第6章 存储器层次结构.pdf

存储器层次结构 n 简述 n 存储技术★ n 随机访问存储器 n 磁盘 n 固态硬盘 n 局部性原理★ n 存储器层次结构☆ n 高速缓 存储器☆ 简述 n 到目前为止的计算机模型中，我们假设计算机的存储器系统是一 个线性的字节数组，而CPU能够在一个常数时间内访问每个存储器 位置。但它没有反映现代系统实际的工作方式。 n 实际上，存储器系统是一个具有不同容量、成本和访问时间的 储设备的层次结构。 n 如果你的程序需要的数据是存储在CPU寄存器中，那在指令的执行 期间，在零个周期内就能访问到它们；如果存储在高速缓 中， 需要1~30个周期；如 储在主 中，需要50~200个周期；如存储 在磁盘上，需要大约几千万个周期 n 作为一个程序员，需要理解存储器层次结构，它对应用程序的性 能有着巨大的影响，这是因为计算机程序的一个称为局部性的基 本属性引起的。 简述 • 不同矩阵乘法核心程序执行相同数量的算术操 作，但有不同程度局部性，它们运行时间可以 相差20倍 • 本章将介绍基本的存储技术、局部性、高速缓 冲存储器等内容。 存储器层次结构 n 简述 n 存储技术★ n 随机访问存储器 n 磁盘 n 固态硬盘 n 局部性原理★ n 存储器层次结构☆ n 高速缓 存储器☆ 存储技术-随机访问存储器 RAM(随机访问存储器，Random-Access Memory ) – 静态RAM (SRAM) 每个cell使用6个晶体管电路 储一个位 只要有电，就会无限期地保 它的值 相对来说，对电子噪声等干扰不敏感 比DRAM更快、更贵 – 动态RAM (DRAM) 每个cell使用1个电容和1个访问晶体管电路存储一个位 每隔10-100 ms必须刷新值 对干扰敏感 比SRAM慢，便宜 ¸拍、太、吉、兆、千、毫、微、纳(毫微)、 (微微)、飞(毫微微) 存储技术-随机访问存储器 传统DRAM芯片 – 所有cell被组织为d个supercell ，每个supercell包含了w个cell ，一 个d ×w 的DRAM总共存储了dw位信息。supercell被组织成r行c 列的矩阵，即rc=d 。 存储技术-随机访问存储器 步骤1(a): Row access strobe (RAS)选择row 2 步骤1(b): 从DRAM 阵列中拷贝Row 2到行缓冲区 步骤2(a): Column access strobe (CAS)选择column 1 。 步骤2(b): 将Supercell (2,1)从行缓冲区拷贝到数据线，并最终传送 回CPU 存储技术-随机访问存储器 作业：上网了解下内 接口类型和内 颗粒封装标准 存储技术-随机访问存储器 作业：上网了解下Rank 、P-Bank 、L-Bank 、tRCD、CL、tRP 的含 义，然后通过一些内 查看软件查看下自己计算机的内 信息， 并尝试通过获得的信息，推算下内存容量 存储技术-随机访问存储器 增强DRAM （所有增强型DRAM都是以常规的DRAM为核心而建立的） – Fast page mode DRAM (FPM DRAM) – Extended data out DRAM (EDO DRAM) – Synchronous DRAM (SDRAM) 使用时钟的上升沿作为控制信号，而不是采用异步控制信号。 – Double data-rate synchronous DRAM (DDR SDR