以存儲器為中心31存儲系統(tǒng)原理32虛擬存儲器33高速-展示頁
2024-10-10 00:45本頁面
【正文】 態(tài)隨機(jī)存儲器 DRAM ）存儲容量越來越大每位的價格越來越便宜訪問速度越來越快各級存儲器的主要主要性能特性 CPU與主存儲器的速度差距越來越大 目前相差 兩個數(shù)量級 今后 CPU與主存儲器的速度差距會更大 存儲器層次 通用寄存器 緩沖棧 Cache 主存儲器 磁盤存儲器 脫機(jī)存儲器 存儲周期 10ns 10ns 10 ～ 60ns 60 ～ 300ns 10 ～ 30ms 2 ～ 20min 存儲容量 512B 512B 8KB ～ 2MB 32MB ～ 1GB 1GB ～ 1TB 5GB ～ 10TB 價格 $C/KB 1200 80 訪問方式 直接譯碼 先進(jìn)先出 相聯(lián)訪問 隨機(jī)訪問 塊訪問 文件組 材料工藝 ECL ECL SRAM DRAM 磁表面 磁、光等 分配管理 編譯器 分配 硬件調(diào)度 硬件調(diào)度 操作系統(tǒng) 系統(tǒng) / 用戶 系統(tǒng) / 用戶 帶寬 (MB/S) 400 ～ 8000 400 ～ 1200 200 ～ 800 80 ～ 160 10 ～ 100 ～ 存儲系統(tǒng)的頻帶平衡 例 ： Pentium4的指令執(zhí)行速度為 8GIPS， CPU取指令 8GW/s，訪問數(shù)據(jù) 16GW/s，各種輸入輸出設(shè)備訪問存儲器 1GW/s，三項相加，要求存儲器的頻帶寬度不低于 25GW/s。假設(shè)數(shù)據(jù)的重復(fù)利用率為 5， Cache塊大小為４個字， Cache存儲系統(tǒng)的命中率？并分別計算訪問效率。 ? ? ? 1例 ： 在一個 Cache存儲系統(tǒng)中， T2＝ 5T1。如果要使訪問效率到達(dá) e＝ ，問需要有多高的命中率？ 解： ＋ 90000(1H)＝ 1 H＝ 89999 計算得： H＝ … ≈ 0 9 11 10 5.( )?? ? ?H H5. 采用預(yù)取技術(shù)提高命中率 ? 方法： 不命中時，把 M2存儲器中相鄰多個單元組成的一個數(shù)據(jù)塊取出來送入 M1存儲器中。虛擬存儲系統(tǒng)主存儲器 磁盤存儲器?虛擬存儲系統(tǒng)：由主存儲器和硬盤構(gòu)成 主要目的：擴(kuò)大存儲器容量 對存儲系統(tǒng)進(jìn)行編址的要求： 提供盡可能大的地址空間 能夠隨機(jī)訪問 方法有兩種： 只對系統(tǒng)中存儲容量最大的那個存儲器進(jìn)行編址，其他存儲器只在內(nèi)部編址或不編址 Cache存儲系統(tǒng) 另外設(shè)計一個容量很大的邏輯地址空間，把相關(guān)存儲器都映射這個地址空間中 虛擬存儲系統(tǒng) 計算公式： 當(dāng) S2》 S1時， C≈C2 S2與 S1不能相差太大 （ S ， C ， T ）由兩個存儲器構(gòu)成的存儲系統(tǒng)M1（ S1 ， C1 ， T1 ）M2（ S2 ， C2 ， T2 ）C C S C SS S? ? ? ??1 1 2 21 24. 存儲系統(tǒng)的速度 表示方法： 訪問周期、存取周期、存儲周期、存取時間等 命中率定義： 在 M1存儲器中訪問到的概率 其中： N1是對 M1存儲器的訪問次數(shù) N2是對 M2存儲器的訪問次數(shù) 訪問周期與命中率的關(guān)系： T＝ HT1＋ (1－ H)T2 當(dāng)命中率 H→1 時， T→T1 H NN N? ? 11 2存儲系統(tǒng)的訪問效率： 訪問效率主要與命中率和兩級存儲器的速度之比有關(guān) 例 ： 假設(shè) T2＝５ T１ ，在命中率 H為 情況下，分別計算存儲系統(tǒng)的訪問效率。 虛擬存儲器系統(tǒng)：對應(yīng)用程序員透明（通過操作系統(tǒng)的存儲管理系統(tǒng)調(diào)度） Cache存儲系統(tǒng)：對系統(tǒng)程序員及以上均透明（全部用硬件調(diào)度） 從外部看 T ≈ min （ T1 ， T2 ，…， Tn ），用存儲周期表示 S ＝ m a x （ S1 ， S2 ，…， Sn ），用 MB 或 GB 表示 C ≈ min （ C1 ， C2 ，…， Cn ），用每位的價格表示Ｍ 1(T 1 ,S 1 ,C 1 )Ｍ 2(T 2 ,S 2 ,C 2 )Ｍ n( T n , S n , C n )?由多個存儲器構(gòu)成的存儲系統(tǒng) 系統(tǒng)程序員看： 速度接近 Cache 的速度， 存儲容量是主存的容量， 每位價格接近主存儲器。 1. 存儲系統(tǒng)的定義 兩個或兩個以上速度、容量和價格各不相同的存儲器用硬件、軟件、或軟件與硬件相結(jié)合的方法連接起來成為一個存儲系統(tǒng)。
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