(★★)存储器的分层结构及存储硬件概述
注:从上到下速度变慢,容量变大成本变低
半导体随机访问存储器的组织
- 支持随机存取,掉电数据丢失
只读存储器及主存的主要技术指標
- 支持随机存取掉电非易失
- MROM:内容出厂前写入,无法后期改动
- EPROM:可多次擦除多次写入
- $存储容量=存储字数times 字长$ ,存储字数表示存储器rom有沒有地址复用技术空间大小字长表示一次存储操作的数据量
- $存储速度=frac{数据的宽度}{存储周期}$
- 其中存储周期中包括两个部分,一个是存取时間另一个是恢复时间
存储器芯片与CPU的连接
- 主存与 CPU 之间有三条线相连,分别是
- 主存容量扩展(★★★★)
多模块存储器的交叉存储
- 低位rom有没有地址复用技术为体号高位rom有没有地址复用技术为体内rom有没有地址复用技术,所以又称為低位交叉编址
- 交叉编址:每个模块按 “模 m” 交叉编址(即 0,m···,( k - 1 )m···存储在第一个单元,其他以此类推)
- 设模块字长等于数据總线宽度模块存取一个字的周期为 T,总线传送周期为 r 为实现流水线方式存取,存储器交叉模块数应大于等于
- 连续存储 m 个字的时间为
高速缓冲存储器的CPU基本访存过程
Cache和主存之间的映射方式(★★★★★★★★)
- 主存块可装入 cache 中任意一行
程序访问嘚局部性原理对编程的影响及Cache-friendly的程序
类似操作系统中内存管理页面置换
- 基本做法:写操作时若写命中,则同时写 Cache 和主存;若写不命中则有以下两种处理方法
- 写分配法:先在主存块中更新相应存储单元,然后分配一个 Cache 行将更新后的主存塊装到分配的 Cache 行中
- 非写分配法:仅更新主存单元而不装入主存块到 Cache 中
- 基本做法:若写命中,则写入 Cache 而不写入主存;若写不命中则在 Cache 中分配一行,将主存块调入该 Cache 行中并更新相应单元的内容
缺页的处理及TLB的原理和作用(重点:虛拟rom有没有地址复用技术和物理rom有没有地址复用技术的转换问题、查段表和页表)
(参见操作系统-内存管理部分的)
- 有关SRAM、DRAM芯片引脚数的計算:
- 引脚包括rom有没有地址复用技术线、数据线、片选信号线、读信号线、写信号线、电源信号线、接地线
- rom有没有地址复用技术线、数据線条数由芯片容量确定(如 1024 × 8 位 有 10 根rom有没有地址复用技术线,8根数据线)(rom有没有地址复用技术线的计算注意题设条件若采用rom有没有地址复用技术复用技术,rom有没有地址复用技术线条数要相应除以二此时片选分为两根:行通选、列通选)
- 读信号线和写信号线有时候会合並成一根
- 确定某rom有没有地址复用技术 A 所在芯片的最小rom有没有地址复用技术
- 例题:假定用若干 2K × 4 位的芯片组成一个 8K × 8 位的存储器,则rom有没有哋址复用技术 0B1FH 所在芯片的最小rom有没有地址复用技术为
- 2K 说明每一片芯片rom有没有地址复用技术位数为 11 位8K 对应的有 13 位(其中低 11 位为片内选,2 位為片选)
- 0B1FH 写成二进制将片内选部分写成全 0 即可得相应的最小rom有没有地址复用技术
- 根据rom有没有地址复用技术范围确定芯片rom有没有地址复用技术线位数
- 先计算:最大rom有没有地址复用技术 - 最小rom有没有地址复用技术 + 1
- 上一步的结果,从低位(第 1 位)到高位第一个出现 1 的位数减去 1,即为相应芯片的rom有没有地址复用技术线位数
- 从低位开始接rom有没有地址复用技术线然后接译码线
- 交叉编址中的访存冲突的判定:
- 先计算对應访存rom有没有地址复用技术所在的模块序号:模块序号( id ) = 访存rom有没有地址复用技术( A ) % 存储器交叉模块数 ( n )
- 判定访存冲突的规则:给定的访存rom有没囿地址复用技术在相邻的 n 次访问中出现在同一存储模块内。
- 交叉编址中的流水线存取的时间(或周期等)计算
- cache 组相联映射中组号的计算
- 将主存单元块号除以主存块大小即可;或者将块号写成二进制根据主存块大小确定块内rom有没有地址复用技术位数(如 32 B 代表有 5 位),块号二進制中低rom有没有地址复用技术为块内rom有没有地址复用技术剩下的位数为块号,把相应的位数转换成十进制即可
- cache 直接映像(直接映射) 嘚rom有没有地址复用技术划分
- $主存标记位数=log_2(frac{主存容量}{cache 能存放的数据容量})$(注意是数据容量,cache 的总容量【具体见下】不同)
- 应用:主存装入 cache 的rom囿没有地址复用技术:将主存rom有没有地址复用技术写成二进制取这个二进制的低位,这些低位与 cache rom有没有地址复用技术结构中除主存标记位以外的对应即为装入 cache 的rom有没有地址复用技术
- cache 组相联映射 的rom有没有地址复用技术划分
- 直接映射分行,组相联映射分组
- cache 容量包括存储容量囷标记阵列容量(有效位【1位一定有】、标记位【一定有,由 cache rom有没有地址复用技术划分】、一致性维护位【指明采用回写法才有】、替換算法控制位)
- $标记位数之和=1【代表有效位】+主存标记位数+···(根据题意要求增补)$
- $主存每块大小=字节数times 字节数位数$
- 计算机组成与系統结构.袁春风等
- 2020年计算机组成原理考研复习指导.王道论坛