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第5章 存储层次
张晨曦 刘依
xzhang2000@
5.1存储器的层次结构
5.2Cache基本知识
5.3降低Cache失效率的方法
5.4减少Cache失效开销
5.5减少命中时间
5.6主存
5.7虚拟存储器
5.8进程保护和虚存实例
5.9Alpha AXP 21064存储层次
从用户的角度来看,存储器的三个主要指标:
容量、速度和价格(指每位价格)
人们对这三个指标的要求
容量大、速度快、价格低
三个要求是相互矛盾的
速度越快,每位价格就越高;
容量越大,每位价格就越低;
容量越大,速度越慢。
5.1 存储器的层次结构
5.1.1 从单级存储器到多级存储器
5.1 存储器的层次结构
解决方法
采用多种存储器技术,构成所谓的存储层次。
演示Ⅰ 演示Ⅱ (局部性原理)
多级存储层次
5.1 存储器的层次结构
C,H,TA
假设:S ── 容量
TA ── 访问时间
C ── 每位价格
下面仅考虑由M1和M2构成的两级存储层次:
M1的参数:S1,TA1,C1
M2的参数:S2,TA2,C2
5.1.2 存储层次的性能参数
5.1 存储器的层次结构
每位价格C
命中率H 和失效率F
命中率:CPU访问存储系统时,在M1中找到所需信息的概率。
N1 ── 访问M1的次数
N2 ── 访问M2的次数
失效率 :F=1-H
5.1 存储器的层次结构
平均访问时间TA
TA= HTA1+(1-H)(TA1+TM)
= TA1+(1-H)TM
或 TA = TA1+FTM
分两种情况来考虑CPU的一次访存:
当命中时,访问时间即为TA1(命中时间)
当不命中时,情况比较复杂。
不命中时的访问时间为:TA2+TB+TA1=TA1+TM
TM =TA2+TB
失效开销TM:从向M2发出访问请求到把整个数据块调入M1中所需的时间。
传送一个信息块所需的时间为TB。
5.1 存储器的层次结构
从主存的角度来看
“Cache