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  • 计算机组成原理之存储器

    存储器

    对存储器中内存单元的读取操作,需要使用地址译码器,根据指定的地址信息找到该内存单元。

    存储器的容量:M = 字*字长

    地址线决定

    数据线决定字长

    存储器的分类

    存储器按在计算中的作用分类:

    主存储器:(DRAM)

    辅助存储器: 磁盘、光盘

    高速缓冲存储器(cache):(SRAM)

    控制存储器:为只读存储器,存储计算机系统使用到的指令集

    存储器的扩展

    位扩展:存储器的存储单元数不变,每个单元的位数(字长)增加。(一次传送的数据多了)

           ->地址总线并联、控制总线并联、数据总线串联

    字扩展:每个单元位数不变,增加单元数。(一次传送的数据不变)

           ->地址总线并联、控制总线串联、数据总线并联

    cache

    cache、CPU、主存之间的数据交换

    cache与CPU之间的数据交换是以为单位,cache与主存之间的数据交换是以为单位。

    cache的命中率h:

    cache/主存系统的平均访问时间ta

    ta=h×tc+(1-h)×tm 

    访问效率e:

    主存到cache的地址映射:

    全级联映射:一对多(可以映射到任意位置)

    直接级联映射:多对一(只能映射到指定的位置、做模运算)

    组级联映射:多对多(可以映射到指定组中的任意位置、是全级联映射和直接映射的折中)


    替换策略;

    常用的替换策略有三种:

    ->随机替换

    ->最不经常使用算(LFU)法(替换几乎没有被使用过的、替换访问次数最少的行)

    ->近期最少只用(LRU)算法(用最近的过去预测最近的未来、替换计数器最大的行)

    综合列题 :



    虚拟存储器

    按对程序的分割方式不同分类:

    页式虚拟存储器、段式虚拟存储器、段页式虚拟存储器

    页式虚拟存储器

    优点:实现程序的离散装入

             实现程序的部分装入

    缺点:分页无逻辑意义,不利于存储保护

    段式虚拟存储器:

    优点:段的界限分明,支持程序的模块化设计,易于对程序段的编译、修改和保护;便于多道程序的共享

    缺点:大小不固定,分配主存时比较麻烦

             对存储空间的利用率有影响

             段表庞大查表速度慢


    虚拟存储器与cache的比较:

    对于虚拟存储器来说,其通过局部性原理(时间局部性和空间局部性),来提高存储系统的性能,其实现的原理与cache一样;区别点在于cache是由硬件完成的性能提升,而虚拟存储器是由硬件和软件相结合来实现存储系统性能的提升。

    虚拟存储器通过查询TLB表来判断程序是否在页表中;cache通过查询CAM判断数据是否在cache中。



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