储器的速度总是有差距 CPU 的发展一直以速度为主,以提高速度为核心主存的发展一直以容量为主,以提高容量为核心如何解决这之间的矛盾? 5 这不是一个技术问题,而是一个经济问题。从技术上说,能制造出多高速度的 CPU ,就能制造出同样速度的存储器,只不过是我们是否愿意付出如此高的价格。有没有更好的办法?能否用廉价的高容量存储器实现相对的高速度呢? 6程序的局部性原理?程序在一定的时间段内通常只访问较小的地址空间?两种局部性: –时间局部性–空间局部性地址空间访问概率 7层次存储器系统?使用高速缓冲存储器 Cache 来提高 CPU 对存储器的平均访问速度。?时间局部性:最近被访问的信息很可能还要被访问。–将最近被访问的信息项装入到 Cache 中。?空间局部性:最近被访问的信息临近的信息也可能被访问。–将最近被访问的信息项临近的信息一起装入到 Cache 中。 8 MEMORY CACHE CONTROL CACHE 的基本运行原理数据总线译码选一单元比较选一行读过程为例地址总线 ADDR DATA CACHE CPU 9 要解决的主要问题 1. 地址之间的映射关系: 如何从主存地址得到 Cache 地址? 2. Cache 中的内容是否已经是主存对应地址的内容? 3. Cache 内容装入策略如何提高 Cache 的命中率? 10几个参数?块( Line ): 数据交换的最小单位?命中( Hit ): 在较高层次中发现要访问的内容–命中率( Hit Rate ): 命中次数/访问次数–命中时间:访问在较高层次中数据的时间?失效( Miss ): 需要在较低层次中访问块–失效率( Miss Rate ): 1-命中率–失效损失( Miss Penalty ): 替换较高层次数据块的时间+将该块交付给处理器的时间?命中时间<< 失效损失
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