Skalare Prozessoren - Moderne Prozessorarchitekturen: Prinzipien und ihre Realisierungen - page 168

Es sei abschließend noch angemerkt, dass die in jedem Eintrag des Deskriptorcaches
gespeicherten Attribute sich durch Zusammenfassung der entsprechenden Informa-
tionen im Seitenverzeichnis und der adressierten Seitentabelle ergeben. - In den
meisten Prozessoren sind Deskriptorcaches getrennt für Befehle ( Instruction TLB ,
ITLB ) und Daten ( Data-TLB , DTLB ) realisiert und besitzen eine geringe Kapazität.
So verfügt der XScale von Intel z.B. über zwei vollassoziative Deskriptorcaches mit
je 32 Einträgen [83] und der PowerPC MPC7451 von Motorola über zwei 2-fach
assoziative Deskriptorcaches mit je 128 Einträgen [127].

virtuelle Adresse

Verzeichnisnr. Seitennr. Bytenr.

v s o

Seitenverzeichnis

Basis

Seitentabelle

Attrib. Tabellenbasis

a

Attrib. Rahmennr.

c

r

d

Attrib. Rahmennr.

Rahmennr. Bytenr.

Deskriptorcache (TLB)

reale Adresse

Bild 2.68. Mehrstufige Seitenverwaltung des Hauptspeichers. Eine schnelle Adressumsetzung wird
mit Hilfe des Deskriptorcaches erreicht

Bemerkung. Auch mit mehreren hierarchisch angeordneten Tabellen bedarf es eines erheblichen
Speicherplatzes, wenn sehr breite virtuelle Adressen umgesetzt werden sollen. Die minimal zwei
notwendigen Tabellen einer zweistufigen Seitenverwaltung (Verzeichnistabelle und Seitentabelle)
benötigen z.B. 2 • 2 26 Einträge zu je 64 Bits, wenn die virtuelle Adresse 64 Bit breit ist. Dies ent-
spricht einem Speicherbedarf von 1 GByte. Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems ist die
Verwendung zusätzlicher Tabellenhierarchieebenen, allerdings mit dem Nachteil, dass für jede
zusätzlich zu durchlaufende Tabelle ein weiterer Speicherzugriff notwendig wird, falls der Deskrip-
torcache den benötigten Eintrag nicht enthält.
Eine Alternative ist die Verwendung sog. invertierter Verzeichnis - bzw. Seitentabellen . Sie enthal-
ten möglichst nur die für die Adressumsetzung relevanten Einträge. Die Adressierung eines Des-
kriptors geschieht hierbei, indem die Verzeichnis- oder Seitennummer durch eine Hashfunktion in
einen Tabellenindex gewandelt wird. Natürlich ist hierbei das für Hashtabellen typische Problem
der Kollision unterschiedlicher Verzeichnis- bzw. Seitennummern in einem Eintrag der Hashtabelle
zu lösen. Invertierte Tabellen werden z.B. in den Speicherverwaltungseinheiten des PowerPC 604
und PowerPC MPC750 von Motorola verwendet [130, 128].

Virtueller Speicher

Als virtuell bezeichnet man ein von einem Programm adressierbaren Speicher, des-
sen Gesamtkapazität die des real verfügbaren Hauptspeichers übersteigt. Erreicht
wird dies, indem direkt auf einem großen Hintergrundspeicher, z.B. der Festplatte