---恢复内容开始---
存储系统
存取速度:CPU内部通用寄存器 > Cache > 主存储器 > 联机磁盘存储器 > 脱机光盘
存储大小:CPU内部通用寄存器 < Cache < 主存储器 < 联机磁盘存储器 < 脱机光盘
造价:CPU内部通用寄存器 > Cache > 主存储器 > 联机磁盘存储器 > 脱机光盘
内存编址
存储器由一块块的空间(存储单元)组成,为了方便寻找到每一块空间,我们需要对每一个空间进行标识——内存编址
芯片
此芯片:1个地址由4bit/位组成,共由8个地址组成。
8个地址用3位2进制就能表示。
存储器由若干个芯片构成
工作过程:根据地址总线找到指令或数据的存储单元的地址,然后根据数据总线读出要找的数据或指令
内存总量
存储器的大小。内存容量=每个芯片容量 * 芯片个数
每个芯片的容量 = 一个地址代表的容量 * 编址总数
数据总线
计算机一次处理n位的数据,则数据总线的长度为n。注意的是:数据总线的长度,并不一定代表一个地址的长度
字
和数据总线紧密相关。数据总线有几位,则一个字就由多少位组成。如64位计算机,表示一次可以处理64位数据,则1个字就是64位、
地址总线
假如需要n位二进制数来表示所有的地址,则地址总线的个数为n
练习
ps:8bit位 = 1个byte字节 1kb = 1024byte
Cache
在CPU的所有操作中,访问内存是最频繁的操作。由于一般微机中的主存储器的工作速度比CPU低一个数量级,加上CPU的所有访问都要通过总线这个瓶颈,所以,缩短存储器的访问时间是提高计算机速度的关键。采用在CPU和内存之间加进高速缓冲存储器Cache的办法较好的办法较好地解决了这一问题。
简单来说cache是为了解决高速运行的cpu与主存储器之间速度不匹配的问题
Cache的地址映像方法:
(1)直接映像
ps:主存分区128个。每区有固定的16页数,cache分区1个,每个区16页。
特点:人为的划分第0区的第0页对应了cache的第0页,优点:固定划分好,找寻方便。缺点:不灵活,固定了一 一对应。
(2)全相连映像。
特点:主存的任意一页都可以存放到cache的任意一页。
优点:存放灵活
缺点:找寻麻烦
(3)组相联映像
特点:第0页和第1页分组。为第0组,对应cache的第0组。
第0组的第0页和第1页可以随便存放cache的第1也或第0页
优点:存放灵活,找寻方便。
缺点:增加开销
cache的性能
cpu在访问内存时,首先判断所要访问的内容是否在cache中,如果在,就称为“命中”,此时cpu直接从cache中调用该内容;否则,就称为“不命中”,cpu只好去内存中调用所需的子程或指令了。cpu不但可以直接从cache中读出内容,也可以直接往其中写入内容。由于cache的存取速率相当快,使得cpu的利用率大大提高,进而使整个系统的性能得以提升。
如果以Hc为代表对cache的访问命中率,tc为cache的存取时间,tm为主存的访问时间,则cache的平均访问时间ta为:
ta = Hctc + (1-Hc)tm
因为cache的内容是部分主存内容的副本,应该与主存存内容保持一致。而cpu对cache的写入更改了cache内容,如何与主存内容保持一致就有几种写操作工作方式可供选择