计算机组成原理学习笔记第4章 4.8——相联存储器

有诗云:苔花如米小,也学牡丹开。——袁枚
本篇笔记整理:Code_流苏(CSDN)

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0. 思维导图

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★补充:
关联存储器(相联存储器),是一种不根据地址而是根据存储内容来进行存取的存储器,可以实现快速地查找快表。既可以按照地址寻址也可以按照内容寻址(通常是某些字段),为了与传统寄存器作区别,称为按内容寻址的存储器。

1. 相联存储器的作用

上小节内容,写到Cache是解决快速的CPU和慢速的主存之间的速度差异。本节内容,与之呼应,为了实现快速的查找,就需要用到相联存储器。

首先我们得知道相联存储器要解决哪些问题:
①判断CPU要访问的内容是否在Cache中?
②判断依据?
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首先,根据上面的图,CPU是根据数据在主存的中的地址来访问主存的,这是冯诺依曼体系结构计算机的的工作原理里说明的。

那为了实现快速的判断,如何实现按照主存地址查找Cache?是全部的地址信息吗?

如果用主存的全部地址来查找,那和直接访问主存查找没什么区别,没提高速度,所以只采用一部分地址(即主存地址的部分内容作为查找依据)。
那具体是哪一部分参与查找,据查找方法的规则而定。

2. 判断的基本思路

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根据不同规则抽取主存地址的部分内容作为查找的判据

那么有了规则之后,我们如何实现快速查找呢?
1️⃣数据结构课程中学过多种算法:顺序、二分查找等
2️⃣使用相联存储器,通过硬件并发查找

3. 相联存储器的基本结构及工作原理

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  • 从地址中剥离出Key
  • Key 为关键字全局硬件并发比较
  • 存储体存放有效位、标记、数据等信息
  • 符合寄存器存放Cahce 命中行信息
  • 根据符合寄存器的信息取出命中行的数据

4. 相联存储器的一种技术实现

先从主存地址数据中剥离出标记部分,标记部分送到相关电路。

给出有效位和标记位的存储体,这些内容都会送到多路并发比较线路中进行比较。将从地址中剥离出相关标记,与原来存放在相连存储体中的标记进行多路的并发比较。
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★小总结:在上一节的学习中,学习到了Cache的基本原理,这节内容去了解相联储存器,包括相联存储器的作用、思路、原理等。通过本节内容的学习与记录,认识到了相联存储器,并对其有了一定的了解。

笔记内容学习资料:计算机组成原理微课版(谭志虎、秦磊华等编著)
课件资料及视频学习:MOOC计算机组成原理(华中科大)
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