【正文】 存 (一般是磁盤 )，然后操作系統(tǒng)自動地將當前即需運行的部分調入主存，供 CPU操作，其余暫不運行部分留在輔存中。隨程序執(zhí)行的需要，操作系統(tǒng)自動地按一定替換算法進行調換，將暫不運行部分由主存調往輔存，將新的模塊由輔存調入主存。 115 ? CPU執(zhí)行程序時，按照程序提供的虛地址訪問主存，因此，先由存儲管理硬件判斷該地址內容是否在主存中。若已調入主存，則通過地址變換機制將程序中的虛地址轉換為主存的物理地址 (即實地址 )，據此訪問主存的實際單元。若尚未調入主存，則通過缺頁中斷程序，以頁為單位調入或實現主存內容更換。 116 上述過程對于用戶程序是透明的，用戶看到只是用位數較長的虛地址編程， CPU可按虛地址訪存，可訪問存儲空間很大，遍及輔存空間。 117 構造虛擬存儲器的另一目的是： 允許多個用戶程序有效而安全地共享存儲器。 要允許多個用戶共享一個存儲器，就必須將各個程序保護開來，確保每個程序只對分配給它的存儲器部分進行讀寫操作。虛擬存儲器實現程序地址空間到物理地址的轉換，這種轉換加強了程序地址空間的保護。 118 虛擬存儲器的管理方式有三種： 頁式、段式和段頁式。 119 頁式虛擬存儲器 ? 主要思路 ： ? 把虛擬（邏輯）地址空間和主存實際（物理）地址空間，都分成大小相等的頁，并規(guī)定頁的大小為 2的整數次方個字，則所有地址都可以用頁號拼接頁內地址的形式來表示。 ? 虛擬地址用虛頁號拼接頁內地址給出，主存實際地址用實頁號拼接頁內地址給出。 120 ? 頁式存儲的關鍵功能是實現按頁來完成在虛存和主存之間交換數據，并完成邏輯地址到物理地址的轉換，說到底，就是找出虛頁號和實頁號的對應關系。這可以通過設立頁表來完成。 121 地址變換過程 122 ? 用虛地址中的虛頁號與頁表基地址相加，求出對應該虛頁的頁表表目在主存中的實際地址，從該表目的實頁號字段取出實頁號再拼上虛地址中的頁內地址，就得到讀主存數據用的實存地址 . 123 兩次讀問題 ? 在訪問存儲器的某個存儲單元時，首先要讀一次主存，通過查頁表求出實存地址，爾后再讀一次主存，才能取得要讀的數據，為讀一個數據變成兩次讀主存，實際應用中是難以令人接受的。 ? 怎么解決這一問題呢？ 124 快慢頁表 ? 答案：設立一個完全用快速硬件實現的一個容量很小的（一般在 16~64個表目之間）快速頁表（英文為 Translation Lookaside Buffer，簡寫為 TLB，譯為中文叫做轉換旁路緩沖器），用于存放在頁表中使用最頻繁的、為數不多的那些表目的內容。 125 ? 快表最重要的兩項內容是虛頁號和實頁號。經快表實現的地址轉換過程是：用虛地址中的虛頁號去與快表中虛頁號字段的內容相比較，與哪個表目中的虛頁號相同，則可以取出該表目中的實頁號，并與頁內地址拼接出實存地址。 126 ? 當在快表中找不到該虛頁號時，就要到主存中經慢表（相對而言是個大表?。┱页鲈撎擁撎枌膶嶍撎枺诘玫揭粋€實存地址的同時，并用該虛頁號和實頁號替換掉修改快表的一個表目的內容。 ? 下圖給出了快慢表在頁式管理中的作用。 127 128 本章小結 ? 存儲器 是計算機中重要的組成部件，設計高速度、大容量、低價格的存儲器是計算機設計者的追求目標，但這一目標很難實現。將不同速度、容量、價格的存儲器構成 存儲系統(tǒng) 是目前計算機中實現這一設計目標的可行方法。 129 ? 計算機中的存儲系統(tǒng)由 高速緩存 、 主存 、輔存 構成，其中由高速緩存、主存構成Cache存儲系統(tǒng) ；由主存、輔存構成 虛擬存儲系統(tǒng) 。存儲系統(tǒng)的存儲速度接近于系統(tǒng)中最快的那個存儲器，容量接近于或等于系統(tǒng)中容量最大的那個存儲器，位價格接近于系統(tǒng)中最便宜的那個存儲器。 130 ? 在微機中，主存包含隨機讀寫存儲器（一般為 DRAM,為了保持信息，需要 刷新 ，其表現形式為內存條）和只讀存儲器（ ROM,表現形式為 BIOS芯片）。 131 ? 存儲芯片由 存儲體、地址譯碼驅動電路、I/O與讀寫電路 等組成。存儲體的存儲芯片的核心，由若干個 存儲單元 構成，每個存儲單元由若干個 記性單元 構成。 132 ? 存儲芯片對外有 地址線、數據線、片選線、讀寫控制線 等引線，通過這些引線 實現與外界的數據交換。其中地址線的位數與 存儲單元的個數 有關，而數據線的位數與其 存儲單元的寬度 有關。 133 ? 單一存儲芯片的容量往往不能滿足系統(tǒng)所需的存儲器要求，為此需要進行擴展。存儲芯片的擴展方式可分為 位擴展 、 字擴展 、 字位同時擴展 三種方式。 ? 主存需與 CPU連接以實現 CPU對主存的讀操作和寫操作。 CPU與主存間的讀寫操作就是通過它們之間的連線及通過連線中的信號來實現的。 134 ? CPU需頻繁地進行訪存操作以便運行程序，提高 CPU與主存之間的數據交換率是提高計算機性能重要途徑之一。尋找 高速元件 是解決問題的方法之一，另一種方法采用 并行方法 。 ? 單體多字并行存儲系統(tǒng) 與 多體交叉存儲系統(tǒng) 是并行方法兩種方案。 135 ? Cache技術 是用來提高 CPU訪存效率的另一種方法。 Cache系統(tǒng)中的地址映射與地址變換是 Cache系統(tǒng)工作的重要環(huán)節(jié)，地址映射方式決定地址變換過程。地址映射可分為 全相聯 、 直接映射 與 組相聯映射 。 Cache系統(tǒng)多采用組相聯映射方式。 136 ? Cache 替換策略有 隨機法 、 先進先出法及 近期最少使用 算法。 ? 構造虛擬存儲系統(tǒng)有兩個主要目的 ： （ 1）消除因小容量的主存空間給編造成的障礙； （ 2） 允許多個程序有效而安全地共享主存。 137 本章學習目標 ? 理解存儲系統(tǒng)的概念。 ? 掌握主存（主存芯片）的組成及部分功能。掌握主存芯片對外引線（數據線、地址線、片選線、讀寫控制線）的作用。 了解 SRAM與 DRAM記憶單元存儲信息的基本原理，了解 DRAM的三種刷新方式。 138 ? 掌握芯片的三種擴展方法。 ? 理解多體交叉存儲器的工作原理。 ? 理解 Cache系統(tǒng)的基本工作原理及三種地址映射方式及其對應的地址變換方法。 ? 理解構造虛擬存儲系統(tǒng)的目的及基本工作原理。 139 本章習題 ? 計算機中的存儲系統(tǒng)由 、 、 構成。 ? CPU能直接問的存儲器是（ ） ? CPU訪問存儲器的最小單元是（） ? 主存儲器的核心是（ ） ? 主存儲器地址線的位數與 有關，而數據線的位數與其 有關。 140 ? 6. 某計算機字長 32位，其存儲容量為 4MB，若按半字編址，它的尋址范圍是 ______。 A 4MB B 2MB C 2M D 1M ? 7主存貯器和 CPU之間增加 cache的目的是______。 A 解決 CPU和主存之間的速度匹配問題 B 擴大主存貯器容量 C 擴大 CPU中通用寄存器的數量 D 既擴大主存貯器容量，又擴大 CPU中通用寄存器的數量 141 8 、主存儲器是計算機系統(tǒng)的記憶設備，它主要用來 ______。 A 存放數據 B 存放程序 C 存放數據和程序 D 存放微程序 某 SRAM芯片，其容量為 512 8位，除電源和接地端外，該芯片引出線的最小數目應是______。 ? A 23 B 25 C 50 D 19 142 某機字長 32位，存儲容量 64MB，若按字編址，它的尋址范圍是 ______。 A 8M B 16MB C 16M D 8MB 1采用虛擬存貯器的主要目的是 ______。 A 提高主存貯器的存取速度 ； B 擴大主存貯器的存貯空間； C 提高外存貯器的存取速度 ； D 擴大外存貯器的存貯空間 ； 143 ? 1簡要敘述存儲系統(tǒng)的概念 ? 1簡要敘述高速緩沖存儲技術的基本思想 ? 1簡要敘述 Cahche存儲系統(tǒng)的基本工作原理 ? 1用 16K 16位的 SRAM芯片構成 64K 16位的存儲器。要求畫出該存儲器的組成邏輯框圖，并寫出各存儲芯片的地址范圍。 144 ? 16 某微機系統(tǒng)有 16根地址線， 8根數據線，地址空間安排為： 16K系統(tǒng)程序存儲區(qū)，用 ROM芯片，安排在地址最低區(qū)；接著留出 16K的設備地址空間；其后的 32K作為用戶程序區(qū)，采用 RAM芯片。給定芯片如下，請畫出連線圖，給出各存儲區(qū)的地址范圍。 ROM D7～ D0 A13 A0 CS DE … RAM D7～ D0 A13 A0 CS RD … W