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计算机组成原理学习笔记:三 存储系统

发布网友 发布时间:2024-04-13 18:47

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热心网友 时间:2024-04-14 00:03

主存与Cache的默契协作


在现代计算机体系结构中,主存与高速缓存(Cache)之间的协作是至关重要的。它们之间的数据交换由硬件自动处理,程序员无需过多关注。CPU内部的MDR/MAR逻辑确保地址处理,而主存的地址译码器则负责数据传输。主存的世界里,半导体存储器分为SRAM和DRAM两种类型:SRAM以高速著称,但集成度较低;DRAM则以大容量和低功耗闻名,但需要定期刷新以保持信息的稳定性。刷新策略包括集中式、分散式和异步方式,这一切对CPU运行而言都是透明的。

存储器的差异与选择


RAM,特别是随机存取存储器,因其易失性,主要用于用户区;而ROM,如只读存储器,结构简单且非易失,常用于存放系统程序。主存与CPU之间的连接涉及芯片选择、地址线和数据/控制线的合理配置。片选技术有线选和译码片选,通过并行技术,如双端口RAM和多模块存储器,提升数据传输的带宽和速度,以提升系统的整体性能。

存储器访问与优化


顺序访问的存储器受制于吞吐率,低位交叉编址技术则能有效提高带宽。高速缓存Cache正是利用局部性原理,通过SRAM和替换算法来加速数据访问,常见的映射方式有直接、全相联和组相联。虚拟存储器,如页式和段式,通过程序局部性管理内存,但页式可能因固定长度而造成空间浪费,而段式虽然逻辑独立,但管理起来较为复杂,快表则进一步提升了页表查找的速度。

存储系统中的细节与示例


1. SRAM芯片引脚设计精细,如21根总线,10位地址,8位数据,2位读写控制,以及1个片选信号,确保高效通信。
2. 并行低位交叉存取器在200ns内可提供128位数据,展现其高速特性。
3. 主存地址映射表以64行*13位构建,包括64个行地址、12个标志位和1个脏位,确保精确地址定位。
4. 当我们分析字节地址1234567H的Cache Tag时,它被编码为048DH,揭示了数据在Cache中的位置。
5. 在一次主存35301H访问中,命中了Cache的第152字块,反映出高速缓存的命中效率。
6. 指令Cache与数据Cache的分离设计,旨在减少指令流水线中的冲突,提升指令处理效率。
7. 虚拟地址03FFF180H的实地址变换,经过虚拟到物理地址的映射,结果为0153180H,展示了虚拟内存管理的复杂性。
通过这些深入剖析,我们对计算机组成原理中的存储系统有了更全面的理解,它不仅是数据的仓库,更是系统性能的灵魂所在。
计算机组成原理学习笔记:三 存储系统

高速缓存Cache正是利用局部性原理,通过SRAM和替换算法来加速数据访问,常见的映射方式有直接、全相联和组相联。虚拟存储器,如页式和段式,通过程序局部性管理内存,但页式可能因固定长度而造成空间浪费,而段式虽然逻辑独立,但管理起来较为复杂,快表则进一步提升了页表查找的速度。存储系统中的细节与示...

分区讲解系统

"分区讲解系统是一种在展馆或展厅使用的讲解系统,也被称为团队智慧讲解系统、展厅分区讲解系统、展馆讲解系统、分区解说系统等不同称谓。它适用于讲解员向游客进行团队讲解的情况,讲解员可手持无线讲解发射器进行语音讲解,参观者无需佩戴耳机,也可以听到现场预先安装的分区扩音设备发出的声音。这种系统可实现同一场馆、多团队、多区域同时讲解,且区域间语音切换自然。技术优势包括采用RFID技术进行控制,所有安装设备的参数都可以通过无线遥控器进行控制调节。它还具有小巧轻便的主机,可迅速安装,并且分区数不受限制。这种系统普遍适用于各…团队分区讲解系统适用于讲解员向游客进行团队讲解的情况,讲解员可手持无线讲解发射器进行语音讲解,参观者无需佩戴耳机,也可以听到现场预先安装的分区扩音设备发出的声音,避免耳机对参观者造成的不适及分发和回收耳机的不便,或其他扩音设备...

计算机组成原理(三)存储系统

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计算机组成原理与系统结构的内容提要

全书共分为8章,第一章介绍了计算机的基础知识及计算机组成原理和计算机系统结构的概念,第二章介绍了运算器和运算方法,第三章介绍了基本的三层存储系统以及主存储器和辅助存储器的读写原理,第四、五章以控制器为目标介绍了该部分的基础知识——指令系统和控制器的功能、组成和设计,第六章介绍了总线...

计算机系统组成主要包括哪几部分?计算机组成原理主要关注哪些内容?_百度...

1. 计算机的基本组成部分:包括CPU、内存、输入和输出设备等硬件部分,以及操作系统、编程语言等软件部分。2. 计算机的指令系统:研究计算机的指令集和指令执行过程,包括指令的编码方式、指令的执行过程、指令的寻址方式等。3. 计算机的存储器层次结构:研究计算机的存储器层次结构,包括主存、高速缓存和...

【计算机组成原理】计算要点——总线的性能指标

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