存储体系结构课件

存储体系结构主存的多体组织高速缓冲存储器虚拟存储器第1节.主存的多体组织

1．提示主存性能的对策

（1）提高CPU与主存间传输速度的方法：

A：采用存取时间短的存储器芯片来组成主存；

B：各个存储器芯片并联使用，扩大字长，提高主存性能

C：多体存储器交叉编址；

D：在cpu和主存间插入高速缓冲存储器（cache）。

（2）提高主存性能方法；

（3）提高主存可靠性方法2．主存的多体组织

主存的多体组织是提高CPU与主存之间传输效率的有效方法，其常用的组织方式有如下两种：

(1)各体并行方式

(2)各体交叉编址方式3．存储器的层次结构：

（1）存储体系结构的概念（2）存储器层次结构的工作原理

（3）存储体系结构的性能指标及其提高的措施第2节.高速缓冲存储器

高速缓冲存储器是60年代末发展起来的一项计算机存储技术，英文名字叫cache.本节就介绍它的特点、组成及其工作原理。1．Cache有如下特点：

（1）位于CPU与主存之间，是存储器层次结构中级别最高的一级

（2）容量比主存小，目前一般有数KB到数MB

（3）速度一般比主存快5～10倍

（4）由快速半导体存储元件组成

（5）其内容是主存的部分副本

（6）其用途可用来存放指令，也可用来存放数据2．Cache组成

Cache由控制和存储器两部分组成，如下图:

3．读写操作：rd/wrA：命中时：rd：wr：B：未命中时：rd：wr：

4：替换算法：

（1）随机替换算法；

（2）先进先出算法（FIFO）；firstinfirstout

（3）近期最少使用算法（LRU）；

（4）优化替换算法（OPT）；5．地址映象方法：（1）直接映象:(图a)

（2）全相联映象:(图b)

（3）组相联映象：如右图:

第3节.虚拟存储器

1.虚拟存储器及其目标和分类

（1）．虚拟存储器（概念）：是由主存-辅存物理结构和负责信息块划分以及主存、辅存之间信息调度的辅助硬件及操作系统的存储管理软件所组成的存储系统。

（2）.虚拟存储器的目标：

A:使计算机的逻辑存储容量达到辅存的实际容量;

B:使计算机的存取速度接近主存的速度;

C：使计算机整个存储系统的成本接近辅存的成本;

（3）.虚拟存储器的分类（根据信息块的划分，虚拟存储器可分为3种）

A:页式虚拟存储器

B:段式虚拟存储器

C:段页式虚拟存储器2.页式虚拟存储器:

(1)概念：以更好信息传送单位的虚拟存储器。

(2)任务：存储管理软件的任务是：受到cpu送出的虚地址后，判断该虚页内容是否在主存中。若在：应确定是在主存的哪一页，若不在：需把该页内容调入主存某页。

(3)页表：（pagetable）指：记录虚页与实页对照关系的表；程序的页表：每个程序都有一张页表，页表按虚页号顺序排列.

(4)虚拟地址变换：由存储管理软件3．段式虚拟存储器：

（1）概念：以程序的逻辑结构所形成的段（如过程，子程序等）作为主存分配单位的虚拟存储管理方式：

（2）优点：

a：段的界线分明

b：段易于编译、管理、修改和保护

c：便于多道程序共享

d：堆栈、队列具有可变长度，有效利用主存空间

（3）缺点：段的长度参差不齐，给主存空间的分配带来麻烦

（4）段表：是表示虚段与实段之间关系的对照表虚段指：实段指

（5）虚拟地址变换4．段页式虚拟存储器：

（1）概念：是