计算机系统结构-第七章-2009-2010-2.ppt

计算机系统结构 —第七章 存储体系 本章的主要内容 存储体系的设计目标 存储体系构成的基本原理 高速缓冲存储器 主存储器及带宽拓展方法 虚拟存储器的基本概念及实例 网络存储的基本概念 7.3　高速缓冲存储器－Cache性能分析 （1） 存储器平均访问时间 访问时间：CPU访问该存储器所需的时间 命中（缺失）率 局部命中（缺失）率=命中（缺失） Mi次数/访问Mi的次数 全局命中（缺失）率=命中（缺失） Mi次数/CPU访存总次数 7.3　高速缓冲存储器－Cache性能分析 （2） 7.3　高速缓冲存储器－Cache性能分析 （3） 例子1： 假设一个存储系统由两层存储器M1和M2构成，它们每KB的成本分别为c1和c2，容量分别为S1和S2，访问时间分别为t1和t2，M1的命中率为h。 （1）存储系统的平均成本是多少？在什么情况下，平均成本接近于c2？ （2）存储器（系统）的平均访问时间ta是多少？ 7.3　高速缓冲存储器－Cache性能分析 （4） 7.3　高速缓冲存储器－Cache性能分析 （5） 例子2： 假设一个存储系统由三层存储器M1、 M2和M3构成，访问时间分别为t1、 t2和t3，命中率分别为h1、h2和h3。 存储器的平均访问时间ta是多少？ 7.3　高速缓冲存储器－Cache性能分析 （6） CPU时间 Cache访问归入哪类时间？ 7.3　高速缓冲存储器－Cache性能分析 （7） 例子3： 一台计算机，主频为1MHz，Cache的失配损失为6个时钟周期，不考虑访存停顿延迟时所有指令的平均访问时间为8.5个时钟周期。假设Cache的失配率为11%，并且每条指令平均访存3次。这种Cache/主存存储器层次结构下考虑访存停顿时的CPU时间是多少？ 7.3　高速缓冲存储器－Cache性能分析 （7） 本章的主要内容 存储体系的设计目标 存储体系构成的基本原理 高速缓冲存储器 主存储器及带宽拓展方法 虚拟存储器的基本概念及实例 网络存储的基本概念 7.4　主存储器及带宽拓展方法 主存性能指标 访问时间 带宽 7.4　主存储器及带宽拓展方法－提高主存性能的方法（1） 存储器速度的三个指标 访问时间 访问周期 带宽 7.4　主存储器及带宽拓展方法－提高主存性能的方法（2） 增加存储器带宽的方法 增加存储器的数据宽度 采用多体交叉技术 采用新技术 7.4　主存储器及带宽拓展方法－提高主存性能的方法（3） 7.4　主存储器及带宽拓展方法－提高主存性能的方法（4） 原理 缺点 单体多字 增加主存和Cache之间的带宽 可能会影响CPU周期；对容量扩展有限制；校验复杂 多体交叉 利用访存时的并行性 增加了总线控制的复杂度 本章的主要内容 存储体系的设计目标 存储体系构成的基本原理 高速缓冲存储器 主存储器及带宽拓展方法 虚拟存储器的基本概念及实例 网络存储的基本概念 7.5　虚拟存储器 虚拟存储器的原理 使用外存扩展主存 将逻辑（虚拟）地址和物理地址分开 虚存和Cache管理方法的主要区别 控制主体不同 衡量指标不同（影响到映射方式，替换算法，更新算法） 透明程度不同 地址空间大小不同 用途范围不同 7.5　虚拟存储器的管理方式－段式管理 7.5　虚拟存储器的管理方式－页式管理 7.5　虚拟存储器的管理方式－段页式管理 7.5　虚拟存储器－结构和实现 快速地址变换技术 快慢表 快表和Cache的结合 虚拟存储器的保护方式 映象表保护法（适用范围：段式存储和段页式存储，共享问题） 键保护法 环保护法 本章的主要内容 存储体系的设计目标 存储体系构成的基本原理 高速缓冲存储器 主存储器及带宽拓展方法 虚拟存储器的基本概念及实例 网络存储的基本概念 7.6　网络存储的基本概念 END * 美国宾夕法尼亚大学的莫尔电机学院 * 美国宾夕法尼亚大学的莫尔电机学院