笔记整理来源王道考研
存储器的基本概念
分类
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 按存储介质 - 半导体存储器
- 磁表面存储器(具有非易失性)
- 磁芯存储器
- 光盘存储器(不易失性)
按存取方式 - 随机存储器RAM
- 只读存储器ROM(只能读,不能写)
- 串行访问存储器(按照其物理地址的先后顺序寻找地址)
性能指标
性能指标
速度,容量,每位价格(位价)
- 一般来说,速度越高,位价就越高;容量越大,位价就越低;容量越大,速度必越低
层次化结构
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 主存简单模型和寻址概念
主存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 - 存储容量=存储单元个数*存储字长 (按二进制位)
- 存储容量=存储单元个数*存储字长/8 (按字节总数)
存储容量
256MB
,
2^8\*2^10\*2^10
Byte,对应28位地址线位数
K–M--G–T
- n位地址–2^n个存储单元(和MAR位数相同)
- 片选线–芯片的控制开关
寻址
总容量
1KB
,即
1024Byte
,地址线10位,10根
- 按字节寻址,
1K
个单元,每个单元 1B
- 按字寻址,256个单元,每个单元
4B
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 多字节存放
- 大端方式:字节从左到右,高位字节在高位地址存放
- 小端方式:字节从右到左,高位字节在低位地址存放(符合计算机的思维)
半导体存储器RAM
半导体存储芯片的基本结构
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 - 地址线:单向输入,其位数与存储字的个数有关
- 数据线:双向的,其位数与读出或写入的数据位数有关
随机存取存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 DRAM的刷新
- 刷新周期:
2ms
,(电容上的电荷只能维持 2ms
) - 每次刷新多少存储单元:以行为单位,每次刷新一行存储单元
- 为什么要用行列地址:减少选通线的数量
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 - 如何刷新:有硬件支持,读出一行的信息后重新写入,占用1个读/写周期
-
在什么时候刷新
读写周期
0.5us
,有三种不同的思路
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
SARM的读周期
存取周期=存取时间+恢复时间
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 SARM的写周期
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 半导体存储器ROM
特点
分类
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 主存与CPU的连接
主存容量扩展-位扩展
多片芯片为一组
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 主存容量扩展-字扩展
线选法 | 译码片选法 |
n条线–>n个选片信号 | n条线–>2^n选片信好 |
电路简单 | 电路复杂 |
地址空间不连续 | 地址空间可连续,可以增加逻辑设计 |
因为这些芯片同一时间只能有一个工作,所以通过译码片对不同的芯片进行控制,n条线对应2^n选片信号
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 译码器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 “使能端口”可以控制移码器的工作状态,在没有O的端口设置1,其它设置0,就能使译码器正常工作;其它的编码都不能使译码器正常工作
字位同时扩展
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 例题
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 双口RAM和多模块存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 单体多字存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 - 由于程序和数据在存储体内是连续存放的,因此CPU取出的信息也是连续的
多体并行存储器
- 采用多体模块组成的存储器,每个模块有相同的容量和存取速度,它们既能并行工作,又能交叉工作
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 m个模块组成的地位交叉编址存储器,可以将带宽提升为m倍
流水线方式
- 假设低位交叉的存储器模块数为
n
,存取周期为 T
,总线传输周期为 t
,那么当采用流水线方式存取时,应满足 T=nt
; - 为了保证启动某体后,经过
nt
时间再次启动该体时,它的上次存取操作已经完成,要求低位交叉存储器的模块数大于等于 n
- 连续存储
n
个字所需的时间 t'
为
t ′ = T + ( n − 1 ) t t'=T+(n-1)t t′=T+(n−1)t
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 局部性原理及性能分析
高速缓冲存储器
- 由于
I/O
设备向主存请求的级别高于 CPU
访存 - 为了避免
CPU
与 I/O
设备争抢访存,可在 CPU
与主存之间加一级缓存,主存可将 CPU
要取的信息提前送至缓存,一旦主存在与 I/O
设备交换时, CPU
可直接从缓存中读取信息。
- 空间局部性:在最近的未来要使用到信息(指令和数据),很可能与现在正在使用的信息在存储空间上是邻近的
- 时间局部性:在最近的未来要使用的信息,很可能是现在正在使用的信息
使用高速缓冲存储器作为中介,将 CPU
要使用的数据从主存中取出放在缓冲 Cache
中,然后 Cache
和 CPU
直接对话,提高访问效率
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 例题
直接访问主存
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 先访问Cache,没有命中的话,再去访问主存
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 地址映射方式
- 主存中的块放到Cache的哪个位置?
- 空位随意放:全相联映射
- 对号入座:直接映射
- 按号分组,组内随意放:组相联映射
- Cache满了如何处理?
- 随机算法
- 先进先出算法
- 近期最少使用算法
- 最不经常使用算法
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 替换算法和写策略
- 随机算法
- 先进先出算法
- 近期最少使用算法
- 最不经常使用算法
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 先进先出
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 近期最少使用
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 写策略——命中
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 - 全写法
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
写策略——没有命中
- 写分配法
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 - 非写分配法
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
写回法搭配写分配法
全写法搭配非写分配法
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
例题
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 - 不存在替换问题,因为Cache没有满,而且是从上到下挨个存储的
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 虚拟存储器
https://blog.csdn.net/chen1083376511/article/details/81902755
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 快表
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器 例题
计算机组成原理——主存 半导体存储器 缓存Cache存储器的基本概念主存简单模型和寻址概念半导体存储器RAM半导体存储器ROM主存与CPU的连接双口RAM和多模块存储器局部性原理及性能分析地址映射方式替换算法和写策略虚拟存储器