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* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * S.J.T.U. 关联映射 一个主存块可以装载到任意一个Cache行 内存地址解释为标识域和字域 标识唯一确定了一块主存 在比对时需要检查每一块的标识 复杂的Cache查询电路提高了成本 S.J.T.U. 全关联映射 — Cache组织图 S.J.T.U. 关联映射小结 地址长度：s+w位 寻址单位数：2^(s+w)字或字节 块大小(行长度)：2^w字或字节 主存块数：2^s Cache行数：不确定 标识长度：s位 S.J.T.U. 组关联映射 Cache被划分为多个组 每一组包含若干行 映射表示为： m = v * k, i = j mod v i：Cache组号 j：主存储器的块号 m：Cache的行数 v：Cache的组数 k：Cache组内的行数 主存块可映射到对应的Cache组内的任意一行 k路组关联映射 S.J.T.U. k路组关联映射 — Cache组织图 S.J.T.U. 组关联映射小结 地址长度：s+w位 寻址单位数：2^(s+w)字或字节 块大小(行长度)：2^w字或字节 主存块数：2^s Cache组内行数：k Cache组数：v = 2^d Cache行数：m = kv 标识长度：(s-d)位 S.J.T.U. 替换算法 硬件实现 最近最少使用(LRU) 先进先出(FIFO) 最不经常使用(LFU) 随机 S.J.T.U. 写策略 在主存储器没有得到必威体育精装版副本之前，Cache行不应被替换 多个CPU可能拥有各自的Cache I/O模块可能直接读写主存储器 S.J.T.U. 写策略：写直达 所有的写操作都对主存和Cache进行 多个CPU通过监视主存储器的变化以保证自身Cache的更新 实现简单 产生了大量的存储信息量 使写操作变慢 S.J.T.U. 写策略：回写 写操作时仅对Cache进行修改 修改Cache行时，设置该Cache行的修改位 当Cache行被替换时，仅当其修改位被置位时，才将该行数据写回主存储器 减少了主存的写入操作 部分主存是无效的 I/O模块的存取只能通过Cache进行 S.J.T.U. 行/块的大小 随着行的大小从很小到较大的过程中，命中率先是上升，然后下降。 较大的行减少了装入Cache的总行数 当行变得较大时，离所访问的位置较远的字被再次使用的概率较小 通常使用8~128字节 S.J.T.U. Cache的数目 多级Cache 统一和分立的Cache * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * S.J.T.U. 上海交通大学 Cache 陆海宁 hnlu@sjtu.edu.cn S.J.T.U. 存储系统的特性 存储位置 容量 传输单位 存取方式 性能 物理类型 物理特性 组织 S.J.T.U. 存储位置 CPU 内存(主存) 外存(辅存) S.J.T.U. 容量 字长 存储器组织的“自然”单位 字数 或字节数 S.J.T.U. 传输单位 内部存储 通常等于数据总线宽度 外部存储 通常是以块为单位，远大于字 可寻址单位 能唯一定址的最小单位 字，字节… S.J.T.U. 四种存取方式 (1) 顺序存取 从起始地址开始顺序读取 位置影响存取时间 如：磁带 直接存取 每个数据块具有唯一的地址 存取过程包括块间跳转和块内线性有哪些信誉好的足球投注网站 位置影响存取时间 如：硬盘 S.J.T.U. 四种存取方式 (2) 随机存取 每个可寻址单位具有唯一的地址 存取时间与数据位置无关 如：主存储器 关联存取 根据地址或数据内容的样式确定存储位置 存取时间与数据位置无关 如：Cache S.J.T.U. 性能参数 存取时间 随机：从地址传送到数据已被存储或能够使用之间的时间 非随机：读写机构定位到存储位置所需的时间 存储器周期时间 存取时间 + 下一次存取之前所需的附加时间 传输率 数据传入/传出的速率 随机：1/周期时间 非随机：TN = TA + (N/R) S.J.T.U. 物理类型 半导体 主存储器 磁 硬盘和磁带 光学 CD和DVD S.J.T.U. 设计概要 容量多大？ 速度多快？ 价格多少？ S.J.T.U. 希望高速存取？ 完全可以造一个只使用高速SRAM(Cache)的计算机 非常快 结构简单 不需要Cache了(当然…) 贵得难以承受 S.J.T.U. 存储器特性 存取时间越短，每位的价格越高 容量越大，每位的价格越低 容量越大，存取时间越长 S.J.T.U. 存储器分层 寄存器 CPU内部 主存储器 一级或多级 RAM 外部存储器 备份存储 S.J.T.U. 存储器分层结构 S.J.T.U. 存储器分层 从上层至下层 每位价格降低