15存储器的层次结构

15存储器的层次结构15存储器的层次结构 1.5存储器的层次结构 1/2. 计算机存储器的设计目标:三个指标:价格，容量，访问时间 , 对以上3个M的设计目标的具体讨论:贪心的 2. 三个目标存在折衷;各个目标间的关系:矛盾 , 速度，价格 , 容量，价格 , 容量，速度 3. 设计者面临的困难:不可兼得性 4. 解决困难的方法:采用存储器层次结构: , 图示:Figure1.14 , 自上向下的分析 5. 后备的思想: , 理论依据:处理器访问存储器的频率递减 , 相关章节:本章Cache部分 and MM...

15存储器的层次结构 1.5存储器的层次结构 1/2. 计算机存储器的设计目标:三个指标:价格，容量，访问时间 , 对以上3个M的设计目标的具体讨论:贪心的 2. 三个目标存在折衷;各个目标间的关系:矛盾 , 速度，价格 , 容量，价格 , 容量，速度 3. 设计者面临的困难:不可兼得性 4. 解决困难的方法:采用存储器层次结构: , 图示:Figure1.14 , 自上向下的分析 5. 后备的思想: , 理论依据:处理器访问存储器的频率递减 , 相关章节:本章Cache部分 and MM部分 6. 举例: , Context介绍:假设CPU存取两级存储器:各自的容量和速度 , 定义:命中率:其起的作用: , Figure1.15 , 计算举例 7. 总结 :条件a,d的满足 8. 局部性原理:含义描述:[就是上面理论依据的背景原因] 9. 应用了局部性原理的分层:通过层次组织，层次减访问比例减: , 后备的思想 10. Figure1.14的前3层:R，Cache，M , Cache对CPU不可见 , 半导体存储器:易失性;内部的 11. Figure1.14的后2层:二级存储器(辅助存储器): , 外部的，非易失性的存储器 , 相关章节:chap8 12. cache思想的应用:Disk Cache , 相关章节:chap11 , M中分配buffer , 相关技术 , 磁盘成族写 , Write的数据 13. 相关章节:附录1A:多层M的性能分析 1.6高速缓冲存储器 1.6.0 Pre 1. 引入:Cache对OS不可见 , Cache的思想 VS MM的思想:Cache的思想存在于多个地方 , 相关章节:chap8 1.6.1 动机 1. 引入cache: , 背景1:指令周期 VS M/总线周期:M/总线周期在拖后腿 , M速度 << CPU的速度 , 背景2:否定了成本高的一个方案 , 背景3:高速缓冲存储器存在的原因(局部性原理) 1.6.2 高速缓冲存储器原理 1. 高速缓冲存储器的原理 , 目的 , Figure1.16:cache的位置 , 理论依据:局部性原理 , 描述: , 检查顺序: , 检查结果: , If 在/命中时 , If 不在/没有命中时 2/3. 高速缓冲存储器/主存储器的系统结构 , Figrue1.17 , 原理描述: , 举例 4. 高速缓冲存储器读操作过程 , Figrue1.18 1.6.3 高速缓冲存储器设计 1. Cache设计时，需要考虑的问题(即使相关因素):5个 , 高速缓冲存储器的大小 , 块大小 , 映射函数 , 替换算法 , 写策略 2. 因素1:cache大小;因素2:块大小的影响 3/4. 因素3:映射函数，其要考虑的问题 , 替换方法要增大命中率， , 映射函数越灵活，所需要的逻辑电路越复杂 5. 因素4:替换算法 6. 因素5:写策略规定合适发生存储器写操作 1.7 I/O通信技术 1.7.0 Pre 1. 三种I/O操作的技术的概述:具体对应以下3节 1.7.1 可编程I/O 1. 可编程I/O的过程描述 , 特点:不中断处理器 2. 此时CPU需要完成的任务:I/O指令类型: , 控制、状态和传送。 3. 举例:Figure1.19(a) 4. 可编程I/O的缺点: 1.7.2 中断驱动I/O 1( Review:引入本节/本方法 2( 原理描述 3/4. 从两个角度理解过程:中断驱动I/O如何工作 , 从I/O模块角度描述 , 从处理器角度描述 , Figure 1.7 5. 举例: , Figure1.19(b) , 总结本方式的优缺点 6. 多个I/O模块所提出的需求 1.7.3 直接存储器访问 1. Review以上内容:中断驱动I/O和可编程I/O都存在的缺陷 , I/O传送速度受限于处理器测试设备和提供服务的速度 , 处理器忙于管理I/O传送的工作;处理器必须执行很多指令以完成I/O传送。 2/3 DMA介绍 , 实现方法:硬件模块 , 过程描述:Figure1.19(c) , 初始化 , CPU和DMA并行工作:处理器不需要参与实际的I/O , 完成后，DMA中断CPU 2. 处理器和DMA对总线的竞争:其影响

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