計(jì)算機(jī)組成原理第三章存儲(chǔ)系統(tǒng)四課件(編輯修改稿)
2024-10-22 20:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 e塊號(hào) b 塊內(nèi)地址 w 主 存 塊 號(hào) B Cache塊號(hào) b B b ??? ??? 相聯(lián) 比較 命中 不命中 訪問主存 MAR CAR 目錄表： 共 Cb個(gè)字 全相聯(lián)映射的地址變換過程 用 CAM 構(gòu)成 直接 映射的地址變換 塊號(hào) B 區(qū)號(hào) E MAR 塊號(hào) b 塊內(nèi)地址 w CAR 選擇信號(hào) 送 CPU 相等 不等 訪問主存 區(qū)號(hào) E 數(shù)據(jù) D0 數(shù)據(jù) D1 數(shù)據(jù) Dw1 E D0 D1 Dw1 … … cache 塊內(nèi)地址 W 比較 1/w多路選擇器 … … ? 組相聯(lián)映射的特點(diǎn)： ?避免了全相聯(lián)方式分配頁面（塊）時(shí)的大量計(jì)算，也減少了直接映射方式下塊的沖突。提高了存儲(chǔ)體系的效率，因此使用廣泛。 ?關(guān)于 “ N路組相聯(lián) ” 的概念。 ?例：一臺(tái)計(jì)算機(jī)的主存容量為 1MB，字長 32位，直接映射的 Cache容量為 512字。試設(shè)計(jì)主存地址格式（設(shè)該機(jī)為字節(jié)尋址方式）。 ?（ 1） Cache塊長為 1字； ?（ 2） Cache塊長為 8字。 ?解答：主存地址位數(shù)為 20位， Cache地址位數(shù)為 11位。 ?主存按 Cache大小分區(qū)。其中分區(qū)個(gè)數(shù)： ? 1MB/512字 =1MB/2KB=29個(gè)分區(qū) 區(qū)號(hào) 區(qū)內(nèi)塊號(hào) 塊內(nèi)地址 直接映射方式下主存的地址格式為： Cache的地址格式為： 塊號(hào) 塊內(nèi)地址 由上可知區(qū)號(hào)始終為 9位； 19 0 10 0 19 11 （ 1） Cache塊長為 1字，每區(qū)有 512塊，塊號(hào) 9位； 1 0 （ 2） Cache塊長為 8字，每區(qū)有 64塊，塊號(hào) 6位； 10 2 1 0 10 5 4 0 10 5 4 0 區(qū)號(hào) 區(qū)內(nèi)塊號(hào) 塊內(nèi)字地址 字節(jié)地址 10 2 ? 替換策略 ?替換：主存 — cache地址變換中一旦發(fā)生不命中，即需將主存中一個(gè)新的塊調(diào)入 cache；而一般情況此時(shí) cache中相應(yīng)位置的塊中已經(jīng)裝滿數(shù)據(jù)，需找出一個(gè)不常用的塊將其放入主存或丟棄，空出來的 cache位置放新調(diào)入的塊，此為替換。 ?替換算法：也叫替換策略。指按映射方式等決定如何進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)入與調(diào)出塊的操作。 ?常用替換算法 ?（均以硬件實(shí)現(xiàn)，以保證速度）： ? LFULeast Frequently Used ? LRULeast Recently Used ? FIFOFirst In First Out ?高 — 主層次及主 — 輔層次均有替換問題。 14略，有興趣可參 7做此題。 Cache的寫操作策略 —— 如何保證 cache內(nèi)容與主存中 “ 原本 ” 內(nèi)容相一致（只有 “ 寫 ”操作才有的問題）。 ?常見的寫操作策略有兩種： ? 全寫法、寫直達(dá)法（ Write Through）：命中時(shí)，不僅寫 cache，也同時(shí)寫入主存。 ? 回寫法、寫回法（ Write Back）：命中時(shí)，只改寫 cache的內(nèi)容，而并不立即修改主存中相應(yīng)單元的內(nèi)容，只有在被改寫過的塊將被替換出去時(shí)才一次寫回主存。 ?二者優(yōu)缺點(diǎn)比較。 ? 寫一次法 奔騰 PC機(jī)的 cache中， L1級(jí)數(shù)據(jù) cache采用的是寫一次法， L2級(jí) cache采用的是寫回法。 虛擬存儲(chǔ)器 ? 虛擬存儲(chǔ)器的基本概念 ?一、什么叫 虛擬存儲(chǔ)器（ Virtual Memory） ?虛擬存儲(chǔ)器是建立在主存 — 輔存物理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，由附加的硬件裝置及操作系統(tǒng)存儲(chǔ)管理軟件組成的一種存儲(chǔ)體系。它將主存和輔存的物理空間統(tǒng)一編址，形成一個(gè)龐大的存儲(chǔ)空間，用戶可在其中自由編程，感到的不再是處處受主存容量限制的存儲(chǔ)系統(tǒng)。
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