组成原理课程第四章(2011版).ppt

2.字扩展 当CPU与存储芯片的数据位一致，而地址线宽度不同时，需要进行空间的扩展即字扩展。 例4.3：用16K*8位的芯片，去构造内存64K*8，并要完成与CPU的对接，并求出每一个芯片在全局空间中的地址范围。 引例 用256K ×32位的存储体构造 2M × 32位的存储器,并完成与CPU的连接 解: 所需要的存储体的片数为 P = 学习提纲 虚拟存储器处于存储系统的哪一个层次 虚拟存储器解决的是存储系统的哪个技术指标？ 与cache 的相同和不同之处？ 虚拟存储器中有3中地址空间，哪三种？ 页式虚拟存储器的工作原理，即和内存的地址映射方式是？ VA,PTEA,PTE,PA,MMU,TLB,PPN,PPO,VPN,VPO代表的意义是？ 硬盘(温盘） 磁盘存储器的机械结构及逻辑结构 磁盘分硬盘和软盘，如何分类的？ 硬盘的读写原理？（电磁感应原理） 几个术语：磁道，扇区，柱面及其编号（当一个文件较大时，如何选择这三者的顺序来进行存储，方便读写） 技术指标：道密度，线密度，面密度，存储容量，平均定位时间，数据传输率 5)硬盘应用举例 例1 磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上和最下两个面不用。存储区域内径22cm，外径33cm，道密度为40道/cm，内层位密度400位/cm，转速2400 r/min。问： (1) 共有多少柱面? (2) 盘组总存储容量是多少? (3) 数据传输率为多少? 解 (1) 有效存储区域半径R=(33-22)/2=5.5cm。因道密度=40道/cm，所以共有40道/cm×5.5cm=220道，即220个柱面。 (2) 内层磁道周长为2πR=2×3.14×11cm=69.08cm，因此， 每道信息量=400位/cm×69.08cm=27632位=3454字节 每面信息量=3454字节×220=759880字节 盘组总容量=759880字节×10=7598800字节 (3) 磁盘数据传输率Dr=rN。其中，N为每条磁道容量，N=3454字节；n为磁盘转速，n=2400r/60 s=40 r/s。因此， Dr=nN=40×3454字节=13816字节/s 例1 磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上和最下两个面不用。存储区域内径22cm，外径33cm，道密度为40道/cm，内层位密度400位/cm，转速2400 r/min。 * 本章小结 ?存储器概述 ?半导体存储器 ?主存的组织及与CPU的连接 ?并行存储系统 ?高速缓冲存储器 ?虚拟存储器 * 主存 cache CPU X X‘ I/O 外设将主存某单元的内容修改成了X’，而主存该单元的内容在修改前被读入到Cache，还是保存原来的X，当ＣＰＵ再次读取该值时，就会发生不一致错误。 (2)情况2 ?解决问题的方法 当外设修改主存单元内容时，将Ｃache对应位置的有效标致位置无效即可． * 主存 cache CPU1 X X’ 或　X (3)情况3 CPU2 X’ …….. * 例3 假定主存和Cache之间采用直接映射方式，块大小为16B。Cache的数据区容量为64KB，主存地址为32位，按字节编址，数据字长32位。要求：说明主存地址如何划分，访存过程的硬件实现,并计算Cache行数和容量？ (1)计算机字长32位，每块大小为16B，按字节编址。 ?则一块包含4个字，故需要2位表示选择一块内的哪个字，而一个字32位又包含4个字节，故用2位表示一个32位字中的哪个字节。 (也可直接理解成需要4位来表示选择哪个字节) ? Cache 分成的行数为： 64KB/16B = 4096块， 则用于选择Cache行的索引字段位数为12位 ?则标记字段的位数为（表示主存的不同分区） 32- 12 -（2+2) = 16位 硬件访问过程如下图所示 * * (2)计算Cache的容量 4096 ? （1+16 +128）= 580Kbits * 4.6虚拟存储器 1.虚拟存储器的基本概念 1)问题的提出 如果目标程序比主存空间大，程序能运行吗? 2)虚拟存储器 虚拟存储器是一个大容量存储器的逻辑模型，该模型描述的存储器 的大小取决于辅存空间。在存储体系中处于主存 辅存层次。 3)虚拟存储器的优点 ?提供更为有效的管理存储设备的方法 ?主存空间的大小对程序员透明，用户可以使用比主存空间大 的程序地址空间 * 4)虚拟地址与物理地址 ?虚拟地址： 是程序的逻辑地址，由编译程序生成，所对应的虚拟地址 空间的大小受到辅存容量的限制。 ?物理地址： 主存的地址，其空间受CPU地址线数的限制 ?当程序由辅存调入到主存时将发生虚拟地址