計算機組成原理第四章_2014-15-2(2)

1、4.1 概述概述4.2 主存儲器主存儲器4.3 高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器4.4 輔助存儲器輔助存儲器一、存儲器分類一、存儲器分類1. 按存儲介質(zhì)分類按存儲介質(zhì)分類(1) 半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器(2) 磁表面存儲器磁表面存儲器(3) 磁芯存儲器磁芯存儲器(4) 光盤存儲器光盤存儲器易失易失TTL 、MOS磁頭、載磁體磁頭、載磁體硬磁材料、環(huán)狀元件硬磁材料、環(huán)狀元件激光、磁光材料激光、磁光材料非非易易失失(1) 存取時間與物理地址無關(guān)（隨機訪問）存取時間與物理地址無關(guān)（隨機訪問） 順序存取存儲器順序存取存儲器 磁帶磁帶2. 按存取方式分類按存取方式分類(2) 存取時間與物理地址有關(guān)（串行訪問

2、）存取時間與物理地址有關(guān)（串行訪問） 隨機存儲器隨機存儲器 只讀存儲器只讀存儲器 直接存取存儲器直接存取存儲器 磁盤磁盤在程序的執(zhí)行過程中在程序的執(zhí)行過程中 可可 讀讀 可可 寫寫在程序的執(zhí)行過程中在程序的執(zhí)行過程中 只只 讀讀磁盤、磁帶、光盤磁盤、磁帶、光盤 高速緩沖存儲器（高速緩沖存儲器（Cache）Flash Memory存存儲儲器器主存儲器主存儲器輔助存儲器輔助存儲器MROMPROMEPROMEEPROMRAMROM靜態(tài)靜態(tài) RAM動態(tài)動態(tài) RAM3. 按在計算機中的作用分類按在計算機中的作用分類高高低低小小大大快快慢慢寄存器寄存器緩存緩存主存主存磁盤磁盤光盤光盤磁帶磁帶光盤光盤磁帶磁

3、帶速度速度容量容量 價格價格 位位1. 存儲器三個主要特性的關(guān)系存儲器三個主要特性的關(guān)系 二、存儲器的層次結(jié)構(gòu)二、存儲器的層次結(jié)構(gòu)緩存緩存CPU主存主存輔存輔存2. 緩存緩存 主存層次和主存主存層次和主存 輔存層次輔存層次緩存緩存主存主存輔存輔存主存主存虛擬存儲器虛擬存儲器10 ns20 ns200 nsms主存儲器主存儲器（速度）（速度）（容量）（容量）一、概述一、概述1. 主存的基本組成主存的基本組成存儲體存儲體驅(qū)動器驅(qū)動器譯碼器譯碼器MAR控制電路控制電路讀讀寫寫電電路路MDR地址總線地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線讀讀寫寫2. 主存和主存和 CPU 的聯(lián)系的聯(lián)系MDRMARCPU主主 存存讀讀

4、數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線地址總線地址總線寫寫設(shè)地址線設(shè)地址線 24 根根按按 字節(jié)字節(jié) 尋址尋址按按 字字 尋址尋址若字長為若字長為 16 位位按按 字字 尋址尋址若字長為若字長為 32 位位3. 主存中存儲單元地址的分配主存中存儲單元地址的分配224 = 16 M8 M4 M存儲單元地址范圍取決于地址線有多少根！存儲單元地址范圍取決于地址線有多少根！(2) 存儲速度存儲速度4. 主存的技術(shù)指標(biāo)主存的技術(shù)指標(biāo)(1) 存儲容量存儲容量(3) 存儲器的帶寬存儲器的帶寬主存主存 存放二進制代碼的總位數(shù)存放二進制代碼的總位數(shù) 存儲容量存儲容量=存儲單元個數(shù)存儲單元個數(shù)*存儲字長存儲字長 讀出時間讀出時間 寫入

5、時間寫入時間 存儲器的存儲器的 訪問時間訪問時間 存取時間存取時間 存取周期存取周期 讀周期讀周期 寫周期寫周期 連續(xù)兩次獨立的存儲器操作連續(xù)兩次獨立的存儲器操作（讀或?qū)懀┧璧模ㄗx或?qū)懀┧璧?最小間隔時間最小間隔時間 位位/秒秒芯片容量芯片容量二、半導(dǎo)體存儲芯片簡介二、半導(dǎo)體存儲芯片簡介1. 半導(dǎo)體存儲芯片的基本結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體存儲芯片的基本結(jié)構(gòu)譯譯碼碼驅(qū)驅(qū)動動存存儲儲矩矩陣陣讀讀寫寫電電路路1K4位位16K1位位8K8位位片選線片選線讀讀/寫控制線寫控制線地地址址線線數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)線線地址線地址線（單向）（單向）數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線（雙向）（雙向）104141138二、半導(dǎo)體存儲芯片簡介二、半導(dǎo)體存儲芯片簡

6、介1. 半導(dǎo)體存儲芯片的基本結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體存儲芯片的基本結(jié)構(gòu)譯譯碼碼驅(qū)驅(qū)動動存存儲儲矩矩陣陣讀讀寫寫電電路路片選線片選線讀讀/寫控制線寫控制線地地址址線線數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)線線片選線片選線讀讀/寫控制線寫控制線（低電平寫（低電平寫 高電平讀）高電平讀）（允許讀）（允許讀）CSCEWE（允許寫）（允許寫）WEOE0,015,015,70,7 讀讀/寫控制電路寫控制電路 地地址址譯譯碼碼器器 字線字線015168矩陣矩陣07D07D 位線位線 讀讀 / 寫選通寫選通A3A2A1A02. 半導(dǎo)體存儲芯片的譯碼驅(qū)動方式半導(dǎo)體存儲芯片的譯碼驅(qū)動方式(1) 線選法線選法00000,00,7007D07D 讀讀 / 寫寫

7、選通選通 讀讀/寫控制電路寫控制電路 A3A2A1A0A40,310,031,031,31 Y 地址譯碼器地址譯碼器 X地地址址譯譯碼碼器器 3232 矩陣矩陣A9I/OA8A7A56AY0Y31X0X31D讀讀/寫寫(2) 重合法重合法00000000000,031,00,31I/OD0,0讀讀 三三. 動態(tài)動態(tài) RAM 和靜態(tài)和靜態(tài) RAM 的比較的比較DRAMSRAM存儲原理存儲原理集成度集成度芯片引腳芯片引腳功耗功耗價格價格速度速度刷新刷新電容電容觸發(fā)器觸發(fā)器高高低低少少多多小小大大低低高高慢慢快快有有無無主存主存緩存緩存 用用 1K 4位位 存儲芯片組成存儲芯片組成 1K 8位位 的

8、存儲器的存儲器？片？片 四、存儲器與四、存儲器與 CPU 的連接的連接 1. 存儲器容量的擴展存儲器容量的擴展 (1) 位擴展位擴展（增加存儲字長）（增加存儲字長）10根地址線根地址線8根數(shù)據(jù)線根數(shù)據(jù)線DDD0479AA021142114CSWE2片片 (2) 字?jǐn)U展（增加存儲字的數(shù)量）字?jǐn)U展（增加存儲字的數(shù)量） 用用 1K 8位位 存儲芯片組成存儲芯片組成 2K 8位位 的存儲器的存儲器11根地址線根地址線8根數(shù)據(jù)線根數(shù)據(jù)線？片？片2片片1K 8 8位位1K 8 8位位D7D0WEA1A0A9CS0A10 1CS1 (3) 字、位擴展字、位擴展用用 1K 4位位 存儲芯片組成存儲芯片組成 4

9、K 8位位 的存儲器的存儲器8根數(shù)據(jù)線根數(shù)據(jù)線12根地址線根地址線WEA8A9A0.D7D0A11A10CS0CS1CS2CS3片選片選譯碼譯碼1K41K41K41K41K41K41K41K4？片？片8片片 2. 存儲器與存儲器與 CPU 的連接的連接 (1) 地址線的連接地址線的連接(2) 數(shù)據(jù)線的連接數(shù)據(jù)線的連接(3) 讀讀/寫命令線的連接寫命令線的連接(4) 片選線的連接片選線的連接(5) 合理選擇存儲芯片合理選擇存儲芯片(6) 其他其他 時序、負(fù)載時序、負(fù)載例例4.1 P94 解解: : (1) 寫出對應(yīng)的二進制地址碼寫出對應(yīng)的二進制地址碼(2) 確定芯片的數(shù)量及類型確定芯片的數(shù)量及類

10、型0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0A15A14A13 A11 A10 A7 A4 A3 A00 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12K8位位1K8位位RAM2片片1K4位位ROM1片片 2K8位位(3) 分配地址線分配地址線A10 A0 接接 2K 8位位 ROM 的地址線的地址線A9 A0 接接 1K 4位位 RAM 的地址線的地址線(4) 確定片選信號確定片選信號C B A0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

11、 0 0 0 0 0A15 A13 A11 A10 A7 A4 A3 A00 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12K 8位位1片片 ROM1K 4位位2片片RAM 2K 8位位 ROM 1K 4位位 RAM1K 4位位 RAM&PD/ProgrY5Y4G1CBAG2BG2AMREQA14A15A13A12A11A10A9A0D7D4D3D0WR例例 4.1 CPU 與存儲器的連接圖與存儲器的連接圖六、存儲器的校驗六、存儲器的校驗考慮編碼的糾

12、錯考慮編碼的糾錯 、檢錯能力檢錯能力!漢明碼是具有一位糾錯能力的編碼漢明碼是具有一位糾錯能力的編碼漢明碼的組成需增添漢明碼的組成需增添 ？位檢測位位檢測位檢測位的位置檢測位的位置 ？檢測位的取值檢測位的取值 ？2k n + k + 1檢測位的取值與該位所在的檢測檢測位的取值與該位所在的檢測“小組小組” 中中承擔(dān)的奇偶校驗任務(wù)有關(guān)承擔(dān)的奇偶校驗任務(wù)有關(guān)組成漢明碼的三要素組成漢明碼的三要素2 . 漢明碼的組成漢明碼的組成2i ( i = 0，1，2 ，3 ， )各檢測位各檢測位 Ci 所承擔(dān)的檢測小組為所承擔(dān)的檢測小組為gi 小組獨占第小組獨占第 2i1 位位gi 和和 gj 小組共同占第小組共同

13、占第 2i1 + 2j1 位位gi、gj 和和 gl 小組共同占第小組共同占第 2i1 + 2j1 + 2l1 位位 C1 檢測的檢測的 g1 小組包含第小組包含第 1，3，5，7，9，11，C2 檢測的檢測的 g2 小組包含第小組包含第 2，3，6，7，10，11，C4 檢測的檢測的 g3 小組包含第小組包含第 4，5，6，7，12，13，C8 檢測的檢測的 g4 小組包含第小組包含第 8，9，10，11，12，13，14，15，24，例例4.4 求求 0101 按按 “偶校驗偶校驗” 配置的漢明碼配置的漢明碼解：解： n = 4根據(jù)根據(jù) 2k n + k + 1得得 k = 3漢明碼排序如

14、下漢明碼排序如下:二進制序號二進制序號名稱名稱1 2 3 4 5 6 7C1 C2 C40 0101 的漢明碼為的漢明碼為 010010101 0 110按配偶原則配置按配偶原則配置 0011 的漢明碼的漢明碼 二進制序號二進制序號 名稱名稱1 2 3 4 5 6 7C1 C2 C41 0 000 1 1解：解： n = 4 根據(jù)根據(jù) 2k n + k + 1取取 k = 3C1= 3 5 7 = 1C2= 3 6 7 = 0C4= 5 6 7 = 0 0011 的漢明碼為的漢明碼為 1000011練習(xí)練習(xí)13. 漢明碼的糾錯過程漢明碼的糾錯過程形成新的檢測位形成新的檢測位 Pi ，如增添如增

15、添 3 位位 （k = 3）， 新的檢測位為新的檢測位為 P4 P2 P1 。以以 k = 3 為例，為例，Pi 的取值為的取值為P1 = 1 3 5 7P2 = 2 3 6 7P4 = 4 5 6 7對于按對于按 “偶校驗偶校驗” 配置的漢明碼配置的漢明碼 不出錯時不出錯時 P1= 0，P2 = 0，P4 = 0C1C2C4其位數(shù)與增添的檢測位有關(guān)，其位數(shù)與增添的檢測位有關(guān)，P1= 1 3 5 7 = 0 無錯無錯P2= 2 3 6 7 = 1 有錯有錯P4= 4 5 6 7 = 1 有錯有錯P4P2P1 = 110第第 6 位出錯，可糾正為位出錯，可糾正為 0100101，故要求傳送的信息

16、為故要求傳送的信息為 0101。糾錯過程如下糾錯過程如下例例4.5解：解： 已知接收到的漢明碼為已知接收到的漢明碼為 0100111（按配偶原則配置）試問要求傳送的信息是什么（按配偶原則配置）試問要求傳送的信息是什么? 練習(xí)練習(xí)2P4 = 4 5 6 7 = 1P2 = 2 3 6 7 = 0P1 = 1 3 5 7 = 0 P4 P2 P1 = 100第第 4 位錯，可不糾位錯，可不糾寫出按偶校驗配置的漢明碼寫出按偶校驗配置的漢明碼0101101 的糾錯過程的糾錯過程練習(xí)練習(xí)3按配奇原則配置按配奇原則配置 0011 的漢明碼的漢明碼配奇的漢明碼為配奇的漢明碼為 0101011七、提高訪存速度

17、的措施七、提高訪存速度的措施 采用高速器件采用高速器件 調(diào)整主存結(jié)構(gòu)調(diào)整主存結(jié)構(gòu)1. 單體多字系統(tǒng)單體多字系統(tǒng) W位位W位位W位位W位位W位位 地址寄存器地址寄存器 主存控制器主存控制器. . . . . . 單字長寄存器單字長寄存器 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 存儲體存儲體 采用層次結(jié)構(gòu)采用層次結(jié)構(gòu) Cache 主存主存 增加存儲器的帶寬增加存儲器的帶寬 2. 多體并行系統(tǒng)多體并行系統(tǒng)(1) 高位交叉高位交叉 M0M1M2M3體內(nèi)地址體內(nèi)地址體號體號體號體號地址地址00 000000 000100 111101 000001 000101 111110 000010 000110 111111 0

18、00011 000111 1111順序編址順序編址 各個體并行工作各個體并行工作M0地址地址01n1M1nn+12n1M22n2n+13n1M33n3n+14n1地址譯碼地址譯碼體內(nèi)地址體內(nèi)地址體號體號體號體號(1) 高位交叉高位交叉 M0M1M2M3體號體號體內(nèi)地址體內(nèi)地址地址地址0000 000000 010000 100000 110001 000001 010001 100001 111111 001111 011111 101111 11(2) 低位交叉低位交叉各個體輪流編址各個體輪流編址M0地址地址044n4M1154n3M2264n2M3374n1地址譯碼地址譯碼 體號體號體內(nèi)地

19、址體內(nèi)地址 體號體號(2) 低位交叉低位交叉 各個體輪流編址各個體輪流編址低位交叉的特點低位交叉的特點在不改變存取周期的前提下，增加存儲器的帶寬在不改變存取周期的前提下，增加存儲器的帶寬時間時間 單體單體訪存周期訪存周期 單體單體訪存周期訪存周期啟動存儲體啟動存儲體 0啟動存儲體啟動存儲體 1啟動存儲體啟動存儲體 2啟動存儲體啟動存儲體 3 設(shè)四體低位交叉存儲器，存取周期為設(shè)四體低位交叉存儲器，存取周期為T，總線傳輸周期，總線傳輸周期為為，為實現(xiàn)流水線方式存取，應(yīng)滿足，為實現(xiàn)流水線方式存取，應(yīng)滿足 T 4。連續(xù)讀取連續(xù)讀取 4 個字所需的時間為個字所需的時間為 T(4 1)(3) 存儲器控制部

20、件（簡稱存控）存儲器控制部件（簡稱存控）易發(fā)生代碼易發(fā)生代碼丟失的請求源，丟失的請求源，優(yōu)先級優(yōu)先級最高最高嚴(yán)重影響嚴(yán)重影響 CPU工作的請求源，工作的請求源，給予給予 次高次高 優(yōu)先級優(yōu)先級控制線路控制線路排隊器排隊器 節(jié)拍節(jié)拍發(fā)生器發(fā)生器QQCM來自各個請求源來自各個請求源 主脈沖主脈沖存控標(biāo)記存控標(biāo)記 觸發(fā)器觸發(fā)器3.高性能存儲芯片高性能存儲芯片(1) SDRAM (同步同步 DRAM)在系統(tǒng)時鐘的控制下進行讀出和寫入在系統(tǒng)時鐘的控制下進行讀出和寫入CPU 無須等待無須等待(2) RDRAM由由 Rambus 開發(fā)，主要解決開發(fā)，主要解決 存儲器帶寬存儲器帶寬 問題問題 (3) 帶帶 C

21、ache 的的 DRAM 在在 DRAM 的芯片內(nèi)的芯片內(nèi) 集成集成 了一個由了一個由 SRAM 組成的組成的 Cache ，有利于，有利于 猝發(fā)式讀取猝發(fā)式讀取 一、概述一、概述1. 問題的提出問題的提出避免避免 CPU “空等空等” 現(xiàn)象現(xiàn)象CPU 和主存（和主存（DRAM）的速度差異的速度差異緩存緩存CPU主存主存容量小容量小速度高速度高容量大容量大速度低速度低程序訪問的局部性原理程序訪問的局部性原理2. Cache 的工作原理的工作原理(1) 主存和緩存的編址主存和緩存的編址主存和緩存按塊存儲主存和緩存按塊存儲 塊的大小相同塊的大小相同B 為塊長為塊長 主存塊號主存塊號主存儲器主存儲器

22、012m1字塊字塊 0字塊字塊 1字塊字塊 M1主存塊號主存塊號塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址m位位b位位n位位M塊塊B個字個字緩存塊號緩存塊號塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址c位位b位位C塊塊B個字個字 字塊字塊 0字塊字塊 1字塊字塊 C1012c1標(biāo)記標(biāo)記Cache緩存塊號緩存塊號(2) 命中與未命中命中與未命中緩存共有緩存共有 C 塊塊主存共有主存共有 M 塊塊M C主存塊主存塊 調(diào)入調(diào)入 緩存緩存主存塊與緩存塊主存塊與緩存塊 建立建立 了對應(yīng)關(guān)系了對應(yīng)關(guān)系用用 標(biāo)記記錄標(biāo)記記錄 與某緩存塊建立了對應(yīng)關(guān)系的與某緩存塊建立了對應(yīng)關(guān)系的 主存塊號主存塊號命中命中未命中未命中主存塊與緩存塊主存塊與緩存塊 未建立未建立 對

23、應(yīng)關(guān)系對應(yīng)關(guān)系主存塊主存塊 未調(diào)入未調(diào)入 緩存緩存(3) Cache 的命中率的命中率CPU 欲訪問的信息在欲訪問的信息在 Cache 中的中的 比率比率命中率命中率 與與 Cache 的的 容量容量 與與 塊長塊長 有關(guān)有關(guān) 一般每塊可取一般每塊可取 4 8 個字個字命中率命中率= =訪問訪問CahceCahce的總命中次數(shù)的總命中次數(shù)/(/(訪問訪問CahceCahce的的總命中次數(shù)總命中次數(shù) + + 訪問主存的總次數(shù)訪問主存的總次數(shù)) )(4) Cache 主存系統(tǒng)的效率主存系統(tǒng)的效率效率效率 e 與與 命中率命中率 有關(guān)有關(guān) 設(shè)設(shè) Cache 命中率命中率 為為 h，訪問訪問 Cach

24、e 的時間為的時間為 tc ， 訪問訪問 主存主存 的時間為的時間為 tm 則則 e = 100% tc h tc+ (1h) tm 訪問訪問 Cache 的時間的時間 平均訪問時間平均訪問時間 e = 100%3. Cache 的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)Cache替換機構(gòu)替換機構(gòu)Cache存儲體存儲體主存主存Cache地址映射地址映射變換機構(gòu)變換機構(gòu)由由CPU完成完成4. Cache 的的 讀寫讀寫 操作操作 訪問訪問Cache取出信息送取出信息送CPU 訪問主存訪問主存取出信息送取出信息送CPU將新的主存塊將新的主存塊調(diào)入調(diào)入Cache中中執(zhí)行替換算法執(zhí)行替換算法 騰出空位騰出空位 結(jié)束結(jié)束命中

25、？命中？Cache滿？滿？CPU發(fā)出訪問地址發(fā)出訪問地址 開始開始是是否否是是否否讀讀Cache 和主存的一致性和主存的一致性 4. Cache 的的 讀寫讀寫 操作操作寫寫 寫直達法寫直達法（Write through） 寫回法寫回法（Write back） 寫操作時數(shù)據(jù)既寫入寫操作時數(shù)據(jù)既寫入Cache又寫入主存又寫入主存 寫操作時只把數(shù)據(jù)寫入寫操作時只把數(shù)據(jù)寫入 Cache 而不寫入主存而不寫入主存當(dāng)當(dāng) Cache 數(shù)據(jù)被替換出去時才寫回主存數(shù)據(jù)被替換出去時才寫回主存 寫操作時間就是訪問主存的時間寫操作時間就是訪問主存的時間，讀操作時不，讀操作時不涉及對主存的寫操作，更新策略比較容易實現(xiàn)

26、涉及對主存的寫操作，更新策略比較容易實現(xiàn)寫操作時間就是訪問寫操作時間就是訪問 Cache 的時間的時間，讀操作讀操作 Cache 失效發(fā)生數(shù)據(jù)替換時，失效發(fā)生數(shù)據(jù)替換時，被替換的塊需寫回主存，增加了被替換的塊需寫回主存，增加了 Cache 的復(fù)雜性的復(fù)雜性5. Cache 的改進的改進(1) 增加增加 Cache 的級數(shù)的級數(shù)片載（片內(nèi)）片載（片內(nèi)）Cache片外片外 Cache(2) 統(tǒng)一緩存和分立緩存統(tǒng)一緩存和分立緩存指令指令 Cache數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) Cache與主存結(jié)構(gòu)有關(guān)與主存結(jié)構(gòu)有關(guān)與指令執(zhí)行的控制方式有關(guān)與指令執(zhí)行的控制方式有關(guān)是否流水是否流水Pentium 8K 指令指令 Cache

27、 8K 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) CachePowerPC620 32K 指令指令 Cache 32K 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) Cache 字塊字塊2m1 字塊字塊2c+1 字塊字塊2c+11 字塊字塊2c +1 字塊字塊2c 字塊字塊2c1 字塊字塊1 字塊字塊0主存儲體主存儲體 字塊字塊 1 標(biāo)記標(biāo)記 字塊字塊 0 標(biāo)記標(biāo)記字塊字塊 2c1標(biāo)記標(biāo)記Cache存儲體存儲體t位位012c1 字塊字塊字塊地址字塊地址 主存字主存字 塊標(biāo)記塊標(biāo)記t 位位c 位位b 位位主存地址主存地址 比較器（比較器（t位）位）= 不命中不命中有效位有效位=1？*m位位 Cache內(nèi)地址內(nèi)地址否否是是命中命中二、二、Cache 主存的地址映射

28、主存的地址映射1. 直接映射直接映射每個緩存塊每個緩存塊 i 可以和可以和 若干若干 個個 主存塊主存塊 對應(yīng)對應(yīng)每個主存塊每個主存塊 j 只能和只能和 一一 個個 緩存塊緩存塊 對應(yīng)對應(yīng)i = j mod C 字塊字塊2c+1 字塊字塊2c 字塊字塊0 字塊字塊 02. 全相聯(lián)映射全相聯(lián)映射主存主存 中的中的 任一塊任一塊 可以映射到可以映射到 緩存緩存 中的中的 任一塊任一塊字塊字塊2m1字塊字塊2c1字塊字塊1 字塊字塊0字塊字塊2c1字塊字塊1字塊字塊0標(biāo)記標(biāo)記標(biāo)記標(biāo)記標(biāo)記標(biāo)記主存字塊標(biāo)記主存字塊標(biāo)記 字塊內(nèi)地址字塊內(nèi)地址主存地址主存地址m = t + c 位位b位位m = t+cCa

29、che 存儲器存儲器主存儲器主存儲器 字塊字塊0字塊字塊2m1字塊字塊2c-r+1 字塊字塊2c-r + 1 字塊字塊2c-r字塊字塊2c-r 字塊字塊1 字塊字塊0 字塊字塊 3標(biāo)記標(biāo)記 字塊字塊 1標(biāo)記標(biāo)記字塊字塊 2c1標(biāo)記標(biāo)記 字塊字塊 2標(biāo)記標(biāo)記 字塊字塊 0標(biāo)記標(biāo)記字塊字塊 2c2標(biāo)記標(biāo)記 字塊內(nèi)地址字塊內(nèi)地址組地址組地址主存字塊標(biāo)記主存字塊標(biāo)記s = t + r 位位q = cr 位位b 位位組組012c-r1主存地址主存地址Cache主存儲器主存儲器m 位位共共 Q 組組，每組內(nèi)兩塊（，每組內(nèi)兩塊（r = 1)1某一主存塊某一主存塊 j 按模按模 Q 映射到映射到 緩存緩存 的

30、第的第 i 組組中的中的 任一塊任一塊i = j mod Q直接映射直接映射全相聯(lián)映射全相聯(lián)映射3. 組相聯(lián)映射組相聯(lián)映射 字塊字塊0 字塊字塊 1 字塊字塊 0 字塊字塊2c-r 字塊字塊2c-r+1三、替換算法三、替換算法1. 先進先出先進先出 （ FIFO ）算法算法 2. 近期最少使用（近期最少使用（ LRU）算法算法小結(jié)小結(jié)某一某一 主存塊主存塊 只能固定只能固定 映射到映射到 某一某一 緩存塊緩存塊直接直接全相聯(lián)全相聯(lián)組相聯(lián)組相聯(lián)某一某一 主存塊主存塊 能能 映射到映射到 任一任一 緩存塊緩存塊某一某一 主存塊主存塊 只能只能 映射到映射到 某一某一 緩存緩存 組組 中的中的 任一

31、塊任一塊不靈活不靈活成本高成本高一、概述一、概述1. 特點特點不直接與不直接與 CPU 交換信息交換信息2. 磁表面存儲器的技術(shù)指標(biāo)磁表面存儲器的技術(shù)指標(biāo)道密度道密度 Dt位密度位密度 DbC = n k s尋道時間尋道時間 + 等待時間等待時間(1) 記錄密度記錄密度(2) 存儲容量存儲容量(3) 平均尋址時間平均尋址時間(4) 數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率(5) 誤碼率誤碼率輔存的速度輔存的速度尋址時間尋址時間磁頭讀寫時間磁頭讀寫時間Dr = Db V出錯信息位數(shù)與讀出信息的總位數(shù)之比出錯信息位數(shù)與讀出信息的總位數(shù)之比二、磁記錄原理和記錄方式二、磁記錄原理和記錄方式1. 磁記錄原理磁記錄原理寫寫局部磁化單元局部磁化單元載磁體載磁體寫線圈寫線圈SNI局部磁化單元局部磁化單元寫線圈寫線圈SN鐵芯鐵芯磁通磁通磁層磁層寫入寫入“0”寫入寫入“1”IN讀線圈讀線圈S讀線圈讀線圈SN鐵芯鐵芯磁通磁通磁層磁層運動方向運動方向運動方向運動方向ssttffee讀出讀出 “0”讀出讀出 “1”讀讀1. 磁記錄原理磁記錄原理2. 磁表面存儲器的記錄方式磁表面存儲器的記錄方式011100