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Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas. Edson Toshimi Midorikawa Ricardo Leandro Piantola Hugo Henrique Cassettari EPUSP - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
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Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas Edson Toshimi Midorikawa Ricardo Leandro Piantola Hugo Henrique Cassettari EPUSP - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PCS - Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Objetivo • Apresentar um estudo do comportamento e do respectivo desempenho de algoritmos adaptativos de substituição de páginas, segundo a variação de seus parâmetros.
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Apresentação • Algoritmos adaptativos • Parâmetros de Controle • Algoritmo LRU-WAR • Descrição dosTraces • Análises dos parâmetros C e L do LRU-WAR • Conclusão e trabalhos futuros
Área de Swap (Disco) Problema da Substituição: Qual página deve ser retirada da memória principal? Memória Principal IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP Memória Virtual com Paginação Algoritmo de Substituição de Páginas Tradicionais: FIFO, MRU, LRU, LFU
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Algoritmos Adaptativos de Substituição • Atuam de forma dinâmica, adaptando seu comportamento de acordo com o padrão de acesso à memória em tempo de execução. • Modificam seu comportamento de acordo com as características de acesso à memória detectadas. • Exemplos: • SEQ (1997) • EELRU – Early Eviction LRU (1999) • LRFU – Least Recently/Frequently Used (2001) • LIRS – Low Inter-reference Recency Set (2002) • ARC – Adaptive Replacement Cache (2003) • FPR – Fuzzy Page Replacement (2006)
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Parâmetros de controle
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Algoritmo LRU-WAR (Working Area Restriction) • Utiliza LRU ou MRU-n • Diferencia reuso imediato de localidade temporal c w
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Traces utilizados nas análises
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Gnuplot • Padrões de acessos bem definidos: • - Um conjunto de páginas com forte localidade temporal. • - Um padrão de acessos seqüencial.
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Grobner • Padrão seqüencial intercalado com outros padrões de acesso à memória. • Acessos a poucas páginas com forte localidade temporal.
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Sprite • Grande conjunto de páginas que são acessadas com uma certa freqüência. • Não apresenta um padrão destacado. • Intervalos irregulares, baixa localidade temporal.
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Gráficos de Desempenho (Gnuplot) • As variações do L não apresentaram desempenho significativo. • Para valores de C maiores que 50 LRU-WAR se iguala ao LRU. • Aproximação do Ótimo quando C=35 (23 faltas de páginas).
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Gráficos de Desempenho (Grobner) • Quanto menor o valor de C, mais rápido é detectada o padrão seqüencial. • Ganhos de até 24% em relação ao LRU e 15% em relação ao LRU-WAR com parâmetros padrão. • Valores baixos de L não apresentam melhora.
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Gráficos de Desempenho (Sprite) • O valor ótimo de C para esse trace é 44. • Quanto maior o valor de C, LRU-WAR mais próximo do LRU • Quanto maior o valor de L melhor é o desempenho, porém não é possível se aproximar do LRU.
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Conclusão • Influência dos Parâmetros de Controle • É possível modificar o comportamento dos algoritmos adaptativos de substituição de páginas para situações específicas • Ajustar os parâmetros em execução pode melhorar significativamente o desempenho • Melhoria de até 15% em relação aos parâmetros padrão LRU-WAR • O algoritmo LRU-WAR com parâmetros padrãotem bom desempenho. Porém o desempenho pode melhorar ajustando-se os parâmetros de controle
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Trabalhos futuros • Conduzir este mesmo estudo para um conjunto maior de aplicações • Desenvolver um algoritmo dinâmico de ajuste dos parâmetros de controle em execução • Analisar a influência dos parâmetros de controle usando o LRU-WAR com uma política de substituição global • Estudo comparativo com outros algoritmos adaptativos
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Contato • Edson Toshimi Midorikawa: edson.midorikawa@poli.usp.br • Ricardo Leandro Piantola: piantola@uol.com.br • Hugo Henrique Cassettari: hugohc@terra.com.br • ESCOLA POLITÉCNICA DA USP • Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais • Laboratório de Arquitetura e Computação de Alto Desempenho • Av. Prof. Luciano Gualberto, travessa 3, 158, Cidade Universitária • CEP: 05508-900, São Paulo-SP • http://regulus.pcs.usp.br/~lahpc/
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP Gnuplot
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP Grobner
IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP Sprite