計(jì)算機(jī)組成原理第三章存儲(chǔ)系統(tǒng)四課件-展示頁(yè)
2024-10-10 20:06本頁(yè)面
【正文】 存完成存取的次數(shù)為 100次，已知 cache的存取周期為50ns，主存存取周期為 250ns，求 cache/主存系統(tǒng)的效率和平均訪問時(shí)間。 塊的大小通常以在主存的一個(gè)讀 /寫周期中能訪問的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為限，常為幾十字節(jié)。 Cache 存儲(chǔ)器 Cache 基本原理 二、 Cache存儲(chǔ)器的構(gòu)成 了解 cache的構(gòu)成及工作原理必須首先了解 “ 塊 ” 的概念：（頁(yè)，行） Cache存儲(chǔ)器中，把 cache和主存各分成若干塊（ block， block frame）。這種現(xiàn)象稱為 程序訪問的局部性 。 Cache 存儲(chǔ)器 Cache 基本原理 一、 Cache的工作機(jī)制 Cache的工作機(jī)制基于 程序訪問的局部性 原則，即，一個(gè)運(yùn)行程序的代碼大都順序存放在地址連續(xù)的存儲(chǔ)器中，與程序相關(guān)的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中也相對(duì)集中。所以程序運(yùn)行時(shí)，尤其有循環(huán)程序段和子程序段時(shí)，在較短時(shí)間區(qū)間內(nèi)，常會(huì)對(duì)局部范圍的存儲(chǔ)器頻繁訪問，而此范圍之外的地址訪問甚少。 把局部范圍的主存內(nèi)容從主存放到一個(gè)高速小容量存儲(chǔ)器中，使 CPU在這一段時(shí)間內(nèi)直接訪問它，以減少或不去訪問慢速的DRAM ，程序運(yùn)行速度將明顯提高。 主存與 cache中塊的數(shù)目不同但塊的大小相等。 Cache存儲(chǔ)器構(gòu)成如下圖所示： 主 存 主 存 地 址 寄 存 器 MAR 主存 — cache 地址變換 機(jī)構(gòu) Cache 地址 寄存器 CAR Cache 存儲(chǔ)器 替換控制部件 CPU 不 命 中 命 中 單字寬 多 字 寬 ? 地址總線 數(shù)據(jù)總線 Cache存儲(chǔ)器構(gòu)成圖，虛框內(nèi)為 cache的控制部分 Cache存儲(chǔ)器 =cache存儲(chǔ)器 +cache控制器 三、 Cache的命中率 h=Nc/（ Nc+Nm） 教材 （ ） 其中， Nc表示在一個(gè)程序執(zhí)行期間 cache完成存取的總次數(shù)， Nm表示在一個(gè)程序執(zhí)行期間主存完成存取的總次數(shù)， h即為 命中率 。 ?解： h=Nc/（ Nc+Nm） =1900/（ 1900+100）= ? r=tm/tc=250ns/50ns=5 ? e=1/[r+(1r)h]=1/[5+(15)]=% ? ta=tc/e=50ns/=60ns ?主存 — cache地址映射（ mapping）：把存放在主存中的程序按某種規(guī)則裝入 cache中，并依此建立主存地址與 cache地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 ?以上兩個(gè)概念緊密相關(guān)而又不同。 00塊 000塊 主存 例：設(shè) cache塊數(shù) Cb=4，主存塊數(shù) Mb=8， 主存 — cache的全相聯(lián)映射關(guān)系如下： 01塊 10塊 1 1塊 001 塊 010 塊 011 塊 100塊 101 塊 110 塊 111 塊 cache ??? ??? ??? 2 、全相聯(lián)映射方式的地址變換 （ 1）全相聯(lián)映射方式下的主存地址與 cache地址形式 主存地址 —— 主存塊號(hào) +塊內(nèi)地址； Cache地址形式 —— cache塊號(hào) +塊內(nèi)地址。小容量適用。 ?映射的規(guī)則是：主存各區(qū)中相同序號(hào)的塊只能映射到 cache中相應(yīng)序號(hào)的塊中。 三、組相聯(lián)映射及其地址變換 組相聯(lián)映射（ set associative mapping） ?主存先按 cache大小分成若干個(gè)區(qū)； 主存與cache的各區(qū)內(nèi)再分成大小相等的組 ；各組再分成大小相等的塊。 ?組內(nèi)各塊采用全相聯(lián)映射 ：一個(gè)組內(nèi)各個(gè)塊可映射到 cache中對(duì)應(yīng)組中的任一塊的位置。 ?組相聯(lián)映射圖： 00塊 01塊 11 塊 111 塊 110塊 101塊 100塊 011 塊 010塊 001塊 000塊 10塊 0組 1組 0組 1組 0區(qū) 1區(qū) 1組 0組 組相聯(lián)映射圖
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1