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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
