計算機組成原理 儲存器

2022-07-04 17:39:17 字數 2852 閱讀 7922

儲存器的分類

儲存器是計算機中的記憶裝置,用來存放程式和資料(二進位制**存放)

構成儲存器的儲存介質,目前主要採用半導體 器件和磁性材料

儲存器中最小的儲存單元就是乙個雙穩態半導體電路或乙個cmos電晶體或磁性材料的儲存器,可儲存乙個二進位制**(0  1)即乙個bit

若干個儲存元組成乙個儲存單元(8bit即乙個位元組),許多儲存單元組成乙個儲存器。

字儲存單元(32位):

即存放乙個機器字的儲存單元,相應的位址稱為字位址。

乙個機器字可以包含數個位元組

分類方法

儲存介質:

儲存方式:

作用:層次化結構

解決容量大 速度快  成本低的矛盾常採用多級儲存器體系:告訴快取儲存器  主儲存器  外儲存器

sram:

基本儲存元:

基本儲存元是組成儲存器的基礎和核心,他用來儲存一位二進位制資訊0或1

基本儲存元組成:

他由兩個mos反相器交叉耦合而藏的除法其,乙個儲存元儲存一位二進位制**,這種電路有2個穩定的狀態- 和1

dram:

重新整理周期:

動態儲存器考電容儲存資訊,因此必須重新整理,2116的每個儲存元必須2ms重新整理一次,當ras=0時,重新整理一行上的128和儲存元,因此需要在2ms完成128行個ras重新整理周期

重新整理方式:

唯讀儲存器:

ram易失  rom非易失

ram rom隨機儲存進行資訊訪問

sram做快取

dram需要重新整理

採用隨機儲存:erpom dram sram 

不採用隨機儲存: cdram

快閃儲存器:資訊可讀可寫     讀寫速度不一樣mos管組成  半導體儲存器    掉電不丟失 非易失  採用隨機訪問方式,可

替代外部儲存器

dram和sram:dram整合度高  dram晶元成本低     dram速度比sram慢    dram需要重新整理  sram不需要重新整理

儲存器容量擴充套件:

位擴充套件:只擴大字長數(即位擴充套件的晶元同時工作)

連線時:每個晶元具有相同的位址線不同的資料線

字擴充套件:

d提高儲存器的效能:

順序編址:某個模組進行訪問時,其他模組不工作,某一模組出現故障時,其他模組可以照常工作,通過增添模組來擴充儲存器容量比較方便,但各模組序列工作,儲存器的頻寬收到了限制。

連續位址基本分布在同乙個模組內,同乙個模組內的位址是連續的。

順序方式儲存器連續讀取m個字所需時間為t=mt

假設模組字長等於資料匯流排寬度,模組訪問乙個字的儲存週期為t,匯流排傳送週期為t,儲存器的交叉模組數為m(m=4)為了實現流水線方式訪問,應答滿足t=mt(m=t/t為交叉訪問度)

要求模組數須大於或等於m,以保證啟動某模組後經過mt時間再次啟動該模組時,他的上次訪問操作已經完成,連續讀取m個字所需的時間為t1=t+(m-1)t

cache的命中率:nc表示cache完成訪問的總次數,nm表示主存完成訪問的總次數,h定義為命中率則有h=nc、(nc+nm)

平均訪問時間=cache命中率*cache訪問時間+(1-cache命中率)*主存訪問時間

1)全相聯方式

cache的資料塊大小稱為行l,設cache共有2的r次方行(行位址r位)

主存的資料庫大小為塊b,設主存有2的s次方塊(塊位址s位)

行的長度=塊的長度

每個塊/行有若干連續的字w組成,字是cpu每次訪問儲存器時的訪問單元

主存中乙個快的位址與塊的內容一起存於cache的行中,其中塊位址存於cache行的標記部分中

全相聯對映方式是指主存的乙個快直接拷貝到cache中的任意一行上,非常靈活(多對多方式)

優點:衝突概率小 cache利用率高

缺點:比較器電路難於設計實習,適合於容量cache採用

直接對映方式:

多對一的對映方式  i=j mod m(m為cache中的總行數)

優點:硬體簡單,成本低

缺點:容易產生衝突,適合大容量cache採用

組相聯方式

m行分為若干組 q=j mod u

每組2行交2路組相聯

cache寫操作命令

1、寫回發

當cpu寫cache命中時,只修改cache的記憶體,而不立即寫入主存,只有當此行被換出是才寫回主存。

這種方法減少了主存的訪問次數

2、全寫法

寫cache命中時,cache與主存同時發生寫修改  

3、寫一次法

結合寫回法和全寫法,第一次寫命中時寫入記憶體。

例題

真題

c主存-外村層次的基本資訊傳送單位:

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