set Tiap set memiliki beberapa jumlah block Block main memory dipetakan ke dalam set di cache dengan rumus s = i mod S S = jumlah set yang diinginkan ada di cache i = jumlah block main memory s = jumlah set yang ada berdasarkan i Prosesor meminta data ke cache dengan format Tag set word

Set Assosiative Mapping Direct Mapping Set 1 2 3 Set 3 Set 2 Set Assosiative Mapping

Untuk mencari nilai field Word = log2 B, B adalah ukuran blok dalam satuan word Set = log2 S, S adalah jumlah set dalam cache Catatan : Harus diingat, total jumlah bit yang dihitung berdasarkan 3 rumus diatas harus di tambah ke dalam panjang alamat main memory. Bisa digunakan untuk mengecek kesalahan dalam perhitungan kita. Contoh soal : Hitung 3 paramater ( word, set, dan tag ) untuk system memori dengan spesifikasi : ukuran main memory = 128 MB ukuran dari cache = 256 KB ukuran block cache = 16 B

Diasumsikan menggunakan set-associative mapping dengan 4 block per set nya. S = word = log¬¬2 B = log¬¬2 16 = log¬¬2 24 = 4 bits set = log¬¬2 64K = 16 bits tag = 28 – ( 4 + 16 ) = 8 bit bit untuk ram = log2 128MB = 28 bit Berdasarkan data di atas, sekarang membuat ilustrasi dalam memory. Gunakan set ( 16 bits ) untuk menentukan ( secara langsung ) ke set yang di tuju ( salah satu dari 32 set yang ada ).

 Main memory address Tag        Set           Word 8          16              4 Gunakan tag untuk mencocokkan block yang diminta dengan block yang ada di cache sesuai dengan set yang sudah dipilih. Jika ada tag yang sama, berarti cache hit, sebaliknya cache miss. Dari 16 word (element) yang ada di cache block yang hit, word yang diminta dipilih berdasarkan selector yang dibantu oleh word field.

Contoh : 4 sets dari 3 lines 8 word (16 bit) 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Tag Set Word X

CONTOH : 32 128 512 Address = 32 bit Cache = 32 KB Lines = 64 byte Number of Lines 32 KB / 64 = 512 4 Way Set Assosiative Mapping Number of sets = 512/ 4 = 128 Set bits = log2 (128) = 7 19 bits 7 bits 6 bits Tag Set Offset 0111110101110111000 1101100 111000

Gambar Organisasi K-Way Set Associative Mapping.

Misal Main Memory = 4GB (232 ) Setiap byte di alamatkan oleh alamat 32 bit Setiap blok 32 byte ( 25) Jadi Ada 128M (232 / 25 ) = 227 blok dalam memori Memori Cache 512KB (219) Blok dari masing 2 32 byte (25) Jadi ada 16K yaitu (219/25=214) Misal 2 WaySetAssosiative cache Mapping yaitu baris cache 2 per set 16K ke set 2 karenanya ada 8K ( 214/2 = 213 ) set dalam memori cache CacheSize = (NumberofSet)* (SizeofEachset)*(Cache Linesize) 219=(jumlahSet)*2*25 JumlahSet = 219/(2*25) = 213

Gambar Contoh Pengalamatan 2-Way Associative Mapping. 16 Mbyte Main Memory Gambar Contoh Pengalamatan 2-Way Associative Mapping.

Contoh : Memory =16MB alamat =24bit Blok = 4 B 22 jadi lebar word 2bit Cache = 64 KB = 8 K terdapat 13bit Data masuk = 16339C Dengan two-way set data masuk pada alamat 0CE7 dengan tag=02C, set=0CE7 dan word=0

16 Mbyte Main Memory Tag Set Word 9 13 2

Algoritma Pengganti Ketika sebuah blok baru dibawa ke dalam cache maka salah satu blok yang ada harus digantikan. Untuk direct mapping hanya terdapat satu kemungkinan baris bagi sembarang blok Untuk teknik assosiatif dan set assosistif diperlukan algortima pengganti

Least Recently used (LRU) Untuk mencapai kecepatan tinggi algoritma harus diterapkan dalam perangkat keras dengan cara : Least Recently used (LRU) mengganti blok yang berada dalam set yang telah berada paling lama dalam cache Keuntungan : Mengambil lokalitas ke rekening Kerugian : jumlah blok u/ melacak meningkat menjadi lebih mahal, sulit u/ pelaksanaan, lambat First in first out (FIFO) Mengganti blok dalam set yang telah berada pada cache terpanjang Menjadi rumit u/ menghitung dengan menentukan blok tertua

Menyebarkan alokasi seragam, blok kandidat dipilih secara acak. Least frequently used Mengganti blok dalam set yang telah berada dalam set yang mengalami acuan sedikit. Acak Menyebarkan alokasi seragam, blok kandidat dipilih secara acak. Keuntungan : Sederhana untuk menerapkan di hardware Kerugian : mengabaikan locality principle

Keuntungan menggunakan Set Associative Mapping antara lain: Setiap blok memori dapat menempati lebih dari satu kemungkinan nomor line (dapat menggunakan line yang kosong), sehingga thrashing dapat diperkecil Jumlah tag lebih sedikit (dibanding model associative), sehingga jalur untuk melakukan perbandingan tag lebih sederhana.

Ringkasan set associative mapping nampak pada tabel berikut: Item Panjang alamat Jumlah unit yang dapat dialamati Ukuran Blok sama dengan ukuran Line Jumlah blok di memory utama Jumlah line dalam set Jumlah set Jumlah line di cache Besarnya tag Keterangan (s + w) bits s+w words or bytes 2w words or bytes 2d k V = 2d Kv = k*2d (s-d) bits Tabel Set Associative Mapping

S E K I A N