体系结构第5章 节 第8讲.pptVIP

体内地址 存　储　体 顺　序　交　叉 取　模　交　叉 0 1 2 3 4 5 表 5-11 顺序交叉和取模交叉的地址映象举例 6 7 0 1 2 0 1 2 0 1 2 0 16 8 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 21 22 23 15 16 17 18 19 20 1 17 18 10 2 3 19 11 12 4 20 21 13 5 6 22 14 15 7 23 芯片容量 优化后 时间 行　访　问 最慢的 DRAM 最快的 DRAM 列访问 周期时间 64K 位 256K 位 1M 位 4M 位 16M 位 64M 位 180ns 150ns 120ns 100ns 80ns 65ns 150ns 120ns 100ns 80ns 60ns 50ns 75ns 50ns 25ns 20ns 15ns 10ns 250ns 220ns 190ns 165ns 120ns 90ns 表 5-12 优化后 DRAM 的访问周期 150ns 100ns 50ns 40ns 30ns 25ns 块大小(字节) 虚拟存储器 TLB 第一级 Cache 第二级 Cache 命中时间(时钟周期) 失效开销(时钟周期) 失效率(局部) 容量(字节) 映象算法 写策略 4－8(1 个PTE) 1 10－30 第一级 Cache 全相联/组相联 标识/块 4－32 1－2 8－66 第二级 Cache 直接映象 标识/块 32－256 6－15 30－200 页模式 DRAM 直接映象/组相联 标识/块 表 5-15 本章存储层次实例总结 4096－16384 10－100 700,000－6,000,000 磁盘 全相联 表 替换算法 查找算法 下一级存储器 0.1－2% 0.5－20% 15－30% 0.00001－0.001% 32－8192 (8-1024 个PTE) 1－128K 256K－16M 16－8192M 随机 无(直接映象) 随机 近似 LRU 写页表时清空 写直达/写回法 写回法 写回法 谢谢！ 计算机体系结构 计算机体系结构 国家精品课程：计算机体系结构 第五章：存储层次 国防科技大学计算机学院 主讲人： 副教授 第五章 存储层次 5.2　Cache基本知识 5.3 降低Cache失效率的方法 5.4　减少Cache失效开销 5.1　存储器的层次结构 5.5　减少命中时间 5.6　主存 5.7　虚拟存储器 本章内容 国家精品课程：计算机体系结构 第五章：存储层次 国防科技大学计算机学院 主讲人：李宗伯 副教授 …系统被设计成将主存储器和后备存储器组合在一起，在程序员看来好像只有一级存储，必须进行的地址变换是自动完成的。 Kilburn et al.(1962) 5.7.1 虚拟存储器基本原理 2. 虚存管理方式 分两类：页式和段式。 页式虚存把空间划分为大小相同的块，称为页面。常用页大小为4KB～64KB。 段式虚存把空间划分为可变长的块，称为段。段最小长度为1个字节，最大因机器而异，常为216B～232B。 页面是对空间的机械划分，而段则往往是按程序的逻辑意义进行划分。 5.7.1 虚拟存储器基本原理 2. 虚存管理方式 采用页式虚存还是段式虚存对CPU有不同的影响。 页式虚存：地址是单一、固定长度的地址字，由页号和页内位移两部分组成。 段式虚存：地址需要用两个字表示，一个为段号，另一个为段内位移。因为段的长度是可变的。 段页式：每段被划分成若干个页面。既保持了段作为逻辑单位的优点，又简化了替换的实现，而且段不必作为整体全部一次调入主存，而是可以以页面为单位部分调入。 5.7.1 虚拟存储器基本原理 3. 存储层次中cache和虚存的对比 虚存处于“主存—辅存”层次 与“cache—主存”层次的相似点 都是分块方式：cache块、页、段 都有失效问题：cache块失效、页故障、地址