計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 存儲層次 5.1 存儲器的層次結(jié)構(gòu)

1、1145.1.1 從單級存儲器到多級存儲器1. 從用戶的角度來看，存儲器的三個主要指標(biāo)是： 容量，速度，價格容量，速度，價格( (每位價格每位價格) )2. 人們對這三個指標(biāo)的期望3. 這三個指標(biāo)相互矛盾4. 解決方法 采用多種存儲器技術(shù)，構(gòu)成存儲層次。采用多種存儲器技術(shù)，構(gòu)成存儲層次。 演示演示 演示演示 ( (局部性原理局部性原理) )5.1 5.1 存儲器的層次結(jié)構(gòu)存儲器的層次結(jié)構(gòu)第五章 存儲層次會計制度設(shè)計的設(shè)計會計制度設(shè)計的設(shè)計214會計制度設(shè)計的設(shè)計會計制度設(shè)計的設(shè)計314會計制度設(shè)計的設(shè)計會計制度設(shè)計的設(shè)計4145.1.2 存儲層次的性能參數(shù) C C，H H，T TA A假設(shè)：假

2、設(shè)：S S 容量容量 T TA A 訪問時間訪問時間 C C 每位價格每位價格下面僅考慮由下面僅考慮由M M1 1和和M M2 2構(gòu)成的兩級存儲層次：構(gòu)成的兩級存儲層次： M M1 1的參數(shù)：的參數(shù)：S S1 1，T TA1A1，C C1 1 M M2 2的參數(shù)：的參數(shù)：S S2 2，T TA2A2，C C2 21. 每位價格C C C C C1 1S S1 1C C2 2S S2 2S S1 1S S2 25.1 存儲器的層次結(jié)構(gòu)會計制度設(shè)計的設(shè)計會計制度設(shè)計的設(shè)計5142. 命中率 H 和失效率 F H HN N1 1/(/(N N1 1N N2 2) ) N N1 1 訪問訪問M M1

3、1的次數(shù)的次數(shù) N N2 2 訪問訪問M M2 2的次數(shù)的次數(shù) 失效率失效率 F F1 1H H5.1 存儲器的層次結(jié)構(gòu)會計制度設(shè)計的設(shè)計會計制度設(shè)計的設(shè)計7143. 平均訪問時間 TA T TA AT TA1A1( (1 1H H ) )T TM M 或或 T TA AT TA1A1F F T TM M T TA1A1 命中時間命中時間 T TM M 失效開銷失效開銷會計制度設(shè)計的設(shè)計會計制度設(shè)計的設(shè)計8149145.1.3 “Cache主存”和“主存輔存”層次1. 從主存的角度來看 “CacheCache主存主存”層次層次：彌補主存速度的不：彌補主存速度的不足足 “主存輔存主存輔存”層次層

4、次： 彌補主存容量的不彌補主存容量的不足足2. “Cache主存”層次 主存與主存與CPUCPU的速度差距的速度差距5.1 存儲器的層次結(jié)構(gòu)會計制度設(shè)計的設(shè)計會計制度設(shè)計的設(shè)計 “Cache - “Cache - 主存主存”層次層次3. “主存輔存”層次1314存儲層次存儲層次CPU對第二級的對第二級的訪問方式訪問方式比較項目比較項目目的目的存儲管理實現(xiàn)存儲管理實現(xiàn) 訪問速度的比值訪問速度的比值(第一級和第二級第一級和第二級)典型的塊典型的塊(頁頁)大小大小失效時失效時CPU是否切換是否切換“Cache 主存主存”層次層次“主存輔存主存輔存”層次層次為了彌補主存速度的不足為了彌補主存速度的不足 為了彌補主存容量的不足為了彌補主存容量的不足主要由專用硬件實現(xiàn)主要由專用硬件實現(xiàn)主要由軟件實現(xiàn)主要由軟件實現(xiàn)幾比一幾比一幾百比一幾百比一幾十個字節(jié)幾十個字節(jié)幾百到幾千個字節(jié)幾百到幾千個字節(jié)可直接訪問可直接訪問均通過第一級均通過第一級不切換不切換切換到其他進程切換到其他進程“CacheCache主存主存”與與“主存輔存主存輔存”層次的區(qū)別層次的區(qū)別5.1 存儲器的層次結(jié)構(gòu)14145.1.4 存儲層次的四個問題當(dāng)把一個塊調(diào)入高一層(靠近CPU)存儲器時，可以放在哪些位置上? ( (映象規(guī)則映象規(guī)則) )當(dāng)所要訪問的塊在高一層存儲器中時，如何找到該塊? ( (查找算法查找算法) )3.