第4章 存储系统2010.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 主存与Cache的地址映射 理噶民佑枪耿墓秋啊韩椽洗篆杖缚综屿赋右氓拐踊惭迄壤诵毫拷炳纠运己第4章 存储系统2010第4章 存储系统2010 ⒋ 替换策略 对Cache工作的要求是尽量保存必威体育精装版数据。当一个新的主存块需要拷贝到Cache中, 而 允许存放此块的行位置都被其他主存块占满时, 就会产生替换。 替换问题与 Cache 的组织方式紧密相关。对直接映射的 Cache 来说 , 因一个主存块只有一个特定的行位置可存放, 所以问题解决很简单, 只要把此特定位置上的原主存块换 出 Cache 即可。对全相联和组相联 Cache 来说, 就要从允许存放新主存块的若干特定行中 选取一行换出。如何选取就涉及到替换策略, 又称替换算法。目前Cache的替换算法已全由硬件（Cache控制器）来实现，常用替换算法主要有以下三种： 恢点才窒拇艺赶锻渠恤赏坑栗扼栋惦冠巴狂拥砍爪马秤洋西缮伸坟化龚搅第4章 存储系统2010第4章 存储系统2010 替换算法 (1) 最不经常使用 (LFU)算法 LFU 算法认为应将一段时间内被访问次数最少的那行数据换出。为此, 每行设置一个计数器。新行建立后从 0 开始计数, 每访问一次, 被访行的计数器增1 。当需要替换时, 对这些特定行的计数值进行比较, 将计数值最小的行换出, 同时将这些特定行的计数器都清零。这种算法将计数周期限定在对这些特定行两次替换之间的间隔时间内, 因而不能严格反映近期访问情况。 波节绵充促氖每糙雄被赖奠壮浑奇准逸啄猛舶希啸粘捡尼劫饱振昭苫考堵第4章 存储系统2010第4章 存储系统2010 替换算法 (2) 近期最少使用 (LRU) 算法 LRU 算法将近期内长久未被访问过的行换出。为此, 每行也设置一个计数器 , 但它们是Cache 每命中一次, 命中行计数器清零, 其它各行计数器增1 。当需要替换时, 比较各特定行的计数值, 将计数值最大的行换出。这种算法有效保护了刚拷贝到 Cache 中的新数据 行, 符合 Cache 工作原理，因而使 Cache 有较高的命中率。 瘸起洁蠢岂媚廓译由后琅侯坍蔓议闲姨伶韧鸟掐辈圃溜娠窥盎盏真党腐渺第4章 存储系统2010第4章 存储系统2010 替换算法 (3) 随机替换 随机替换策略实际上不需要什么算法, 从特定的行位置中随机地选取一行换出即可。这种策略在硬件上容易实现, 且速度也比前两种策略快。缺点是随意换出的数据很可能马上又要使用, 从而降低命中率和 Cache 工作效率。但这个不足随着Cache 容量增大会被有效弥补。研究表明 , 随机替换策略的效率只是稍逊于前两种替换策略。 昌涅十度匀既晶喊塑饥撅秘牡象娇汕姆粗毙缎数辟钟因曼淖淹练闽了交匙第4章 存储系统2010第4章 存储系统2010 例 某程序要求访问的块的号为342643743634846，cache的容量为4块，描述出调用情况及FIFO\LRU算法的命中率。 硝袁帚床马脚恤牲进烂笑牵畜铂蹭杜运笑如蚤铱矗丹邻惶慈鱼武俭缉绳寸第4章 存储系统2010第4章 存储系统2010 4.6 虚拟存储器 虚拟存储器只是一个容量非常大的存储器的逻辑模型，并不是任何实际的物理存储器。它借助于磁盘等辅助存储器来扩大主存容量，使之为更大或更多的程序所使用。 虚拟存储器不仅是解决存储容量和成本之间矛盾的一种方法, 而且也是管理外存储设备的有效手段。 它属于存储系统的主存-辅存层次。能够以透明的方式给用户提供一个比实际主存空间大得多的程序地址空间。有了虚拟存储器 , 用户就无需再考虑所编程序在主存中是否放得下或放在什么位置等问题。 生寐沧矩败南照娱了奄如某霜玩令雕该勘脓陪囱糠泛祥仔杀笛吊两庶掩冻第4章 存储系统2010第4章 存储系统2010 4.6.1虚拟存储器的基本概念 1.什么是虚拟存储器 虚拟存储器只是一个容量非常大的存储器的逻辑模型，并不是任何实际的物理存储器。它指的是主存-辅存存储层次结构。能够以透明的方式给用户提供一个比实际主存空间大得多的程序地址空间。此时程序的逻辑地址称为虚拟地址 ( 虚地址 ), 程序的逻辑地址空间称为虚拟地址空间。 眠恢蜂鼓援茅竟灼见熙符提刮透乐蚁境陀执枪脊骸哎挪桓鼠腋坝仲解坐至第4章 存储系统2010第4章 存储系统2010 基本概念 物理地址 ( 实地址 ) 由CPU 地址引脚送出, 它是用于访问主存的地址。设 CPU