第2章 存储系统(第10讲)幻灯片.pptVIP

随机替换策略 FIFO替换策略 LRU替换策略基本思想:将近期最少使用的块替换出去，此法命 中率较高，但要为每行设一个计数器。  目前最常用。 因为cache中保存的是主存中某些信息的副本。所以有主,副本一致的问题.当 CPU对cache的写入，修改其中的数据 主存数据被修改 为解决主副本不一致的问题,主要采用以下方法: 写直达法 写回法 数据只写入主存 写直达法(write through) 又称全写法,数据同时写入cache和主存。 向主存写无高速缓冲功能，降低了cache的功效。 写回法(write back): 数据暂写入cache,并用标志注明,直到该块 从cache替换出去后,才写入主存。也称标志 写一次法 二者结合，只是在第一次写命中时要同时写入主存，其他和写回法相同。 ** 计算机组成与系统结构 * 计算机组成 与系统结构 第二章 存储系统 （第10讲） 处理器 寄存器 高速缓冲存储器 主存储器 （SRAM,DRAM) 辅助存储器 （磁盘存储器等） 大容量（海量）存储器 （光盘、磁带存储器） 图2.2 存储系统的层次结构 CPU芯片内 主机内 外部设备 联机存储 联机文件 可卸存储 Cache-主存 虚拟存储器（主存-辅存） 2.1.3 虚拟存储器(virtual memory) 1、什么是虚拟存储器 虚拟存储器是以存储器访问局部性原理为基础，建立在主—辅存体系上的存储器管理技术。 虚拟（虚、逻辑）地址—物理（实、实存）地址 2、存储器管理 段式管理、页式管理、段页式管理 2.1.3 虚拟存储器(virtual memory) 页式虚拟存储器 （1）把主存按页分割的存储管理方式就称为“页式管理”。 （2）虚页和实页。 （3）虚拟地址—物理地址的转换。 （4）快表。 （5）优点:(1)页长固定，可顺序编号，页表设置方便。 (2)调度方便，有空页即可，操作开销小。 缺点:(1)易造成页面的碎片问题，浪费空间。 (2)机械的划页，无法照顾程序内部逻辑结构，会造成程序段跨页，这会引起增加查表次数和页面失效的可能。 2.1.3 虚拟存储器(virtual memory) 来自CPU 逻辑地址 虚页号 页内地址 页表基址寄存器 去主存 物理地址 实页号 页内地址 某程序页表（在主存） 图2.5 虚拟存储器的地址变换 页式虚拟存储器结构 段式虚拟存储器 (1)特点: ?按程序的逻辑结构划分,适应模块化程序. ?段长因程序而异. (2)段表:虚地址 实地址,有段号,段起址,装入位, 段长等. (3)优缺点: ? 优点:段间独立,不干扰,段的逻辑独立性,使之 易于编辑,管理,修改,保护,并便于多道程序共享.按段调用可提高命中率。 ?缺点:因段长不等,段的起,终点不定,给主存分配带来困难,易在主存造成碎片. 2.1.3 虚拟存储器(virtual memory) 转换 段式虚拟存储器地址变换 段页式虚拟存储器: 程序按逻辑单位分段 分页,即段页二级管理.对主辅存的数据调入/出按页面进行,又可按段实现共享和保护. 因此,每个程序有一个段表,多张页表.优点是兼取两者优点,但要多次访存. 2.1.3 虚拟存储器(virtual memory) 每段 段页式虚拟存储器地址变换 处理器 寄存器 高速缓冲存储器 主存储器 （SRAM,DRAM) 辅助存储器 （磁盘存储器等） 大容量（海量）存储器 （光盘、磁带存储器） 图2.2 存储系统的层次结构 CPU芯片内 主机内 外部设备 联机存储 联机文件 可卸存储 Cache-主存 虚拟存储器（主存-辅存） 2.1.4 cache主存结构 1、cache的功能 cache是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术，用来提高了主存的性价比。 2.1.4 cache主存结构 2、cache的特点 (1)Cache用SRAM构成,其速度与CPU相当. (2)原理与虚拟存储器同,但它的控制管理全由硬件实现. (3) Cache价贵,为保持最佳性价比, Cache容量应尽可能小,但以不影响命中率为前提. CPU与存储器系统的关系 2.1.4 cache主存结构 3、cache原理图 CPU和cac