第3章1计算机系统机构.pptVIP

8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 24 … … 31 16 … 19 … 23 32 … … 39 40 … … 47 48 … … 55 56 … … 63 主存储器数据寄存器 体内地址（3位） 模块地址（3位） 8个模块（竖） 块内地址不连续 低位交叉访问存储器示意图 n个存储体分时启动实际上是一种采用流水线方式工作的并行存储器理论上，存储器的速度可望提高n倍每存储体的启动间隔t为：其中：n为存储体个数Tm为每个存储体的访问周期 …… t Tm #0 #1 #2 #n-1 4、访问冲突的形成和避免 按行无冲突，按列访问有冲突 按行、列无冲突，按对角线访问有冲突 0号体 1号体 2号体 3号体 体内地址0 a00 a01 a02 a03 1 a10 a11 a12 a13 2 a20 a21 a22 a23 3 a30 a31 a32 a33 0号体 1号体 2号体 3号体 体内地址0 a00 a01 a02 a03 1 a13 a10 a11 a12 2 a22 a23 a20 a21 3 a31 a32 a33 a30 按行、列无冲突，按对角线访问也无冲突 变成质数个体，和存取地址的位移量n互质， 可避免冲突。 0号体 1号体 2号体 3号体 体内地址0 a00 a20 a30 a10 1 a21 a01 a11 a31 2 a32 a12 a02 a22 3 a13 a33 a23 a03 练习题： 3.1 3.3 3.7 第三章　存储系统 现代计算机系统都以存储器为中心 在计算机运行过程中，存储器是各种信息存储和交换的中心 3.1 存储系统原理 3.2 虚拟存储器 3.3 高速缓冲存储器 (Cache) 3.4 三级存储系统 3.1 存储系统原理 什么是存储系统(存储体系、存储器层次)为什么研究存储系统？存储系统的性能指标如何表示？如何构成存储系统？ 3.1.1 存储系统的定义 3.1.2 存储器的层次结构 3.1.3 存储器的频带平衡 3.1.4 并行存储器 3.1.1 存储系统的定义 1、存储系统(存储体系、存储层次)的定义 2、存储系统的容量 3、存储系统的单位容量平均价格 4、存储系统的速度 5、采用预取技术提高命中率 3.1.1 存储系统的定义 在一台计算机中，通常有多种存储器种类：主存储器、Cache、通用寄存器、先行缓冲存储器、磁盘存储器、磁带存储器、光盘存储器等材料工艺：ECL、TTL、MOS、磁表面、激光，SRAM，DRAM 访问方式：直接译码、先进先出、随机访问、相联访问、块传送、文件组 存储器的主要性能：速度、容量、价格速度用存储器的访问周期、读出时间、频带宽度等表示容量用字节B、千字节KB、兆字节MB和千兆字节GB等单位表示价格用单位容量的价格表示，如$/bit 存储系统的关键是如何组织好速度、容量和价格均不相同的存储器，使这个存储器的速度接近速度最快的那个存储器，存储容量与容量最大的那个存储器相等，单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。 1、存储系统(存储体系、存储层次)的定义 两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个存储系统。这个系统对应用程序员透明，并且，从应用程序员看，它是一个存储器，这个存储器的速度接近速度最快的那个存储器，存储容量与容量最大的那个存储器相等，单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。 M1 (T1, S1, C1) 从外部看： M2 (T2, S2, C2) Mn (Tn, Sn, Cn) T≈min(T1, T2, …, Tn), 用存储周期表示S = max(S1, S2, …, Sn), 用MB或GB表示C≈min(C1, C2, …, Cn), 用每位的价格表示 在一般计算机系统中主要有两种存储系统 Cache存储系统：由Cache和主存储器构成 主要目的：提高存储器速度 虚拟存储系统：由主存储器和磁盘存储器构成 主要目的：扩大存储器容量 Cache Cache存储系统 主存储器 从系统程序员的角度看， 速度接近Cache的速度存储容量是主存的容量每位价格接近主存储器 2、存储系统的容量 要求：能提供尽可能大、能随机访问的地址空间。Cache 存储系统的容量等于M2存储器的容量虚拟存储系统的容量比M2的容量大 主存储器 虚拟存储系统 磁盘存储器 从应用程序员的角度看， 速度接近主存储器的速度 存储容量是虚拟地址空间 每位价格接近磁盘存储器 方法有两种：