[存储器完整课件.ppt

第三章：存储系统 第三章 Game over Thank you ! § 3.5 cache存储器： 是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术。是介于CPU和主存之间的小容量存储器，但存取速度比主存快。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 1 cache存储器的基本原理：CPU与cache之间的数据交换是以字为单位，而cache与主存之间的数据交换是以块为单位。一个块由若干字组成，是定长的。当CPU读取主存中一个字时，便发出此字的内存地址到cache和主存。此时cache控制逻辑依据地址传送给CPU；若非，则用主存读周期把此字从主存读出送到CPU，与此同时，把含有这个字的整个数据块从主存读出送到cache中。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2、 cache的命中率：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： 若tc表示命中时的cache访问时间，tm表示未命中的主存访问时间，1-h表示未命中率，则cache/主存系统的平均访问时间ta为： ta=htc+(1-h)tm 我们追求的目标是，以较小的硬件代价使cache/主存系统的平均访问时间ta 越接近tc 越好。设r=tm/tc表示主存慢于cache的倍率，e表示访问效率，则有 由表达式看出，为提高访问效率，命中率h越接近1越好，r值以5-10为宜，不宜太大。 命中率h与程序的行为、 cache的容量、组织方式、块的大小有关 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. [例5]CPU执行一段程序时， cache完成存取的次数为1900次，主存完成存取的次数为100次，已知cache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。 解： Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 3、奔腾PC机是一个单CPU系统。它采用两级cache结构。安装在主板上的2级cache（L2），其容量是512KB，采用2路组相联映射方式，每行可以是32B，64B或128B。集成在CPU内的1级cache（L1），其容量是16KB，采用的也是2路组相联映射方式，每行是32B。L2的内容是32MB容量主存的子集，L1又是L2的子集，从而使L1未命中处理时间大大缩短。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-201