第5章 存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);5.1 存儲(chǔ)器概述5.2 Cache存儲(chǔ)器5.3 隨機(jī)存儲(chǔ)器與只讀存儲(chǔ)器5.4 外部存儲(chǔ)器和RAID5.5 虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)5.6 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)與容災(zāi)備份習(xí)題5;　　存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，能夠儲(chǔ)存程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器從不同角度可以分為不同的分類。;(1)存儲(chǔ)容量 是存儲(chǔ)器可以容納的二進(jìn)制信息量。主存儲(chǔ)器的容量是指用地址寄存器(MAR)產(chǎn)生的地址能訪問的存儲(chǔ)單元的數(shù)量。如N位字長(zhǎng)的MAR能夠編址最多達(dá)2N個(gè)存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)容量=字?jǐn)?shù)×字長(zhǎng)(5.1)內(nèi)存空間：又稱為存儲(chǔ)空間、尋址范圍，是指微機(jī)的尋址能力，與CPU被使用的地址總線寬度有關(guān)。內(nèi)存容量：指內(nèi)存的物理容量，例如若某微機(jī)配置兩條2GB的SDRAM內(nèi)存條，則其內(nèi)存容量為4GB。芯片容量：是指一片存儲(chǔ)器芯片所具有的存儲(chǔ)容量。例如：某SRAM芯片的容量為128M×16bit，即它有128M個(gè)單元，每個(gè)單元存儲(chǔ)16位(兩個(gè)字節(jié))二進(jìn)制數(shù)據(jù)。;(2)存儲(chǔ)周期　　存儲(chǔ)周期TMC，指兩次獨(dú)立的存取操作之間所需的最短時(shí)間。取數(shù)時(shí)間TA，指存儲(chǔ)器從接到讀出命令，到被讀出信息穩(wěn)定在MDR的輸出端為止的時(shí)間間隔。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)周期一般為10ns左右。最大存取時(shí)間，指內(nèi)存儲(chǔ)器從接到存儲(chǔ)單元的地址碼開始，到取出或存入數(shù)據(jù)為止所需的最長(zhǎng)時(shí)間。(3)存儲(chǔ)器的可靠性　　一般指存儲(chǔ)器對(duì)電磁場(chǎng)及溫度等變化的抗干擾能力，存儲(chǔ)器的可靠性通常用平均故障間隔時(shí)間MTBF(Mean Time Between Failure)來衡量。MTBF越長(zhǎng)，表示可靠性越高，即保持正確工作能力越強(qiáng)。目前所用的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的MTBF約為5×l06~l×108小時(shí)左右。;(4)功耗 存儲(chǔ)器的功耗可分為內(nèi)部功耗和外部功耗。內(nèi)部功耗，就是存儲(chǔ)器內(nèi)部電流消耗。雙極型工藝速度較快，但功耗大，密度小；MOS工藝正好相反。BiCMOS存儲(chǔ)器具有面積小、功耗低的優(yōu)點(diǎn)。外部功耗，存儲(chǔ)器與外部電路進(jìn)行工作時(shí)所產(chǎn)生的功耗。有效的寄存器管理可最大限度地降低功耗。(5)集成度 每片存儲(chǔ)器芯片上集成的基本存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)。(6)性能價(jià)格比;;;5.2.1 Cache的基本結(jié)構(gòu);;　　(2)等效訪問時(shí)間　　Cache和主存的等效訪問時(shí)間是指當(dāng)CPU訪問存儲(chǔ)系統(tǒng)時(shí)，Cache和主存的平均訪問時(shí)間。若tc表示命中時(shí)Cache的訪問時(shí)間，tm表示未命中時(shí)主存的訪問時(shí)間，1-h表示未命中率，則Cache-主存系統(tǒng)的等效訪問時(shí)間(又稱平均訪問時(shí)間)ta為：ta=htc+(1-h)tm(5.3) (3)訪問效率　　存儲(chǔ)器的訪問效率是指Cache的訪問時(shí)間占Cache和主存等效訪問時(shí)間的比值。存儲(chǔ)器的訪問效率用e表示，則有

(4)較復(fù)雜存儲(chǔ)系統(tǒng)的等效訪問時(shí)間　　設(shè)指令Cache和數(shù)據(jù)Cache的訪問時(shí)間均為tc，主存的訪問時(shí)間為tm，指令Cache的命中率為hi，數(shù)據(jù)Cache的命中率為hd，CPU訪存取指的比例為fi，則： ta=fi(hitc+(1-hi)tm)+(1-fi)(hdtc+(1-hd)tm)(5.5);(1)直接映射 這是一種多對(duì)一的映射關(guān)系，但一個(gè)主存塊只能拷貝到cache的一個(gè)特定行位置上去。　 cache的塊號(hào)J和主存的塊號(hào)I有如下函數(shù)關(guān)系： J=I mod C(2c)(C為cache中的總塊數(shù)) 主存地址： 主存字塊標(biāo)記 - cache字塊地址 -字塊內(nèi)地址;字塊2m-1;(2)全相聯(lián)映射方式　　全相聯(lián)映像方式的映像規(guī)則是主存的每一塊都可以映像到cache中的任何一個(gè)字塊上，允許從已被占滿的cache中替換出任何一個(gè)字塊。主存儲(chǔ)器中的第0塊可以映像到cache中的第0塊、第1塊，┅第2c–1塊；主存儲(chǔ)器中的第1塊可以映像到cache中的第0塊、第1塊，… ，第2c–1塊。 主存地址：主存字塊標(biāo)記 – 塊內(nèi)地址　　這種方法可使主存的一個(gè)塊直接拷貝到cache中的任意一塊上，非常靈活。　　;主存 中的 任一塊 可以映象到 緩存 中的 任一塊;(3)組相聯(lián)映像;圖5.8 組相聯(lián)映射;(1)先進(jìn)先出(First In First Out，FIFO)算法　　FIFO算法選擇最早調(diào)入Cache的字塊進(jìn)行替換，但沒有根據(jù)訪存的局部性原理，故不能提高Cache的命中率。(2)隨機(jī)法(RAND法)　　隨機(jī)法是隨機(jī)地確定被替換的塊，比較簡(jiǎn)單，但它也沒有根據(jù)訪存的局部性原理，故不能提高Cache的命中率。(3)近期最少使用(Least Recently Used，LRU)算法　　LRU算法比較好地利用訪存局部性原理，替換出近

總結(jié)

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