计算机系统结构 存储层次 5.1 存储器的层次结构PPT课件

1、1145.1.1 从单级存储器到多级存储器1. 从用户的角度来看，存储器的三个主要指标是： 容量，速度，价格容量，速度，价格( (每位价格每位价格) )2. 人们对这三个指标的期望3. 这三个指标相互矛盾4. 解决方法 采用多种存储器技术，构成存储层次。采用多种存储器技术，构成存储层次。 演示演示 演示演示 ( (局部性原理局部性原理) )5.1 5.1 存储器的层次结构存储器的层次结构第五章 存储层次会计制度设计的设计会计制度设计的设计214会计制度设计的设计会计制度设计的设计314会计制度设计的设计会计制度设计的设计4145.1.2 存储层次的性能参数 C C，H H，T TA A假设：假

2、设：S S 容量容量 T TA A 访问时间访问时间 C C 每位价格每位价格下面仅考虑由下面仅考虑由M M1 1和和M M2 2构成的两级存储层次：构成的两级存储层次： M M1 1的参数：的参数：S S1 1，T TA1A1，C C1 1 M M2 2的参数：的参数：S S2 2，T TA2A2，C C2 21. 每位价格C C C C C1 1S S1 1C C2 2S S2 2S S1 1S S2 25.1 存储器的层次结构会计制度设计的设计会计制度设计的设计5142. 命中率 H 和失效率 F H HN N1 1/(/(N N1 1N N2 2) ) N N1 1 访问访问M M1

3、1的次数的次数 N N2 2 访问访问M M2 2的次数的次数 失效率失效率 F F1 1H H5.1 存储器的层次结构会计制度设计的设计会计制度设计的设计7143. 平均访问时间 TA T TA AT TA1A1( (1 1H H ) )T TM M 或或 T TA AT TA1A1F F T TM M T TA1A1 命中时间命中时间 T TM M 失效开销失效开销会计制度设计的设计会计制度设计的设计8149145.1.3 “Cache主存”和“主存辅存”层次1. 从主存的角度来看 “CacheCache主存主存”层次层次：弥补主存速度的不：弥补主存速度的不足足 “主存辅存主存辅存”层次层

4、次： 弥补主存容量的不弥补主存容量的不足足2. “Cache主存”层次 主存与主存与CPUCPU的速度差距的速度差距5.1 存储器的层次结构会计制度设计的设计会计制度设计的设计 “Cache - “Cache - 主存主存”层次层次3. “主存辅存”层次1314存储层次存储层次CPU对第二级的对第二级的访问方式访问方式比较项目比较项目目的目的存储管理实现存储管理实现 访问速度的比值访问速度的比值(第一级和第二级第一级和第二级)典型的块典型的块(页页)大小大小失效时失效时CPU是否切换是否切换“Cache 主存主存”层次层次“主存辅存主存辅存”层次层次为了弥补主存速度的不足为了弥补主存速度的不足

5、 为了弥补主存容量的不足为了弥补主存容量的不足主要由专用硬件实现主要由专用硬件实现主要由软件实现主要由软件实现几比一几比一几百比一几百比一几十个字节几十个字节几百到几千个字节几百到几千个字节可直接访问可直接访问均通过第一级均通过第一级不切换不切换切换到其他进程切换到其他进程“Cache“Cache主存主存”与与“主存辅存主存辅存”层次的区别层次的区别5.1 存储器的层次结构14145.1.4 存储层次的四个问题当把一个块调入高一层(靠近CPU)存储器时，可以放在哪些位置上? ( (映象规则映象规则) )当所要访问的块在高一层存储器中时，如何找到该块? ( (查找算法查找算法) )3. 当发生失效时，应替换哪一块？ ( (替换算法替换算法) )4. 当进行写访问