计算机组成原理第三章存储系统[三]讲述.ppt

第三章 存储系统 例:某机主存容量为1MB, Cache容量为8KB，若以字节编址，每512B为一块,则主存有2048块, Cache有16块。 主存地址格式： 0000 0000 000 0 0000 0000 0000 0000 000 1 1 1 1 1 1 1 1 1 例(2009):某计算机的Cache共有16块,采用2路组相联(即每组2块).每个主存块大小为32字节,按字节编址.主存129号单元所在主存应装入到得Cache组号是( ). A. 0 B.2 C.4 D.6 例:在下列因素中,与Cache的命中率无关的是( ). A. Cache块的大小 B. Cache的容量 C. 主存的存取时间 例：假设主存容量为512K×16位,Cache容量为4096×16位,块长为4个16位的字,访存地址为字地址. (1)在直接映射方式下,设计主存地址格式. (2)在全相联映射方式下,设计主存地址格式. (3)在2路组相联映射方式下,设计主存地址格式. 解:(1)在直接映射方式下,Cache分4096/4=210块,主存分219/4=217块,主存分219/212=27组. 故主存地址格式: (2)在全相联方式下,Cache分4096/4=210块,主存分219/4=217块. 故主存地址格式: 作业3：某机主存容量为4MB，Cache容量为16KB，每块包含8B，设计一个四路组相联映射的Cache组织，要求： (1) 画出主存地址字段中各段的位数； (2) 设Cache的初态为空，CPU依次从主存第0、1、2、…、99号单元读出100B(主存一次读出一个字节)，并重复按此次序读8次，问命中率是多少？ (3) 若Cache的速度是主存的6倍，试问有Cache和无Cache相比，速度提高多少倍？ 解?1) 主存容量为4MB，按字节编址，主存地址为22位，地址格式如下： 设Cache的存取周期为T，则主存的存取周期为6T。 有Cache的平均访问时间=h×Tc+(1-h) ×Tm=0.984Tc+(1-0.984) ×6T=1.08T 无Cache的访存时间为6T 则速度提高倍数=6/1.08=5.56倍 2.组相联映射方式下的地址变换 块内地址 (Cache组号) (1) 主存地址格式: (主存字块标记) (2) Cache地址格式: 块内地址 组号 组内块号 组号 组内块号 (3) 地址变换(将主存地址转换为Cache地址): 块内地址 组号 组内块号 块内地址 (Cache组号) (主存字块标记) 组号 组内块号 主存字块标记 组号G 块内地址W MAR 组号g 组内块号b 块内地址w CAR 比较 不命中 访问主存 命中 主存字块标记 Cache组内块号b ┇ ┇ ┇ ┇ ● ● 访问Cache 图3.31 组相联映射的地址变换示意图 块表 主存组数(7位) 组内块数(10位) 块内地址(2位) 主存块数(17位) 块内地址(2位) (3)在组相联映射方式下, Cache分4096/4=210块,2块一组,Cache分210/2=29组;主存分219/4=217块,每组分29块,主存分217/29=28组. 故主存地址格式: 块内地址 (Cache组号) (主存字块标记) 组号(8位) 组内块号(9位) (2位) 练习1. 设有一个Cache的容量为2K字,每块16字,在直接映象方式下,求: (1)该Cache可容纳多少个块? (2)如果主存的容量为256K字,则有多少个块? (3)主存的地址格式? Cache的地址格式? (4) 主存中的第032ABH单元映象到Cache中哪一块? 解:(1) Cache可容纳的块数为:2K/16=27=128(块) (2) 主存的可容纳的块数为: 256K/16=214(块) (3) 主存地址格式为: 块内地址(4位) 组内块号(7位) 组号(7位) Cache地址格式为: 块内地址(4位) 组内块号(7位) (4) 主存中的032ABH单元: 032ABH=(0000 0011 0010 1010 1011)2 6组 42块 11字 另外一种求法: 因为主存第j块和Cache第i块有如下函数关系: i= j mod m (m为Cache中总块数) 这里,j=29+28+25+23+21=810,m=128, 所