第4章 存贮体系.ppt

第4章存贮体系




•本章重点:
段页式和页式虚拟存贮器的原理;页式虚拟存
贮器的地址映像;LRU/FIFO/OPT替换算法进行页
面替换的过程模拟;LRU算法对页地址流的堆栈
处理模拟及性能分析;Cache存贮器的直接和组
相联地址映像;LRU替换算法的硬件实现及替换
过程模拟;Cache存贮器的性能分析等。
•本章难点:
段页式和页式中虚实地址的计算;各种页面替
换算法的模拟和页面命中率的计算;Cache组相
联映像和块替换算法的模拟。
存贮体系的形成与性能


1)大容量
2)高速度
3)低价格

SM=W · l · m
W:存贮体的字长,单位为bit或Byte。
l:每个存贮体的字数。
m:并行工作的存贮体的个数。

从下面三个方面来描述:
1)访问时间TA
TA是存贮器接到访存到信息被读到数据总线上
所需的时间。是确定CPU与存贮器时间关系的重
要指标。
2)存贮周期TM
TM是连续启动一个存贮体所需要的时间间隔。一般来说总比TA大。
3)存贮器频宽
是指存贮器可以提供的数据传送率,一般用每秒钟所传送的信息位数来衡量。
a)最大频宽BM(极限频宽)
是存贮器连续访问时能提供的频宽。
单体: BM =W/TM
m体并行工作:BM =mW/TM
b)实际频宽
实际频宽小于最大频宽BM。

可以用总价格C或每位价格c来表示。具有SM
位的存贮器每位价格c=C/SM。其中包括了存贮
器本身的价格和为该存贮器操作所必须的外围
电路的价格。

由于存贮器的价格、速度和容量的要求是矛盾
的,为了同时满足三方面的要求,在一个完整
的存贮体系中,必须采用不同工艺的存贮器,
使得信息以各种方式分布于不同的存贮体。
比如:
主存当前活跃的信息,快,少
辅存暂时不用的信息,慢,多
虚存 swap
从速度来说,主存远远跟不上CPU的要求,为
了弥补这一差距,特引入并行和重叠技术,构
成并行主存系统,但这种并行主存的方法提高
频宽是有限的,因此还需从系统结构入手,发
展存贮体系。


1)单体单字
存贮器字长W与CPU字长W
相同,一次访问一个存贮器
字,主存最大频宽BM =W/TM
W位
读出寄存器
地址寄存器
单体单字存贮器
l
2)单体多字
存贮器字长等于m个
CPU字,BM =mW/TM
W位
W位
W位
W位
地址寄存器
单体多字(m=4)存贮器
W位
单字长寄存器
3)多体单字交叉
总线控制
地址寄存器0
地址寄存器1
地址寄存器2
地址寄存器3
M0
M1
M2
M3
主控(主存控制部件)
CPU
IOP
……
……
……
……
多体(m=4)交叉存贮器