K主存与存储体系幻灯片.ppt

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K主存与存储体系幻灯片

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 3.4.3 Cache与主存的一致性问题 当CPU发出写操作命令时,Cache命中,CPU把新的内容写入Cache,对相应存储器单元内容的改写常采用两种方法:写直达法和写回法。 1)写回法 写回法又称标志交换法,先将更新内容写入Cache,并做标记,特定时间将Cache内容写入主存。 省去不必要的立即回写操作。 写回式系统机构比较复杂。 * 2)写直达法 写直达法(通过式写法,简称通写法)同时写入 Cache和主存。 保证主存和Cache内容相同,方法简单可靠。 对Cache的更新同时要写主存,速度会受影响。 替换时,Cache中淘汰块内容被直接覆盖,不会造成数据丢失错误。 * 不同写策略下的采用Cache的访存操作 * Cache的访问周期为TC,主存的访问周期为TM,数据块调入Cache的块传输时间为TB,Cache的命中率为H,则Cache系统的平均访问时间: T =H× TC +(1-H)×TM T =H× TC +(1-H)×(TB+ TC) T=H×TC+(1-H)×(TM+ TC) * 3.5 虚拟存储器 3.5.1 实地址与虚地址 3.5.2 主存-Cache体系与主存—辅存体系的区别 3.5.3 页式、段式和段页式虚拟存储器 * 3.5.1 实地址与虚地址 用户编程采用的是比实际地址位数要长的地址。这种地址称为逻辑地址或虚地址,它是面向程序的需要,不必考虑程序在主存中的实际位置。 虚地址对应的存储空间称为逻辑空间或称为虚存空间。 实际的主存单元的地址称为实地址(即主存地址)或称物理地址。 实地址对应的是主存空间或称物理空间。 * CPU执行程序时,需将程序提供的虚地址变换为主存的实地址。 由存储管理部件判断该地址的内容是否在主存中 若已调入主存,则通过地址变换机制将虚地址转换为实地址,然后访问主存实际地址。 若尚未调入主存,则通过页面失效异常处理程序,以页为单位调入或实现主存内容调换。 * 3.5.2 主存-Cache体系与主存—外存体系的区别 两种体系的目的、容量、传送信息块的长度和读写速度不同。 主存-Cache体系中,CPU既能直接访问Cache,也能直接访问主存;而主存—外存体系中,CPU不能直接访问外存。 主存-Cache体系中,信息存取、地址变换和替换算法等全部由硬件实现;主存—外存体系中,信息化分、调度等基本由操作系统的存储管理软件及辅助硬件完成。 * 3.5.3 页式、段式和段页式虚拟存储器 虚拟存储器按信息块划分方法不同分为三种: 页式虚拟存储器 段式虚拟存储器 段页式虚拟存储器 * 1. 主存储器基本概念 存储器的分类 主存储器的主要技术指标 大端存放,小端存放 对准边界、不对准边界 2. 半导体存储器芯片的结构及工作原理 3. 半导体存储器的组成与控制 按要求进行字、位扩展设计存储器,画存储器的逻辑图 DRAM的典型刷新方式:集中刷新、分散刷新和异步刷新。 本章主要知识点 * 4. 存储系统的层次结构 设置Cache--主存层次、主存—辅存层次的目的 地址映像的方式:直接映象、全相联映象和组相联映象 各映像方式下如何获得访问Cache的地址 替换算法:先进先出算法(FIFO)、近期最少使用算法(LRU) 主存-Cache体系与主存—外存体系的差别 虚拟存储器按信息块划分方法不同分为:页式、段式和段页式虚拟存储器。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 1)刷新方式 集中刷新、分散刷新和异步刷新。 (1)集中刷新 例如:某存储器包含若干个1K×1位的DRAM芯片,该芯片的存储体被排列成32×32的矩阵,对该芯片采用集中刷新方式,则应集中安排32个刷新周期。设该存储器的存取周期为500ns,则在刷新时间间隔2ms内可安排4000个周期。 * 集中刷新方式的优点: 读/写操作和刷新是分段进行,系统的存取周期不受刷新工作的影响。 控制简单,系统的存取速度较高。 缺点: 在刷新期间不能读写,形成一段死区。 (例中的死区时间为32×500ns=16μs,死区率D=32?4000=0.8%。) * (2)分散刷新方式 如果芯片的存取时间为500ns,则系统的存取周期就应安排两倍的时间即1μs,对于32×32的矩阵,刷新时间间隔即为32μs。 * 分散刷新方式的优点: 控制简单; 主存工作没有长的死区。 缺点: 主存利用率低,工作速度降低一倍, 没有充分利用所允许的最大刷新间隔2ms,故该方式只能用于

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