计算机组成原理（十）

静态存储器

D型触发器

静态存储器存储单元

• 写

1. 在位线上设置使（bit=1， $\tilde{bit}$=0）
2. 使字选通

• 读

1. 使bit和 $\tilde{bit}$都充为高电平Vdd
2. 使字线选通
3. 根据触发器的状态，将使其中一条位线电平 为低
4. 放大器感知bit和 $\tilde{bit}$的变化，读出存储器的值

静态存储器典型组织方式

随机访问

静态存储器

速度快
存储密度低，单位面积存储容量小
数据入/出共用管脚
能耗高
价格高

与动态存储器比较

	SRAM	DRAM
存储信息	触发器	电容
破坏性读出	非	是
需要刷新	不要	需要
送行列地址	同时选	分两次送
访问速度	快	慢
集成度	低	高
发热量	大	小
存储成本	高	低

程序局部性原理

for(i=0;i<1000;i++)
{
	for(j=0;j<1000;j++)
	{
		a[i]=b[i]+c[i];
	}
}

if err{...}
else for(i=0;i<1000;i++)
{
	for(j=0;j<1000;j++)
	{
		e[i]=d[i]+a[i];
	}
}

数据流访问的内部性
指令访问的局部性

不同的程序段可能访问不同的内存空间。

程序在一定的时间段内通常只访问较小的地址空间
两种局部性：
时间局部性
空间局部性

层次存储器系统
使用高速缓存存储器cache来提高CPU对存储器的平均访问速度
时间局部性：最近被访问的信息很有可能还要被访问。
将最近被访问的信息项装入到cache中。
空间局部性：最近被访问的信息临近的信息也可能被访问。
将最近被访问的信息项临近的信息一起装入到cache中。

高速缓冲存储器cache

• 定义
• 设置于主存与CPU之间的存储器，用高速的静态存储器实现，缓存了CPU频繁访问的信息。
• 特点
• 高速：与CPU的运行速度基本匹配
• 透明：完全硬件管理，对程序员透明

要解决的问题

1. 地址之间的映射关系
   如何根据主存地址得到cache中的数据
2. 数据之间一致性
   cache 中的内容是否已经是主存对应地址的内容
3. 数据交换的粒度
   cache中的内容与主存内容以多大的粒度交换
4. cache内容装入和替换策略
   如何提高cache的命中率？