计算机组成原理第十二讲(存储子系统二)ppt课件.ppt

《计算机组成原理第十二讲(存储子系统二)ppt课件.ppt》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、计算机组成原理主讲：颜俊华第十三讲：存储子系统（二）磁表面存储器分类软盘、磁带、硬盘技术指标记录密度道密度：单位长度内的磁道数位密度：磁道上单位长度内的二进制代码数存储容量非格式化容量：总位数，用位密度计算磁表面存储器格式化容量：有效位数，用扇区内的数据块长度计算速度指标平均存取时间数据传输率：带：平均等待时间盘：平均定位、平均旋转时间查找速度ms读/写速度Kb/s、KB/s磁表面存储器软盘信息分布与寻址信息信息分布盘片：单片，双面记录磁道：盘片旋转一周，磁头作用区域扇区：磁道上长度相同的区段。存放数据

2、块。各道容量相同，各道位密度不同，内圈位密度最大。磁表面存储器磁表面存储器容量非格式化容量=内圈位密度×内圈周长×道数/面×面数格式化容量=字节数/扇区×扇区数/道×道数/面×面数寻址信息驱动器号、磁头号、磁道号、扇区号、扇区数磁表面存储器硬盘信息分布与寻址信息信息分布盘组：多个盘片，双面记录圆柱面：各记录面上相同序号的磁道构成一圆柱面数据块扇区（定长记录格式）记录块（不定长记录格式），无扇区划分。磁表面存储器磁表面存储器寻址信息驱动器号、圆柱面号、磁头号、扇区号（记录号）、交换量。选择磁盘组选择盘面选

3、择磁道选择起始扇区扇区数磁表面存储器设某磁盘有两个记录面，存储区内直径为２.36英寸，外直径为５英寸，道密度为１２５０TPI（TPI：磁道数/英寸），内直径处的位密度为52400bpi（bpi：位/英寸），转速为2400rpm（rpm：转/分）。请解答：（１）每面有多少个磁道，每磁道能存储多少字节？（２）数据传输率是多少？（３）磁盘的寻址信息？磁表面存储器磁记录方式定义：写电流波形的组成方式解决提高可靠性：增大写波幅度，以提高读出信号幅度。提高记录密度减少转变区数目，使单元长度缩短具有自同步能力，使位单

4、元长度缩短。自同步，即能从自身读出信号序列中提取同步信号，以区分位单元。磁表面存储器选择原则：主要由以下三点决定自同步能力记录密度可靠性实用记录方式的特点与应用不归零-1制（NRZ1）写1时电流变方向，写0时电流不变方向。“见1就翻”001101I0t转变区少，无自同步能力。用于早期低速磁带机。磁表面存储器调相制（PE）调频制（FM）I0t001101写1时中间电流正跳变，写0时中间电流负跳变。转变区多，有自同步能力。用于常规磁带机。I0t001101写1时电流变二次，写0时电流变一次。起始变方向转变区

5、多，有自同步能力。用于早期磁盘。磁表面存储器改进型调频制（MFM）写1时位单元中间电流变，相邻的0交界处电流变。转变区少，有自同步能力。用于磁盘。I0t001101可压缩位单元长度：I0t001101磁表面存储器群码制（GCR）——GCR（4，5）记录码中连续的0不超过2个；记录码按NRZ1方式写入。转变区少，有自同步能力。用于数据流磁带机。提高存储系统性能高速缓冲存储器问题的提出CPU和主存的速度差Cache的功能（引入目的）：解决CPU和主存间速度不匹配缓存CPU主存容量小速度高容量大速度低提高存储

6、系统性能存储器访问的局部性原理时间局部性：当前正在使用的信息很可能是后面立即还要用的信息,例程序循环和堆栈操作。空间局部性：指连续使用到的信息很可能在存储空间上相邻或相近，以顺序执行的程序和数据(如数组)便是如此。分层结构：局部性原理是存储系统层次结构技术可行性的基础。CPUCACHEL1CACHEL2MMAMCPU地址映象cache主存数据总线地址总线ALU通用寄存器L1L2主存辅存CPU存储系统存储系统层次结构图Cache原理图块传送字传送字传送提高存储系统性能Cache命中率增加Cache的目的就

7、是使主存的平均读出时间尽可能接近Cache读出时间，即Cache命中率接近1。在一个程序执行期间，设Nc表示Cache完成存取的总次数，Nm表示主存完成存取的总次数，h定义为命中率，则有：提高存储系统性能Cache/主存系统平均访问时间ta根据主存的启动时间有：Cache访问和主存访问是同时启动Cache访问不命中时才启动主存tc:命中Cache访问时间tm:主存访问时间提高存储系统性能存储层次访问效率例：CPU执行一段程序时，Cache完成存取次数为1900次，主存完成存取次数为100次，已知Cach

8、e存取周期为50ns，主存存取周期为250ns，求Cache/主存系统的效率和平均访问时间（设访问Cache和主存同时启动）提高存储系统性能解：提高存储系统性能地址映像直接映像字块2m－1字块2c+1字块2c+1－1字块2c+1字块2c字块2c－1字块1字块0………主存储体字块1标记字块0标记字块2c－1标记Cache存储体t位01C－1…字块字块地址主存字块标记t位c位b位主存地址比较器（t位）=≠不命中有效位=1？*m位Cache内地址