儲存器層次結構

2021-09-26 03:09:54 字數 2276 閱讀 9230

電腦程式的乙個基本屬性:區域性性

儲存器層次結構分類:

1 cpu暫存器:放在cpu裡面的記憶體,特點:速度快,**高

2 快取記憶體儲存器、主儲存器、磁碟。特點:cpu之外,需要時訪問呼叫,相對較慢

兩類ram:

1 sram(靜態)  :

(1) 更快,更貴。

(2)作為快取記憶體儲存器,主要負責運算需要

(3) 雙穩態的儲存單元,抗干擾強

2  darm(動態):

(1)用於主存以及圖形系統的幀緩衝區

(2)抗干擾弱

(3)必須週期性更新

傳統dram:類似於數電的選擇控制器,操作單位為超單元,行r*列c=超單元d,步驟為集體複製,特定傳出

rom(唯讀儲存器):

彌補ram資料不儲存特性

匯流排是一組並行的導線,能攜帶位址、資料和控制訊號

i/o橋將系統匯流排的電子訊號翻譯成儲存器匯流排的電子訊號,也將系統匯流排和儲存器匯流排連線到i/o匯流排

磁碟容量:磁碟上可以記錄的最大位數,提高面密度或者磁碟體積可提高容量

區域性體現——多區管理:

1 將柱面的集合分割成不相交的子集合(記錄區),每個區包含一組連續的柱面

2 乙個區中的每個柱面的每條磁軌都有相同數量的扇區,這個扇區的數量由該區中最裡面的磁軌所能包含的扇區數確定

3 磁碟以扇區大小的塊來讀寫資料

邏輯磁碟塊結構:

盤面,磁軌,扇區,這個三元組唯一的標識了對應的物理扇區

i/o匯流排

i/o匯流排:cpu與外界的橋梁連線了cpu,主存和i/o裝置

固態硬碟是一種基於快閃儲存器的儲存技術,且為固定不可移動

快閃儲存器:rom的一種,普遍用於電子裝置儲存需要資料

乙個ssd包由乙個或多個快閃儲存器晶元和快閃儲存器翻譯層組成:

快閃儲存器晶元 ,快閃儲存器翻譯層

分類:1 時間區域性性

2 空間區域性性

步長為k的引用模式:

乙個連續變數中,每隔k個元素進行訪問,就被稱為步長為k的引用模式

k=1的步長,利用順序訪問相當線性遍歷

k>=2的步長,類似空間,例如陣列的多維遍歷規則,列遍歷不利於空間區域性性(由於與規定儲存規格不符合)

程式指令是存放在儲存器中的,cpu必須取出(讀出)這些指令

空間區域性性程度決定:

1 k的大小

2 迴圈次數多少

3 重複呼叫

快取:使用快取記憶體的過程稱為快取

資料處理方式單位:塊處理

操作方式:

替換:隨機替換策略-隨機犧牲乙個塊,最近最少被使用替換策略lru-犧牲最後被訪問的時間距離現在最遠的塊。

l1-l3快取記憶體:時間週期增加

塊偏移位:b

快取記憶體的結構將m個位址劃分成了t個標記位,s個組索引位和b個塊偏移位。

快取記憶體的大小/容量c:c=e*s*b

組相聯快取記憶體

e路組相聯快取記憶體:11.組選擇

和直接的一樣。

2.行匹配和字選擇

形式是(key, value),用key作為標記和有效位去匹配,匹配上了之後返回value。

重要思想:組中的任意一行都可以包含任何對映到這個組的儲存器塊,所以告訴快取必須搜尋組中的每一行。

判斷匹配的標準依舊是兩個充分必要條件:

1.有效

2.標記匹配

3.行替換

有空行替換空行,沒有空行,應用替換策略:

1.組選擇

只有乙個組,預設組0,沒有索引位,位址只被劃分成了乙個標記和乙個塊偏移。

2.行匹配和字選擇

同組相聯。

只適合做小的快取記憶體。

寫不命中的處理方法

(1)寫分配---通常寫回對應:載入相應的低一層中的塊到快取記憶體中,然後更新這個快取記憶體塊。

(2)非寫分配---通常直寫對應:避開快取記憶體,直接把這個字寫在低一層中。

1 只儲存指令的:i-cache

2 只儲存程式資料的:d-cache

3 既儲存指令又儲存資料的:統一的快取記憶體

1.效能:每台計算機都有表明他儲存器系統的能力特色的唯一的儲存器山。

——就是把儲存器系統的效能用關於時間和空間區域性性的山表示。

想要達成的目的:使得程式執行在山峰而不是低谷

目標:利用時間區域性性,使得頻繁使用的字從l1中取出;利用空間區域性性,使得盡可能多的字從乙個l1快取記憶體行中訪問到。

儲存器層次結構

sram 靜態隨機訪問儲存器 sram儲存穩定,訪問速度快 具有雙穩定特性,一般作為1,2級快取記憶體。dram 動態隨機訪問儲存器 dram儲存不如sram訪問速度快,相比也沒有sram穩定,一般作為主存 記憶體 和圖形系統幀緩衝區。dram晶元中的乙個單元儲存乙個位,w個單元儲存乙個位元組,w個...

儲存器層次結構

在簡單模型中,儲存器系統是乙個線性的位元組陣列,而cpu能夠在乙個常數時間內訪問每個儲存器的位置。雖然到現在為止沒有任何乙個有效的模型,可以模仿它的工作方式。實際上,儲存器系統是乙個具有不同容量,成本和訪問時間的儲存裝置的層次結構。cpu暫存器儲存最常用的資料。靠近cpu的小的,快速的告訴快取儲存器...

儲存器層次結構

第七周 學習任務教材第六章 了解儲存裝置的型別和特點 重點理解區域性性原理和快取思想在儲存層次結構中的應用 重點練習題 6.2,6.3,6.4,6.8,6.9,6.10,6.11,6.12,6.13 儲存器層次結構 實際上,儲存器系統是乙個具有不同容量和成本和訪問時間的儲存裝置的層次結構。cpu暫存...