【正文】 存 (一般是磁盤 )，然后操作系統(tǒng)自動(dòng)地將當(dāng)前即需運(yùn)行的部分調(diào)入主存，供 CPU操作，其余暫不運(yùn)行部分留在輔存中。隨程序執(zhí)行的需要，操作系統(tǒng)自動(dòng)地按一定替換算法進(jìn)行調(diào)換，將暫不運(yùn)行部分由主存調(diào)往輔存，將新的模塊由輔存調(diào)入主存。 115 ? CPU執(zhí)行程序時(shí)，按照程序提供的虛地址訪問主存，因此，先由存儲(chǔ)管理硬件判斷該地址內(nèi)容是否在主存中。若已調(diào)入主存，則通過地址變換機(jī)制將程序中的虛地址轉(zhuǎn)換為主存的物理地址 (即實(shí)地址 )，據(jù)此訪問主存的實(shí)際單元。若尚未調(diào)入主存，則通過缺頁中斷程序，以頁為單位調(diào)入或?qū)崿F(xiàn)主存內(nèi)容更換。 116 上述過程對(duì)于用戶程序是透明的，用戶看到只是用位數(shù)較長(zhǎng)的虛地址編程， CPU可按虛地址訪存，可訪問存儲(chǔ)空間很大，遍及輔存空間。 117 構(gòu)造虛擬存儲(chǔ)器的另一目的是： 允許多個(gè)用戶程序有效而安全地共享存儲(chǔ)器。 要允許多個(gè)用戶共享一個(gè)存儲(chǔ)器，就必須將各個(gè)程序保護(hù)開來，確保每個(gè)程序只對(duì)分配給它的存儲(chǔ)器部分進(jìn)行讀寫操作。虛擬存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)程序地址空間到物理地址的轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換加強(qiáng)了程序地址空間的保護(hù)。 118 虛擬存儲(chǔ)器的管理方式有三種： 頁式、段式和段頁式。 119 頁式虛擬存儲(chǔ)器 ? 主要思路 ： ? 把虛擬（邏輯）地址空間和主存實(shí)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(shù)次方個(gè)字，則所有地址都可以用頁號(hào)拼接頁內(nèi)地址的形式來表示。 ? 虛擬地址用虛頁號(hào)拼接頁內(nèi)地址給出，主存實(shí)際地址用實(shí)頁號(hào)拼接頁內(nèi)地址給出。 120 ? 頁式存儲(chǔ)的關(guān)鍵功能是實(shí)現(xiàn)按頁來完成在虛存和主存之間交換數(shù)據(jù)，并完成邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換，說到底，就是找出虛頁號(hào)和實(shí)頁號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這可以通過設(shè)立頁表來完成。 121 地址變換過程 122 ? 用虛地址中的虛頁號(hào)與頁表基地址相加，求出對(duì)應(yīng)該虛頁的頁表表目在主存中的實(shí)際地址，從該表目的實(shí)頁號(hào)字段取出實(shí)頁號(hào)再拼上虛地址中的頁內(nèi)地址，就得到讀主存數(shù)據(jù)用的實(shí)存地址 . 123 兩次讀問題 ? 在訪問存儲(chǔ)器的某個(gè)存儲(chǔ)單元時(shí)，首先要讀一次主存，通過查頁表求出實(shí)存地址，爾后再讀一次主存，才能取得要讀的數(shù)據(jù)，為讀一個(gè)數(shù)據(jù)變成兩次讀主存，實(shí)際應(yīng)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(shè)立一個(gè)完全用快速硬件實(shí)現(xiàn)的一個(gè)容量很小的（一般在 16~64個(gè)表目之間）快速頁表（英文為 Translation Lookaside Buffer，簡(jiǎn)寫為 TLB，譯為中文叫做轉(zhuǎn)換旁路緩沖器），用于存放在頁表中使用最頻繁的、為數(shù)不多的那些表目的內(nèi)容。 125 ? 快表最重要的兩項(xiàng)內(nèi)容是虛頁號(hào)和實(shí)頁號(hào)。經(jīng)快表實(shí)現(xiàn)的地址轉(zhuǎn)換過程是：用虛地址中的虛頁號(hào)去與快表中虛頁號(hào)字段的內(nèi)容相比較，與哪個(gè)表目中的虛頁號(hào)相同，則可以取出該表目中的實(shí)頁號(hào)，并與頁內(nèi)地址拼接出實(shí)存地址。 126 ? 當(dāng)在快表中找不到該虛頁號(hào)時(shí)，就要到主存中經(jīng)慢表（相對(duì)而言是個(gè)大表！）找出該虛頁號(hào)對(duì)應(yīng)的實(shí)頁號(hào)，在得到一個(gè)實(shí)存地址的同時(shí)，并用該虛頁號(hào)和實(shí)頁號(hào)替換掉修改快表的一個(gè)表目的內(nèi)容。 ? 下圖給出了快慢表在頁式管理中的作用。 127 128 本章小結(jié) ? 存儲(chǔ)器 是計(jì)算機(jī)中重要的組成部件，設(shè)計(jì)高速度、大容量、低價(jià)格的存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者的追求目標(biāo)，但這一目標(biāo)很難實(shí)現(xiàn)。將不同速度、容量、價(jià)格的存儲(chǔ)器構(gòu)成 存儲(chǔ)系統(tǒng) 是目前計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)目標(biāo)的可行方法。 129 ? 計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)系統(tǒng)由 高速緩存 、 主存 、輔存 構(gòu)成，其中由高速緩存、主存構(gòu)成Cache存儲(chǔ)系統(tǒng) ；由主存、輔存構(gòu)成 虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng) 。存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)速度接近于系統(tǒng)中最快的那個(gè)存儲(chǔ)器，容量接近于或等于系統(tǒng)中容量最大的那個(gè)存儲(chǔ)器，位價(jià)格接近于系統(tǒng)中最便宜的那個(gè)存儲(chǔ)器。 130 ? 在微機(jī)中，主存包含隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（一般為 DRAM,為了保持信息，需要 刷新 ，其表現(xiàn)形式為內(nèi)存條）和只讀存儲(chǔ)器（ ROM,表現(xiàn)形式為 BIOS芯片）。 131 ? 存儲(chǔ)芯片由 存儲(chǔ)體、地址譯碼驅(qū)動(dòng)電路、I/O與讀寫電路 等組成。存儲(chǔ)體的存儲(chǔ)芯片的核心，由若干個(gè) 存儲(chǔ)單元 構(gòu)成，每個(gè)存儲(chǔ)單元由若干個(gè) 記性單元 構(gòu)成。 132 ? 存儲(chǔ)芯片對(duì)外有 地址線、數(shù)據(jù)線、片選線、讀寫控制線 等引線，通過這些引線 實(shí)現(xiàn)與外界的數(shù)據(jù)交換。其中地址線的位數(shù)與 存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù) 有關(guān)，而數(shù)據(jù)線的位數(shù)與其 存儲(chǔ)單元的寬度 有關(guān)。 133 ? 單一存儲(chǔ)芯片的容量往往不能滿足系統(tǒng)所需的存儲(chǔ)器要求，為此需要進(jìn)行擴(kuò)展。存儲(chǔ)芯片的擴(kuò)展方式可分為 位擴(kuò)展 、 字?jǐn)U展 、 字位同時(shí)擴(kuò)展 三種方式。 ? 主存需與 CPU連接以實(shí)現(xiàn) CPU對(duì)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(hào)來實(shí)現(xiàn)的。 134 ? CPU需頻繁地進(jìn)行訪存操作以便運(yùn)行程序，提高 CPU與主存之間的數(shù)據(jù)交換率是提高計(jì)算機(jī)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(chǔ)系統(tǒng) 與 多體交叉存儲(chǔ)系統(tǒng) 是并行方法兩種方案。 135 ? Cache技術(shù) 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?jīng)Q定地址變換過程。地址映射可分為 全相聯(lián) 、 直接映射 與 組相聯(lián)映射 。 Cache系統(tǒng)多采用組相聯(lián)映射方式。 136 ? Cache 替換策略有 隨機(jī)法 、 先進(jìn)先出法及 近期最少使用 算法。 ? 構(gòu)造虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)有兩個(gè)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(gè)程序有效而安全地共享主存。 137 本章學(xué)習(xí)目標(biāo) ? 理解存儲(chǔ)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(duì)外引線（數(shù)據(jù)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(chǔ)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(kuò)展方法。 ? 理解多體交叉存儲(chǔ)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(duì)應(yīng)的地址變換方法。 ? 理解構(gòu)造虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)的目的及基本工作原理。 139 本章習(xí)題 ? 計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)系統(tǒng)由 、 、 構(gòu)成。 ? CPU能直接問的存儲(chǔ)器是（ ） ? CPU訪問存儲(chǔ)器的最小單元是（） ? 主存儲(chǔ)器的核心是（ ） ? 主存儲(chǔ)器地址線的位數(shù)與 有關(guān)，而數(shù)據(jù)線的位數(shù)與其 有關(guān)。 140 ? 6. 某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng) 32位，其存儲(chǔ)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(kuò)大主存貯器容量 C 擴(kuò)大 CPU中通用寄存器的數(shù)量 D 既擴(kuò)大主存貯器容量，又?jǐn)U大 CPU中通用寄存器的數(shù)量 141 8 、主存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的記憶設(shè)備，它主要用來 ______。 A 存放數(shù)據(jù) B 存放程序 C 存放數(shù)據(jù)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(shù)目應(yīng)是______。 ? A 23 B 25 C 50 D 19 142 某機(jī)字長(zhǎng) 32位，存儲(chǔ)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(kuò)大主存貯器的存貯空間； C 提高外存貯器的存取速度 ； D 擴(kuò)大外存貯器的存貯空間 ； 143 ? 1簡(jiǎn)要敘述存儲(chǔ)系統(tǒng)的概念 ? 1簡(jiǎn)要敘述高速緩沖存儲(chǔ)技術(shù)的基本思想 ? 1簡(jiǎn)要敘述 Cahche存儲(chǔ)系統(tǒng)的基本工作原理 ? 1用 16K 16位的 SRAM芯片構(gòu)成 64K 16位的存儲(chǔ)器。要求畫出該存儲(chǔ)器的組成邏輯框圖，并寫出各存儲(chǔ)芯片的地址范圍。 144 ? 16 某微機(jī)系統(tǒng)有 16根地址線， 8根數(shù)據(jù)線，地址空間安排為： 16K系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)，用 ROM芯片，安排在地址最低區(qū)；接著留出 16K的設(shè)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(qǐng)畫出連線圖，給出各存儲(chǔ)區(qū)的地址范圍。 ROM D7～ D0 A13 A0 CS DE … RAM D7～ D0 A13 A0 CS RD … W