第五章 存储体系.pptVIP

五、Cache的多层次设计 统一Cache和分离Cache 统一Cache：只有一个Cache，指令和数据混放。 分离Cache：分为指令Cache和数据Cache。它消除了流水线中指令处理器和执行单元间的竞争，因此，特别适用于Pentium Ⅱ和Power PC这样的超标量流水线中；是Cache结构发展的趋势。 单级Cache与两级Cache 一级Cache（）和二级Cache 采用两级Cache结构可以提高性能 * 五、Cache的多层次设计 Cache一致性问题 * MESI协议的状态图 RH——读命中；RMS——读不命中，共享；RME——读不命中，专有；WH——写命中；WM——写不命中；SHR——读监听命中；SHW——写监听命中或读是用于修改；+——无效处理；↑——Cache行填入；↓——无效行拷回；×——读用于修改 5.6 虚拟存储器 虚拟存储器的实现方式有三种：段式、页式或段页式 页式虚拟存储器 * 页式虚拟存储器中逻辑地址与物理地址的转换关系 5.6 虚拟存储器 * 段式虚拟存储器 段式虚拟存储器中逻辑地址与物理地址的转换关系 5.6 虚拟存储器 段页式虚拟存储器 * 段页式虚拟存储器中逻辑地址与物理地址的转换关系 5.7 外存储器 常见的外存储器有磁盘、磁带、光盘等 特点： 大都采用磁性和光学材料制成。 与内存相比，容量大，价格低，速度慢。 在断电的情况下可以长期保存信息，所以称为永久性存储器。 一般为顺序存取的存储器，即访问所需时间 与数据所在的地址相关。 * 5.7 外存储器 * 磁盘存储器 光盘存储器 闪存盘 一 二 三 一、磁盘存储器 磁盘特点： 是微型计算机系统中最重要的外部存储器。 同时它又是重要的输入输出设备，它即可作为输入设备，又可作为输出设备。 磁盘属于磁表面存储设备。它的信息存储是一种电磁转换过程，它是通过磁头与磁盘片的相对运动来实现。 磁盘存储器由磁盘控制器、磁盘驱动器和磁盘盘片三部分构成。 磁盘分为软磁盘存储器和硬磁盘存储器。 * 1、软磁盘存储器 软盘驱动器：软盘驱动器简称软驱。 软驱是数据和程序进入微机的一个门户。 现在的微机中常配置3.5英寸驱动器一个，其容量为1.44MB，盘符为“A：”。 软盘盘片：记录信息的载体，使用塑料基底。 信息的存储组织方式：是按磁道和扇区组织的 格式化：格式化就是对软磁盘划分磁道和扇区。 软盘的特点： 优点：成本低，重量轻，价格便宜，便于携带 缺点：存储容量小，且容易损坏。 * 1、软磁盘存储器 软盘数据定位：磁道号、记录面、扇区号 容量=记录面数×每面磁道数×每磁道扇区数×每扇区字节数（字节） * 容量＝2×80×18×512=1474560(B)=1.44(MB) 1、软磁盘存储器 * 2、硬磁盘存储器 硬盘：也称固定盘。目前微型计算机中普遍使用了3英寸和5英寸硬盘，大都采用温盘。 温切斯特 （wenchester） 技术：将盘片和驱动器密封在外壳内，在盘片飞速旋转时，磁头靠空气垫浮在盘片上。 硬盘的特点： 优点：可靠性高，存储容量大，读写速度快，对环境要求不高。 缺点：不便于携带，且工作时应避免振动。 硬盘盘片：按柱面、磁头号和扇区的格式组织信息。 硬盘接口：用得较多的是IDE和SCSI接口 * 2、硬磁盘存储器 柱面由一组盘片的同一磁道在纵向上所形成的同心圆构成。 每一个记录面上均有一个磁头，所有记录面上的磁头均固定在步进电机上。 数据定位：柱面号、磁头号、扇区号。 * 2、硬磁盘存储器 硬盘的盘符通常为“C：”，若系统配有多个硬盘或将一个物理硬盘划分为多个逻辑硬盘，则盘符可依次为“C：”、“D”、“E”、“F”等。 硬盘容量的计算公式为: 硬盘容量=磁头数×柱面数×每磁道扇区数× 512 （字节） 硬盘容量=记录面数×每面磁道数×每磁道扇区数× 512 （字节） * 二、光盘存储器 光盘的特点：存储容量大,价格低;不怕电磁干扰,存储密度高,可靠性高；存取速度不断提高 光盘分类： 只读式光盘CD-ROM（COMPACT DISK READ ONLY MEMORY） 一次性写入光盘WORM（Write-Once-Read- Many）：用户可以写入一次，多次读取，但无法修改其中的数据。 可擦除光盘EOD（Erasable Optical Disk）：用户可以像用软盘一样对其进行多次读/写操作。 光盘的接口类型：常用的有IDE或EIDE接口 * 三、 闪存盘 代表：USB移动硬盘、U盘等。 特点：非易失性、高密度、价格低廉、低功耗、便于携带等 工作原理：闪速存储器是在EPROM基础上增加了电路的电擦除和重新编程功能。 只读状态：只能读出，写保护 读/写状态：读、写。 * * 28