东北师范大学：《计算机系统结构》课程电子教案（PPT教学课件）第4章 存储体系

第4章存储体系 4.1存储体系的形成与性能 4.1.发展存储体系的必要性 1.存储器的主要参数 容量SA=Wm 速度 访问时间万存储器从接到访存读申请到 信息被读数据总线上所需的时间。 存储周期T连续启动一个存储体所需要 的间隔时间。 通常TM大于

第4章 存 储 体 系 4.1 存储体系的形成与性能 4.1.1 发展存储体系的必要性 1. 存储器的主要参数 ➢ 容量 SM =W·l·m ➢ 速度 访问时间TA 存储器从接到访存读申请,到 信息被读数据总线上所需的时间。 存储周期TM 连续启动一个存储体所需要 的间隔时间。 通常TM 大于TA

1.存储器的主要参数 带宽指存储器可以提供的数据传送速率, -般用每秒传送的信息位数或字节数来衡量。 分类:最大带宽和实际带宽 最大带宽(单体)Bn=WTM 最大带宽(多体)Bm=WmTM >价格 分类:总价格C和每位价格C 关系:C=CSM 2.容量、速度和价格的矛盾及解决方法 器件速度并行存储系统存储体系

1. 存储器的主要参数 带宽 指存储器可以提供的数据传送速率， 一般用每秒传送的信息位数或字节数来衡量。 分类：最大带宽和实际带宽 最大带宽（单体） Bm =W/ TM 最大带宽（多体） Bm =W·m/ TM ➢ 价格 分类：总价格C 和每位价格c 关系：c=C/SM 2.容量、速度和价格的矛盾及解决方法 器件速度 并行存储系统 存储体系

41.2并行主存系统频宽的分析 1.结构分类 单体单字结构Bm=WTM 单体多字结构Bn=WmTM 多体单字结构 结构形式 地址分布 信息存储要求 启动方式 >多体多字结构

4.1.2 并行主存系统频宽的分析 1. 结构分类 ➢ 单体单字结构 Bm =W/ TM ➢ 单体多字结构 Bm =W·m/ TM ➢ 多体单字结构 结构形式 地址分布 信息存储要求 启动方式 ➢ 多体多字结构

读出寄存器 单字长寄存器 W位 W位 W位 W位 W位 W位 高M4 要量容 地址寄存器 地址寄存器 团器,高 图4.1单体单字存贮器 图4.2单体多字(m=4)存贮器

CPU IOP 总线控制 0 M M 地址寄存器 地址寄存器,地址寄存器2地址寄存器 存控(主存控制部件) 中 图4.3多体(m=4)交叉存贮器

主存周期 主存周期 时间 启动Ma体 :日, 启动M1体 启动M2体 启动M3休 图4.44个分体分时启动的时间关系

表4.1地址的模4低位交叉编址 模体 地址编址序列对应二进制地址码最末二位的状态 TY.Mo 0,4,8,12,…,4i+0,… 00 1,5,9,13,…,4i+1 01 M 2,6,10,14,…,4i+2,… 10 M 3,7,11,15,…,4i+3,… 11

2.多分体主存系统性能分析 k:处理机连续访问主存地址中没有出现2个可 2个以上地址不出现在同一分体的最长序列 m:分体个数 λ:给定指令的下条指令为非顺序地址的概率 B:k的平均值B=2kp(k) 即每个主存周期所能访问到的字数 P(k申请序列长度为k的概率密度函数 用数学归纳法:B=∑(1-λ)10≤i≤m 于是1-(1-) B= B=f(λ)曲线

2.多分体主存系统性能分析 k:处理机连续访问主存地址中没有出现2个或 2个以上地址不出现在同一分体的最长序列 m:分体个数 λ:给定指令的下条指令为非顺序地址的概率 B :k 的平均值 B=∑k•p(k) 即每个主存周期所能访问到的字数 p(k)为申请序列长度为k的概率密度函数 用数学归纳法: B=∑(1- λ)i 0≤i≤m-1 于是 1-(1-λ)m B=――――― λ B=f(λ)曲线

B (字数/主存周期) 16 12 mn=16 10 2m= 00.20.4-0.60.81.0转移概率入 图4.5m个分体并行存取的B=f(4)曲线

4.1.3存储体系的形成 1.程序覆盖技术 2.存储体系的形成标准 容量、速度和价格的要求 3虚拟存储器的产生 原因:主存容量的有限性英国 Kilburn 1961年 标志:程序员可以用机器指令的地址码对 整个程序统一编址 优点:程序空间大程序员不必考虑主存容 量是否可以满足程序长度要求对应 用程序员具有透明性

4.1.3 存储体系的形成 1.程序覆盖技术 2.存储体系的形成标准 容量、速度和价格的要求 3.虚拟存储器的产生 原因: 主存容量的有限性,英国Kilburn 1961年 标志: 程序员可以用机器指令的地址码对 整个程序统一编址 优点: 程序空间大,程序员不必考虑主存容 量是否可以满足程序长度要求,对应 用程序员具有透明性