ch04.存储器.校验.pptx

计算机组成与系统结构;第四章 存 储 器;重点、难点; 难点 （3个） 单体多字存储、多体交叉存储系统； CPU访问Cache的工作过程； 不同的Cache—主存地址映象，直接影响主存地址字段的分配及替换策略。;5;6;;8;9;10;11;12;13;14;15;16;17;18;19;20; ;22;4.3 高速缓冲存储器;4.3 高速缓冲存储器;4.3 高速缓冲存储器;4.3 高速缓冲存储器;27;28;(1) 主存和缓存的编址; Cache 的读工作原理;命中与未命中;Cache 的命中率;Cache –主存系统的效率;例4.7（P111）：假设CPU执行某段程序时，共访问Cache命中20 00次，访问主存50次。已知Cache的存取周期为50ns，主存的存取周期200ns。求Cache-主存系统的命中率 、效率和平均访问时间。; Cache 的块替换;;;;;Cache的写入通常有两种方式： 第一种方式是暂时只向Cache存储器写入，并用标志加以注明，直到经过修改的字块被从Cache中替换出来时才一次写入主存；这种方式称为标志位交换（Flag-swap）方式。 第二种方式是每次写入Cache存储器时也同时写入主存，使Cache和主存保持一致。后一种方式称为写穿式（Write-through），又称写直达法。 ;标志位交换式（回写式）;从CPU发出的写信号送Cache的同时也写入主存。;Cache 和主存的一致性 ;4. Cache 的 读写 操作; 二、Cache—主存地址映象 为了把主存信息调入到Cache存储器中，必须应用某种函数把主存地址映象到Cache，称作地址映象。在信息按照这种映象关系装入Cache后，执行程序时，应将主存地址变换成Cache地址，这个变换过程叫做地址变换。 几种基本地址映象方式： 直接映象、全相联映象、组相联映象; （1）直接映象 在直接映象方式中，主存和Cache中字块的对应关系采用直接映象函数： j = i mod 2c 其中，j是Cache的字块号，i是主存的字块号。 在这种映象方式中，主存的第0块，第2c块，第2c+1块，…，只能映象到Cache的第0块， 而主存的第1块，第2c+1块，第2c+1+1块，…，只能映象到Cache的第1块。以此类推。 ; 字块2m－1;; 高位字节 地址为字地址;直接映象的优点是实现简单，只需利用主存地址的高t位直接判断，即可确定所需字块是否已在Cache存储器中??? 主存地址：t+c+b＝m+b。低（末）b位是字块内地址，块长度为2b＝B，即主存分块的大小；中间c位是Cache字块地址，即表示Cache的字块编号，Cache总的字块数为2c＝C；高（m-c）= t 位就是主存字块标记，也就是用于判断CPU所需内容是否可在Cache中命中的依据。 Cache地址：c+b。 ;主存;直接映象方式的缺点是不够灵活，即每个主存的块只能对应惟一的Cache存储器块， 因此，即使Cache存储器别的许多块空着也不能占用。这使得Cache存储空间得不到充分利用，并降低了命中率。;53;54;55;（2）全相联映象 全相联映象方式是最灵活但成本最高的一种方式。该方式允许主存中的每一个字块映象到Cache存储器的任何一个字块位置上，也允许从确实已被占满的Cache存储器中替换出任何一个旧字块。 ;全相联映象;全相联映象;主存;全相联映象;（3）组相联映象 组相联映象方式是直接映象和全相联映象方式的一种折衷方案。 将Cache的字块分成若干组，Cache中的组与主存字块直接映象，与组建立直接映象的主存字块与组内字块全相联。 组相连既克服直接映象灵活性不足的缺点，又比全相连映象降低了逻辑电路的复杂性。 ;（3）组相联映象 Cache地址：c+b。将Cache地址分成大小完全一样的存储块（字块），块内??址数为b位，块的长度（块长，即块的大小）B＝2b，c位是Cache字块地址，即表示Cache的字块编号，Cache总的字块数为2c＝C，或C＝Cache容量/B，即块的总的数量；将C（C＝2c）个Cache块数分成Q组（Q＝2q），每组R个Cache块（R＝2r），即c＝q+r。s为主存字块标记，也就是用于判断CPU所需内容是否可在Cache中命中的依据。 主存地址：m+b＝s+q+b。;字块2m－1;主存;65;66;67;68;69;70;71;三、替换算法 当新的主存字