03存储系统分析.ppt

* (4)硬件实现的代价，写回法要比写直达法好。 对于写直达法： 为了缩短写Cache流水线的时间，通常要设置一个小容量的高速积存器堆(后行写缓冲站)，每个存储单元要有数据、地址和控制状态等3部分组成。 每次写主存时，首先把主存的数据和地址写到高速寄存器堆中。 每次读主存时，要首先判断所读数据是否在这个高速寄存器堆中。 对于写回法：不需要设置高速缓冲寄存器堆。 10月16号讲128张 * 3.3.6 Cache的预取算法 预取算法有如下几种： (1)按需取。当出现Cache不命中时，才把需要的一个块取到Cache中。 (2)恒预取。无论Cache是否命中，都把下一块都取到Cache中。 (3)不命中预取。当出现Cache不命中，把本块和下一块都取到Cache中。 主要考虑因素： 命中率是否提高，Cache与主存间通信量。 恒预取能使Cache不命中率降低75~85%。 不命中预取能使Cache不命中率降低30~40% * 3.4 三级存储系统 虚拟存储系统和Cache存储系统可同时存在 存储系统可以有多种构成方法 不同的构成只是实现技术不同。 * 3.4.1 存储系统组织方式 1.两个存储系统的组织方式： 又称为：物理地址Cache存储系统 目前的大部分处理机采用这种两级存储系统。 2.一个存储系统组织方式： 又称为：虚拟地址Cache存储系统。 如Intel公司的i860等处理机采用这种方式。 3.全Cache系统 没有主存储器， 由Cache和磁盘组成存储系统。 * 1.两个存储系统组织方式 2.一个存储系统组织方式 3.全Cache系统 * 3.4.2 虚拟地址Cache 虚拟存储器采用位选择组相联方式 虚拟存储器中的一页等于主存储器的一个区。 用虚拟地址中的虚页号访问快表，如果快表命中，把快表中的主存区号E与快表中的主存实页号P进行比较。 若比较结果相等，则Cache命中。读出Cache的块号b,并与B、b、W拼接得到Cache地址。 若Cache不命中，则用主存实页号P、及B和W拼接，得到主存实地址。 若快表没有命中，通过软件查主存中慢表。 * * 3.4.3 全Cache存储系统 建立存储系统的目的：获得一个速度接近Cache，容量等于虚拟地址空间的存储器。 这个存储器如何构成，具体分成几级来实现，只是具体的实现技术而已。 随着计算机硬件和软件技术的发展，存储系统的实现技术也在不断改变。 最直接简单的方法：用一个速度很高，存储容量很大的存储器来实现。 全Cache(all-Cache)是一种理想的存储系统。 * 一种多处理机系统中的全Cache存储系统 * 本章重点： 1. 存储系统的定义及主要性能计算。 2. 并行存储器的工作原理。 3. 虚拟存储系统的工作原理。 4. 虚拟存储器中加快地址变换的方法。 5. 虚拟存储系统的页面替换算法。 6. Cache存储系统的地址映象及变换方法。 7. Cache存储系统的替换算法。 8. Cache存储系统的加速比。 * 第三章 习 题 3.2 3.5 3.8 3.13 3.14 3.20 3.23 补充题： Cache的访问周期为10ns，主存储器的访问周期为60ns， 每个数据在Cache中平均重复使用4次。当块的大小为1个字时，存储系统的访问效率只有0.5。 (1)当存储系统的访问效率为0.5时，计算命中率和等效访问周期。 (2)为了使存储系统的访问效率达到0.94，命中率和等效访问周期应该提高到多少？ (3)为了使存储系统的访问效率从0.5提高到0.94，块的大小至少增加到几个字？ * 2.直接映象及其变换 映象规则： 主存储器中一块只能映象到Cache的一个特定的块中。 Cache地址的计算公式： b=B mod Cb 其中：b为Cache 块号，B是主存块号， Cb是Cache块数。 实际上，Cache地址与主存储器地址的低位部分完全相同。 * 直接映象方式的地址映象规则 * 直接映象方式的地址变换过程： 用主存地址中的块号B去访问区号存储器，把读出来的区号与主存地址中的区号E进行比较： 比较结果相等，有效位为1，则Cache命中，否则该块已经作废。 比较结果不相等，有效位为1，则Cache