第三章-存储系统ppt课件.ppt

《第三章-存储系统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、第三章存储系统存储器概述主存储器的基本构造和操作主存储器组织高速缓冲存储器Cache高速存储器半导体存储器芯片虚拟存储器原因：主存工作速度总落后于CPU的需求,主存容量总是落后于软件的需求.提高存储器性能的方法：提高主存工作速度—(1)提高主存读写速度:从最早使用的DRAM到后来的FPMDRAM、EDODRAM、SDRAM、DDRSDRAM和若RDRAM等;(2)在DRAM芯片中采用高速存取方式,如相联存储器、双端口存储器等;(3)采用并行主存技术.改善系统结构—采用多级存储体系结构3.6高速存储器3.6.1相联存储器(CAM——ContentAccessMem

2、ory)一、相联(联想)存储器的实质(工作原理)与常规存储器按地址访问不同,CAM是既可按地址寻址,又可按内容(通常是某些字段)寻址.CAM的每个字由若干字段组成,待检索的某字段作为关键字,用它与存储体中所有单元进行比较,找出关键字相同的所有数据字.用于信息检索、Cache和虚拟存储器.二、相联存储器的结构与功能结构框图如下：检索寄存器(n位)屏蔽寄存器(n位)数据寄存器(n位)存储体(包括比较电路)(m个单元，每单元n位)译码电路地址寄存器12m┇匹配寄存器┇┇┇••••••••••••••••••图3.32相联存储器的结构框图①用来存放待检索内容②屏蔽关键字

3、段以外的值,即进行检索时,将MR中要比较的位置置为1,不需要比较的位置置为0.③存储体中各单元相应字段同时与关键字比较,相同者,匹配寄存器相应位置为1.若同时有i个字满足要求,则相应有i位为1④译码电路找到对应的存储单元.也具备按地址访问的功能。CRMRCAM在Cache中的具体应用⑤数据寄存器存放读出或写入的数据.⑥字选择寄存器用来确定哪些字参与检索.┇字选择寄存器5590…00…00…00…011…1第一次检索寄存器内容屏蔽寄存器内容1赵XX男175822钱XX男186113孙XX女175844李XX男19604…N丁XX女18520序号姓名性别年龄分数图3

4、.33相联存储器检索举例例如:某高校学生入学总成绩已经存入相联存储器如图3.33,要求列出“总分”在560-600分范围内学生名单.可用二次查找完成:第一次找出“总分”大于559的考生,第二次再找出“总分”小于601的考生.匹配寄存器字选择寄存器5590…00…00…00…011…1第一次检索寄存器内容屏蔽寄存器内容1赵XX男175822钱XX男186113孙XX女175844李XX男19604…N丁XX女18520序号姓名性别年龄分数图3.33相联存储器检索举例分别将559和601作为关键字段内容置于比较寄存器中，屏蔽寄存器只在“总分”字段上设置11…1,而在

5、其他字段设置00…0，表示不必比较，第一次查找结果送入匹配寄存器，为了进行第二次查找，先将匹配寄存器内容送入字选择寄存器，并将比较寄存器中的559更换为601，然后将第二次查找结果送入匹配寄存器，匹配寄存器和字选择寄存器内容同时为1位所对应的考生，即为查找结果。匹配寄存器字选择寄存器1111010101检索寄存器(n位)屏蔽寄存器(n位)数据寄存器(n位)存储体(包括比较电路)(m个单元，每单元n位)译码电路地址寄存器12m┇匹配寄存器┇┇┇••••••••••••••••••图3.32相联存储器的结构框图CRMR从按地址访问的存储器中检索某一个单元，平均约W/

6、2次操作(W为存储单元数)，而在相联存储器中仅需要进行一次检索操作，故大大提高了处理速度。3.6.2双端口存储器端口：指读/写控制电路。常规存储器为单端口存储器，即每次只能接收一个地址，访问一个存储单元。在高速系统中，主存是信息交换的中心，CPU、外设需要频繁访问主存，而单端口存储器每次只能接受一个访存者，影响工作速度。双端口存储器：具有两个彼此独立的读/写口，每个读/写口有独立的地址寄存器和译码电路，可以并行地独立工作。地址寄存器地址寄存器译码器译码器存储体应用实例：FPMDRAM+双口技术用于视频卡（VRAM）地址地址MDRMDR数据数据读写电路读写电路WE

7、WEMARMAR工作方式：两个读/写口可以按各自接收的地址，同时并行访问主存。与两个独立存储器不同的是，两套读/写口的访存空间相同，可以访问同一区间、同一存储单元。在发生访存冲突时由存储器仲裁逻辑解决。图3.34双端口存储器示意图3.6.3多模块交叉(多体交叉)存储器一、并行主存系统用W/w片字长w的芯片可以扩展成W位字长的存储器，一般把这种扩展叫存储芯片的并联组织(位扩展)。各个芯片同时工作，在一个Tm内读出一个W位的字，获得Bm=W/Tm的频宽。同理可进一步把n个W位字长的同容量存储器并成一个更大的存储器以获得Bm=nXW/Tm的频宽。这样组织的主存系统叫并

8、行主存系统。作用：加快从