用途及对其要求用途存储器系统是计算机中用于存储程序

《用途及对其要求用途存储器系统是计算机中用于存储程序》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、用途及对其要求用途：存储器系统是计算机中用于存储程序和数据的部件，很重要。对其要求是：尽可能快的读写速度，尽可能大的存储容量，尽可能低的成本费用。怎样才能同时实现这些要求呢？用多级存储器把要用的程序和数据，按其使用的急迫程度分段调入存储容量不同、运行速度不同的存储器中，并由硬软件系统统一调度管理。程序运行的局部性原理2.程序运行时的局部性原理表现在：在一小段时间内，最近被访问过的程序和数据很可能再次被访问在空间上，这些被访问的程序和数据往往集中在一小片存储区在访问顺序上，　指令顺序执行比转移执行的可能性大(大约5

2、:1)合理地把程序和数据分配在不同存储介质中返回解决方案选用生产与运行成本不同的、存储容量不同的、读写速度不同的多种存储介质，组成一个统一的存储器系统，使每种介质都处于不同的地位，发挥不同的作用，充分发挥各自在速度、容量、成本方面的优势，从而达到最优性能价格比，以满足使用要求。例如，用容量更小但速度最快的SRAM芯片组成CACHE，容量较大速度适中的DRAM芯片组成MAINMEMORY，用容量特大但速度极慢的磁盘设备构成VIRTUALMEMORY。返回大型计算机的存储器系统3.存取速度存储容量存储成本CPU10n

3、s512B1800(美分/KB)缓存20~40ns128KB72主存60~100ns512MB5.6虚存10~20ms60~228GB0.23后援2~20ms512GB~2TB0.01若能使CPU大部分时间访问高速缓存CACHE，速度最快；仅在从缓存中读不到数据时才去读主存，速度略慢但容量更大；当从主存中还读不到时才去成批量读虚存，速度很慢容量极大；这就很好地同时解决了对速度、容量、成本三个方面的需求。返回4.层次之间应满足的原则(1)一致性原则：处在不同层次存储器中的同一个信息应保持相同的值。(2)包含性原则：

4、处在内层的信息一定被包含在其外层的存储器中，反之则不成立,即内层存储器中的全部信息，是其相邻外层存储器中一部分信息的复制品。返回7.1存储系统的层次结构主存和辅存主存：顺序访问辅存：串行访问（顺序和直接）衡量存储器的三个指标：容量、速度、价格层次化结构cache主存辅存层次化存储体系必须解决的三个问题：1.定位问题：数据块在较高层存储器中存放在哪个位置?怎样确定并且找到该块?这是块的标识和寻址问题。一般用查表法来映象块或页的定位、标识和寻址。2.替换问题：不命中时，要从下层调入上层数据块，若上层满，则此时如何将上

5、层中的数据置换出去?什么方法好。这就是替换策略的问题。3.更新问题：在需要写访问时，何时将上层中得到的结果写到下层存储器中?因为上层数据在经过运算后比下层的数据新，则这种写的方式就是为了解决上下层数据一致性的问题。7.2cache基本概念命中、命中率、失效、失效率、块、命中访问时间、失效访问时间(misspenalty)设计问题地址映象替换策略更新策略容量Cache是为了解决CPU和主存之间速度匹配问题而采用的一项重要技术。1．特点：·高速：存取速度比主存快，以求与CPU匹配。由高速的SRAM组成，全部功能由硬件

6、实现，保证了高速度。·容量小：因价格贵，所以容量较小，一般为几百KB，作为主存的一个副本。可分为片内Cache和片外Cache。2．工作原理Cache组织除了有SRAM外，还要有相应的控制逻辑·注意：Cache与主存之间数据交换的单位是“块”（Cache称行）。·Cache的基本操作：(1)CPU首先在Cache中进行比较(2)数据在Cache中---无需访存，直接从Cache中存取（需地址变换）；(3)数据不在Cache中---则进行主存读写，同时，把该数据所在的块复制到Cache中。图7.2cache的基本结

7、构cache的容量和块的大小是影响cache的效率的重要因素。通常用“命中率”来测量cache的效率。命中率指CPU所要访问的信息在cache中的比率，而将所要访问的信息不在cache中的比率称为失效率。一般来说，cache的存储容量比主存的容量小得多，但不能太小，太小会使命中率太低；也没有必要过大，过大不仅会增加成本，而且当容量超过一定值后，命中率随容量的增加将不会有明显地增长。但随着芯片价格的下降，cache的容量还是不断增大，已由几十K发展到几百K字节，甚至达到几M字节。在从主存读出新的字块调入cache存

8、储器时，如果遇到cache存储器中相应的位置已被其他字块占有，那么就必须去掉一个旧的字块，让位于一个新的字块。这种替换应该遵循一定的规则，最好能使被替换的字块是下一段时间内估计最少使用的。这些规则称为替换策略或替换算法，由替换部件加以实现。cache存储器中保存的字块是主存中相应字块的一个副本。如果程序执行过程中要对该字块的某个单元进行写操作，就会遇到如何保持cache与