【正文】 Cache塊與對(duì)應(yīng)主存塊相同 ， 但可能存在于其它 Cache中 無效 I：該 Cache塊包含的數(shù)據(jù)無效 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 80486的 L1 Cache ?指令和數(shù)據(jù)共用 的 4路組合相關(guān) Cache結(jié)構(gòu) ?8KB容量 分成 128組 ， 每組有 4路 ， 每組每路為一行 ， 每 行 為 16個(gè)字節(jié) （ 128位 ） ?每行對(duì)應(yīng) 21位 標(biāo)簽 ， 一個(gè)有效位 ?每組中 4路對(duì)應(yīng) 3位 LRU位 ， 用于實(shí)現(xiàn)偽 LRU替換算法 ?采用 4級(jí) 緩沖直寫策略 ， 允許 6個(gè)連續(xù)的寫操作而無等待 ?寫缺失時(shí) ， 采用 不寫分配法 ， 只將數(shù)據(jù)寫入主存 ， 不進(jìn)行 Cache的回填 示意圖 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 Pentium的 L1 Cache ?指令和數(shù)據(jù)分離 的 2路組合相關(guān) Cache結(jié)構(gòu) ?指令 Cache和數(shù)據(jù) Cache都是 8KB， 共 16KB ?8KB容量分成 128組 ， 每組 2路 ， 每行 32字節(jié) ?LRU算法 ， 回寫策略 (可動(dòng)態(tài)改變?yōu)橹睂懖呗?) 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 一次寫 (write once)協(xié)議 ?Pentium采用 MESI協(xié)議 ， 配合第一次直寫 ，以后回寫 ， 實(shí)現(xiàn) L1和 L2 Cache的數(shù)據(jù)一致 操作 L1狀態(tài) L1數(shù)據(jù) L2數(shù)據(jù) ? 復(fù)位或清洗后 ? 讀入數(shù)據(jù) ? 第 1次直寫 ? 再次回寫 ? 發(fā)生替換后 無效 I 共享 S 唯一 E 修改 M 共享 S 無效 有效 有效 有效 有效 無效 有效 有效 無效 有效 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 存儲(chǔ)管理 ?存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要資源 ， 操作系統(tǒng)的主要功能之一是存儲(chǔ)管理： 如何動(dòng)態(tài)地為多個(gè)任務(wù)分配存儲(chǔ)器 ?IA32處理器從硬件上支持并加速操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理： 分段和分頁機(jī)制構(gòu)成存儲(chǔ)管理單元 MMU ?分段 (segment) 將程序按照邏輯關(guān)系分成可大可小的模塊 ?分頁 (page) 將程序分成為若干個(gè)大小相同的模塊 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 段式存儲(chǔ)管理 系統(tǒng)維護(hù)段表 硬件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 1. 段選擇器 ?保護(hù)方式的 16位段寄存器被定義為段選擇器 ?包含 3個(gè)域 ， 指向一個(gè)段描述符 索引域 記錄段描述符在 “ 描述符表 ” 內(nèi)的位置 表指示位 TI 指示要尋址的描述符表 請(qǐng)求特權(quán)層 RPL 反映請(qǐng)求本次存取的特權(quán)級(jí)別 15 3 2 10 段選擇器＝段寄存器 索引 TI RPL 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 2. 描述符 ?描述符是保護(hù)方式引入的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ， 8個(gè)字節(jié) 64位 ， 段描述符 ： “ 描述 ” 段的屬性 段界限 (segment limit)：用于存儲(chǔ)空間保護(hù) 基地址 (base address)：用于形成物理地址 訪問權(quán)字節(jié) (access rights byte)：段訪問權(quán)限：該段當(dāng)前是否駐留主存 、 該段所具有的特權(quán)層和段類型 ， 用于特權(quán)保護(hù) 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 3. 操作數(shù)尋址過程 （ 1） 段選擇器的 TI域指明描述符表 ， 獲得描述符表基地址 （ 2） 利用索引值指向該段的段描述符 （ 3） 從段描述符中取出段基地址 ， 從邏輯地址中取出段內(nèi)偏移地址 （ 4） 基地址與偏移地址相加 ， 得到操作數(shù)的線性地址 示意圖 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 頁式存儲(chǔ)管理 ?頁式存儲(chǔ)管理便于構(gòu)成虛擬存儲(chǔ)器 處于主存和輔存之間 通過硬件的存儲(chǔ)管理單元 MMU 在核心軟件或操作系統(tǒng)管理下 利用磁盤文件 比實(shí)際主存空間大的虛擬存儲(chǔ)空間 ?虛擬存儲(chǔ)器可以簡(jiǎn)化存儲(chǔ)管理 有效地使用主存空間 為各個(gè)程序 （ 進(jìn)程 ） 呈現(xiàn)統(tǒng)一的地址空間 實(shí)現(xiàn)程序間的保護(hù) 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 1. 分頁組織 ?線性地址＝段基地址＋偏移地址 ?不分頁式：物理地址＝線性地址 ?分頁管理：線性地址轉(zhuǎn)換為物理地址 頁目錄基地址寄存器 CR3 包含頁目錄的物理起始地址 頁目錄 保存頁目錄項(xiàng) ， 包含頁表的地址及有關(guān)信息 頁表 保存頁表項(xiàng) ， 包含主存頁面的地址及有關(guān)信息 示意圖 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 頁目錄項(xiàng)和頁表項(xiàng) ?P存在位：頁表或頁面是否在物理存儲(chǔ)器中 ?R/W讀 /寫位：指明頁面是只讀的 ， 還是可讀可寫 ?U/S用戶 /管理員位：頁面僅能由管理員層的程序使用 ， 還是用戶層和管理員層的程序均能使用 ?PWT頁直寫位：控制頁表或頁面使用直寫還是回寫的高速緩存寫入策略 ?PCD頁高速緩存禁止位：控制頁表或頁面禁止還是使用高速緩存 ?A訪問位：頁面進(jìn)行讀或?qū)懖僮鲿r(shí)置位 ?D寫操作位 （ dirty臟位 ） ：頁面進(jìn)行寫操作時(shí)被置位 示意圖 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 2. 分頁操作 ?處理器設(shè)置稱為轉(zhuǎn)換后備緩沖器 TLB的快表 ?比較快表： 如果有一個(gè)地址匹配 得到頁面起始地址 ， 加上偏移量 ， 就是物理地址 如果沒有地址匹配 2級(jí)查表轉(zhuǎn)換為物理地址 （ 1） CR3包含頁目錄起始地址 ， 指定頁目錄項(xiàng) （ 2） 頁目錄項(xiàng)包含頁表起始地址 ， 指定頁表項(xiàng) （ 3） 頁表項(xiàng)包含頁面起始地址 ， 加上偏移量 ， 才是物理地址 示意圖 微 機(jī) 原 理 與 接 口 技 術(shù) 第 4 版 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 3. Win32的虛擬地址分配 ?掌握存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)和局部性原理 ?掌握 SRAM的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和引腳 ?熟悉 DRAM的引腳特點(diǎn)和刷新 ?熟悉各種半導(dǎo)體 ROM芯片的特點(diǎn) ?掌握地址譯碼方法和 138譯碼器 ?了解 PC機(jī)主存的分配和應(yīng)用 ?掌握高速緩存的工作原理 ?熟悉地址映射 、 替換算法和寫入策略 ?熟悉 IA32處理器分段分頁存儲(chǔ)管理機(jī)制 教學(xué)要求 第 6章 存儲(chǔ)系統(tǒng) 錢曉捷，微機(jī)原理與接口技術(shù) 第 4版 —— 基于 IA32處理器和 32位匯編語言 第 6章 習(xí)題 簡(jiǎn)答題 （ 8） 判斷題 （ 8） 填空題 （ 7）