組成原理 儲存系統

2021-09-27 13:36:49 字數 3405 閱讀 5119

層次:主儲存器,輔儲存器,cache。

訪問方式:隨機儲存器ram(允許隨機儲存),唯讀儲存器rom(只能讀,存放固定的程式) ,序列訪問儲存器(光碟,磁帶)。

目標:大容量,低成本,高速度

儲存容量:儲存字數(位址空間大小) * 儲存字長(訪問一次的資料量);1byte = 8bit

單位成本:總成本 / 總容量

儲存速度:資料傳輸率(主存頻寬) = 資料寬度 / 儲存週期(又稱訪問週期 = 訪問時間+恢復時間,兩次讀寫之間的最小值)

時刻牢記:儲存容量 = 儲存字數(位址空間大小) * 儲存字長(訪問一次的資料量)

位擴充套件:擴充套件mdr位的儲存字長。

字擴充套件:擴充套件mar位的字長,將位址的最高位作為片選訊號,利用解碼器來轉換出片選訊號。2位位址可以控制4塊晶元。

字位擴充套件:同時擴充套件,擴充套件的時候是分開計算。

線選法:一對一,每次只能有乙個位址碼有效。

解碼法:利用解碼器轉換訊號,將4位二進位制的位址轉換成十進位制的片的編號。

選擇晶元:ram(使用者),rom(系統程式,子程式,常數)

位址連線:地位位址連線,高位位址片選。

資料連線:cpu和儲存晶元的資料位要一致,否則需要擴充套件。

讀/寫:高讀低寫。

片選開關:片選不要接錯了,否則選不到;訪存控制訊號mreq(低電平有效,可進行讀寫;若訪問i/o,則mreq為高電平)。

同時有兩個cpu共用乙個雙埠ram,只要兩個cpu不同時訪問乙個ram儲存單元即可,用busy訊號來執行「原子操作」。

單體多字模擬器

單體(設定乙個儲存單元)多字(乙個單元裡存放m個字,乙個字存放一條指令)儲存器可以在乙個週期中直接讀出單體裡面的所有字,然後依次執行。

多體並行儲存器

多個儲存器可以並行工作,也可以交叉工作。

高位交叉編址(順序方式):高位體號,地位體內位址。

低位交叉編址(交叉方式):低位體號,高位體內位址,流水線,每個裡面各拿乙個。

低位兩公式:t = m / r;t = t + (m - 1)/r

rom只能讀出,掉電不丟失。

mrom:廠家生產寫入不能改。

prom:使用者寫入不能改。

eprom:可讀可寫可擦除,但是不能替代ram。(紫外線,電擦除)

flash memory:可擦除重寫。

ssd:flash晶元組成。

ram特點

sram

dram

儲存資訊

觸發器電容

破壞性讀入非是

重新整理不需要

需要詳細的列位址

同時傳送

兩次傳送

執行速度快慢

整合度低高功耗

大小成本高

低用途cache

記憶體重新整理問題:重新整理不依賴外部結構,且按行重新整理,整個儲存器同時都在重新整理,不需要分片;集中重新整理(統一刷一下,死區),分散重新整理(平攤在每個訪問週期內),非同步重新整理(一行刷一次)。

讀週期:讀週期包含讀出時間,讀週期是兩次讀操作時間之差,時間知識一少部分。

寫週期:twc = taw(滯後時間) + tw(寫入時間) + twr(寫恢復時間)。

原理:對映方式

直接對映:

主存0,2,4,8裝第0塊;1,3,4,9裝第二塊。

主存字塊標記

cache字塊位址

字塊內位址

全相連對映:

主存隨便裝。

主存字塊標記

字塊內位址

組相連對映:

cache分等塊,組間直接,組內全相連。

主存字塊標記

組位址字塊內位址

rand:隨機替換。

fifo:最早進來的先替換掉。

lru:最近時間內沒有訪問過的替換。(堆疊)命中清0,其他+1,最高替換。

lfu:最近時間內訪問次數最少的替換。命中+1,其他不變,最小替換。

寫命中cpu往cache裡面寫,找到了這個。

write-through:同時寫cache和主存內的東西,往主存中寫的時候可以加入乙個寫緩衝。

write-back:當cache需要換出來的時候再寫回記憶體。

寫不命中

往裡面寫的時候發現不在cache中。

write-allocate:每次修改的時候,先調到cache中,在cache中修改,然後再調回去。

not-write-allocate:直接再主存中改,不調入cache。

邏輯位址,cpu直接和主存訪問,有就用,沒有就調入再用,滿了就換;硬體軟體同時實現。

頁式虛擬儲存:物理劃分,從頁表基質暫存器中讀取起始位址拼接虛頁號位址,在頁表中找出實業號,在和頁內位址拼接得到位址。(訪問一次主存,頁內碎片)

段式虛擬儲存:邏輯結構劃分,從頁表基質暫存器中讀取起始位址拼接段號,在段表查詢真實位址,拼接段內位址。(一次主存,段間碎片)

段頁式虛擬儲存:結合以上兩者,根據段表找到頁表的起始位址,然後再在對應的頁表中找到對應頁號,拼接頁內位址形成真正位址。(兩次訪存,短間碎片)

tlb:將常用的頁表項放在高速緩衝儲存器的tlb中,提高效率,只是慢表的乙個副本。

整體邏輯:

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