【精品】asp基于bs网上计算机组成原理教学管理系统(开题报告+源代码+论文)
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【精品】asp基于bs网上计算机组成原理教学管理系统(开题报告+源代码+论文),精品,asp,基于,bs,网上,计算机,组成,原理,教学管理,系统,开题,报告,讲演,呈文,源代码,论文
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计算机科学与工程学院 存储系统 存储系统层次结构 高速缓冲存储器 存储系统的层次结构 半导体存储器 作为 主存 储器 (简称主存或内存 ),存放当前正在执行的程序和数据 ;而用磁盘 ,磁带 ,光盘作为外存储器或辅助存储器 (简称外存或辅存 ),存放当前不在运行的大量程序和数据 . 半导体存储器可随机访问任一单元 ,而 辅助存储器 一般为 串行访问存储器 例磁带 )和直接存取存储器 (例磁盘 ). 3 存储系统的层次结构 衡量存储器有三个指标： 容量 ,速度和价格 /位 。 用单一的存储器很难同时满足三个指标。因为存取时间越短，每位的价格就越高；容量越大，每位的价格就越低；容量越大，存取时间就越长。 这必须用 存储系统 来实现。存储系统不是硬件的简单堆积，是硬件与软件相结合的方法连接起来成为一个系统。这个系统对应用程序员透明，并且，从应用程序员看它是一个存储器，这个存储器的 速度 接近速度 最快 的那个存储器，存储器 容量 与容量 最大 的那个存储器相等或接近，单位容量的 价格 接近 最便宜 的那个存储器。 4 存储系统的层次结构 写多读光盘 ) 光存储 ) 磁带 离线存储器 盘 主板外存储器 主存储器 存器 主板内存储器 5 存储系统的层次结构 通过软件与硬件的结合 ,把主存和辅存统一成了一个整体 ,形成了一个存储层次 ,即虚拟存储系统 (主存 。 在系统中 ,应用程序员可用机器指令地址码对整个程序统一编址 ,如同程序员具有对应这个地址码宽度的全部虚存空间一样 以致可以存得下整个程序 地址或逻辑地址 ,其对应的存储器容量称为 虚存容量或虚存空间 ;而把实际主存的地址称为 物理地址或实地址 ,其对应的存储容量称为主存容量 。 当 机器自动地把它经辅助软件 ,硬件变换成主存实地址 如果在主存就进行访问 ,如果不在主存内就经辅助软件硬件把它所在的那块程序和数据由辅存调入主存 ,而后进行访问 也就是说 ,对应用程序员是透明的 . 6 存储系统的层次结构 在速度方面，计算机的主存和 成 求 辅存存储层次的技术，但完全由硬件来实现。 现代计算机的典型存储结构为三级存储： 存 辅存 7 高速缓冲存储器 ( 程序访问的局部性 时间局部性 : 一个存储项被访问 ,可能很快再访问 . 空间局部性 : 存储项被访问 ,它的邻近项可能很快被访问 . 程序地址的分布是连续的 ,再加上循环程序和子程序段要重复执行多次 ,因此 ,对程序地址的访问就自然地具有相对集中的倾向 但对数组的存储和访问以及工作单元的选择都可以使存储器地址相对集中 . 根据局部性原理 ,可以在主存和 存放当前正在执行的程序和数据 ,当程序运行时 ,不必从主存取指令和数据 ,而访问这个高速存储器即可 . 8 关系 存 字传送 块传送 . . 主存 块 记 结构 9 分块） 设主存地址 有 2主存分块(每块 共分 M=2n/ 由于容量小 ,所以块的数目小得多 ,主存中只有一小部分块的内容可放在 B=2b, M=2n/2b=2m, 主存地址 n=m+b c+b 10 读） 当 请求时 ,将 主存地址 或 与 记相比较 ,根据其比较结果是否相等而分出两种情况 : 当比较结果 相等 时 ,说明需要的数据已在 那么直接 访问 在 通常一次传送一个字 ; 当比较结果 不相等 时 ,说明需要的数据尚未调入 么就要把该数据所在的整个字块 从主存 一次 调入 前一种情况称为访问 后一种情况称为访问 11 读） 开始 读取 含 由 读 )地址 主存块分配 为含 将主存块装入 将 束 12 写） 如果程序执行过程中要对该字块的某个单元进行写操作 ,就会遇到如何保持 通常有两种写入方式 : 一种方式是暂时只向 并用标志加以说明 ,直到经过修改的字块被从 第二种方式是每次写入 使 称为写回法 ,或回写法 称为写直达法 ,或全写法 ,或写通过法 另一种方法是写一次 : 当被修改的单元根本就不在写操作直接对主存进行 ,而不写入 13 块的大小称为“ 块长 ” . 块长一般取一个主存周期所能调出的信息长度 . 2个字节 . 通常用“命中率”来测量 命中率 中次数 /总访问次数 失效率 =1 在从主存读出新的字块调入 如果遇到那么就必须去掉一个旧的字块 ,让位于一个新的字块 . 这种替换应该遵循一定的规则 ,最好能使被替换的字块是下一段时间内估计最少使用的 . 这些规则称为替换策略或替换算法 ,由替换部件加以实现 . 14 有效位 : 为了说明标记是否有效 . 当机器刚加电时 ,0”,使标记无效 . 在程序执行的过程中 ,当 并将这一块标记中的有效位置“ 1”. 设 命中率为 h, 主存的存取时间为 平均存取时间 =h1 h) (tc+=(1 h) 6 地址映像：为了把信息放到 必须应用某种函数把主存地址映像到 作地址映像。地址映像方式 : 直接映像 全相联映像 组相联映像 在信息按照某种映像关系装入 在程序执行时 ,应将主存地址变换成 这个过程叫做地址变换 . 设主存储器空间被分为 ), ), , Mm(i), , m 1),共 2 ), ), , Mc(j), , c 1),共 2 字块大小相同 ，为 2 17 直接映像 ( 把主存的每一块映射到一个固定的 j=i c 其中 2 在这种映像方式中： 主存的第 0块 ,第 2第 2c+1块 , ,只能映像到 块； 而主存的第 1块 ,第 2c+1块 ,第 2c+1+1块 , ,只能映像到块； 。 优点 ：实现简单、花费少。 缺点 ：不够灵活， 18 直接映像 ( 主存地址末 假定为字地址 );中间 高 (m c)=也就是记录在相应 当有效位为“ 1”时 ,它表明该数据块是主存哪一块数据的副本 . 写命令后 ,只需根据中间 然后看其标记是否与主存地址高 如果符合且有效位为“ 1”,则可根据 从如果不符合或有效位为“ 0”,就从主存读入新的字块来替换旧的字块 ,并将 时修改 效位“ 0”改为“ 1”). 19 直接映像地址变换 20 全相联映像 ( 通过允许每个主存块装入到 21 全相联映像 ( 全相联映像方式是 最灵活 但 成本最高 的一种方式 也允许从确实已被占满的 主要问题是在访问 需要和 较”才能判断出所访主存地址的内容是否已在 由于所以全部“比较”操作都要用硬件实现 ,通常由“按内容寻址的”相联存储器完成 . 22 全相联映像地址变换 23 组相联映像 ( 上述两种方案的折衷。把 组有 m=v(=2C) k(=2r)； j = （ i v） 2r+k 0 k 2r 1 按这种映像方式 ,组间为直接映像 ,而组内的字块为全相联映像方式 . 组相联映像把地址划分成 3段 ,末 中间 c位为 高（ t+ r）位形成标记字段 . 24 组相联映像 0 0 1 2 1 3 14 7 15 16 8 17 18 9 19 30 15 31 2032 1016 2033 2034 1017 2035 2046 1023 2047 0 0 1 2 1 3 14 7 15 设主存为 120 813 块长为 9 块数 =86 组数 =块数 /路数 =8 主存地址格式 19 13 12 10 9 8 0 主存高位 组号 块号 块内地址 12 10 9 8 0 组号 块号 块内地址 注 : 块号是组内块号的缩称 组号是 25 组相联映像地址变换 26 块的替换算法 替换算法 随机（ 先进先出（ 最近最少使用（ 原始状态 访问 7 访问 5 访问 1 访问 6 0 7 5 1 6 1 0 7 5 1 2 1 0 7 5 3 2 1 0 7 4 3 2 2 0 5 4 3 3 2 6 5 4 4 3 7 6 6 6 4 27 块的替换算法 例：某程序对页面要求的序列为主存容量为 3个页面，求 设开始时主存为空）。 命中率 中次数 /总访问次数 先进先出算法 最近最少使用算法 假设 3个页面为 入出 28 块的替换算法 命中率 3/15=20% 页面请求 3 4 2 6 4 3 7 4 3 6 3 4 8 4 6 F I F O 3 3 3 4 4 2 6 3 3 7 4 4 6 3 8 / 4 4 2 2 6 3 7 7 4 6 6 3 8 4 / / 2 6 6 3 7 4 4 6 3 3 8 4 6 命中 29 块的替换算法 命中率 6/15=40% 页面请求 3 4 2 6 4 3 7 4 3 6 3 4 8 4 6 L R U 3 3 3 4 2 6 4 3 7 4 4 6 3 3 8 / 4 4 2 6 4 3 7 4 3 6 3 4 8 4 / / 2 6 4 3 7 4 3 6 3 4 8 4 6 命中 30 多层次 计算机开始实现 是将指令和数据存放在同一 后来随着计算机技术的发展和处理速度的加快 ,存取数据的操作经常会与取指令的操作发生冲突 ,从而延迟了指令的读取 近年来新设计的快速微处理芯片都将 片内 31 多层次 0386不含片内 486包含一个 8采用每字块 16字节的四路组相联结构。 个用于数据，一个用于指令，每个 用每字块 32字节的二路组相联结构 . 数据 分别与两个 每个端口传送 32位数据 ,也可组合成 64位数据 ,与浮点部件接口相连 ,传送浮点数 回”策略 ,即仅当 且被修改过 ,才需要写会主存 . 32 多层次 片内 一般在几十 因此命中率比大容量于是推出了二级 其中第一级 1)在处理器芯片内部 ;第二级 2)在片外 ,其容量可从几十 B,采用 两级 容量为 256 3
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