第5章存儲系統(tǒng)(參考版)
2025-07-23 11:28本頁面
【正文】 指令 Cache和數(shù)據(jù) Cache 各種 CPU的 Cache配置見教材 p229表 55。 CPU Cache 主 存 73 3） PC機中的 CACHE 一般有兩級 CACHE（有的具有三級） L1 CACHE——容量一般為 8KB～ 64KB L2 CACHE——容量一般為 128KB～ 2MB 新型 CPU一般將這兩級 CACHE都做在 CPU內(nèi)核中。 72 旁路讀出式 CPU向 Cache和主存同時發(fā)出 數(shù)據(jù) 請求。 CPU Cache 主 存 更新 寫入 71 貫穿讀出式 CPU Cache 主 存 CPU對主存的所有數(shù)據(jù)請求都首先送到Cache， 在 Cache中查找。 67 不命中時如何替換 Cache內(nèi)容 有以下幾種替換算法： – 隨機替換 – 先進先出 FIFO – 最近最少使用 LRU（ Least Recently Used） – 最久沒有使用 LFU（ Least Frequently Used） Cache與主存的一致性 兩種常用的更新算法： – 寫穿式 （ WT， Write Through） ——同時更新 – 回寫式 （ WB， Write Back） ——僅當替換時才更新主存 68 *Cache的讀寫操作 寫操作 讀操作 貫穿讀出式 旁路讀出式 寫穿式 回寫式 69 寫穿式（ Write Through） 從 CPU發(fā)出的寫信號送 Cache的同時也寫入主存。 不需要頁號映射表，但沖突概率高。昂貴，但沖突小。 – 全相連映射 ——主存任意頁可映射到 Cache的任意頁。則存儲器整體訪問時間由沒有 CACHE的8ns減少為： 1ns 90% + 8ns 10% = 速度提高了近 4倍?，F(xiàn)代計算機中CACHE的命中率都在 90%以上。 CAM—Content Access Memory ③ 命中則發(fā)出讀 Cache命令 , 從Cache取數(shù)據(jù) ④ 不命中則發(fā)出讀 RAM命令 , 從 RAM取數(shù)據(jù) Cache的工作原理圖示 64 取指令、數(shù)據(jù)時先到 CACHE中查找： – 找到（稱為命中） ——直接取出使用； – 沒找到 ——到 RAM中取，并同時存放到CACHE中，以備下次使用。需要時就可以快速地取出。 – 數(shù)據(jù)存取的局部性：數(shù)據(jù)相對集中存儲。 解決： – CPU插入等待周期 ——降低了運行速度； – 采用高速 RAM——成本太高； – 在 CPU和 RAM之間插入高速緩存 ——成本上升不多、但速度可大幅度提高。 58 四、閃速 E2PROM 特點： 通過向內(nèi)部控制寄存器寫入命令的方法來控制芯片的工作方式，而非用引腳的信號來控制芯片的工作。 52 EPROM 2764 8K 8bit芯片，其引腳與 SRAM 6264完全兼容 地址信號： A0 ~ A12 數(shù)據(jù)信號： D0 ~ D7 輸出信號： OE 片選信號： CE 編程脈沖輸入： PGM 53 2764的工作方式 數(shù)據(jù)讀出 編程寫入 擦除 標準編程方式 快速編程方式 編程寫入的特點： 每出現(xiàn)一個編程負脈沖就寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù) 工作方式 54 二、 EEPROM（ E2PROM ） 特點： 可在線編程寫入； 掉電后內(nèi)容不丟失； 電可擦除。 電路簡單，節(jié)省器件。 – 獨立的存儲體寫選通 譯碼器共用，但為每個存儲體產(chǎn)生獨立的寫控制信號 – 但無需為每個存儲體產(chǎn)生獨立的讀信號，因為 8086每次僅讀1字節(jié)。 讀高字節(jié)時 BHE=0， A0=1； 讀低字節(jié)時 BHE=1， A0=0 每次只使用數(shù)據(jù)線的一半： D15D8 或 D7D0 – 寫 16位數(shù)據(jù)時一次寫入。把物理內(nèi)存分配到系統(tǒng)地址空間的哪一塊區(qū)域，取決于如何進行地址譯碼。 – 系統(tǒng)總線上與存儲器有關的信號線有哪些？ 熟悉與存儲器有關的總線信號和存儲芯片引腳的功能。在實際系統(tǒng)中，總線中的地址線數(shù)往往要多于所需的地址線數(shù)，這時除片內(nèi)尋址的低位地址線 (即片內(nèi)地址線 )外，剩余的高位地址線一般都要用于片選譯碼。連接圖。 若已有存儲芯片的容量為 L K， 要構成容量為 M N的存儲器，需要的芯片數(shù)為： （ M / L） （ N / K） 42 字位擴展例 用 4K 1位的芯片組成 16KB的存儲器。 擴展原則： 每個芯片的地址線、數(shù)據(jù)線、控制線并聯(lián)，僅片選端分別引出，以實現(xiàn)每個芯片占據(jù)不同的地址范圍。 39 字擴展 地址空間的擴展。 2164A: 64K x 1，需 8片構成 64K x 8（ 64KB） LS138 A8~A19 2164A 2164A 2164A DB AB D0 D1 D7 A0~A7 … 譯碼輸出 讀寫信號 A0~A19 D0~D7 A0~A7 A0~A7 38 位擴展方法： 將每片的地址線、控制線并聯(lián)，數(shù)據(jù)線分別引出。 36 位擴展 存儲器的存儲容量等于： 單元數(shù) 每單元的位數(shù) 當構成內(nèi)存
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