7.1储存系统的层次结构

概述

理想的储存器：容量大、速度快、价格低。

但以上三种要求在实际应用中是相互矛盾：

（1）速度快，价格高。

（2）容量大，价格低。

（3）容量大，速度慢。

为达到最佳效果的存储器，唯一方法：采用多种储存技术，构成多级储存层次结构  。

1、程序访问的局部性原理

对于绝大部分的程序来说，程序所访问的指令和数据在地址上不是均匀分布的，而是相对簇聚的。

程序访问的局部性包括：时间局部性和空间局部性。

2、储存系统的多级层次结构

Mi是不同技术实现的存储器。Mi越靠近cpu，容量越小，速度越快，价格越高。cpu和M1是以字为单位传送信息，其他储存器间以块或页面为单位传送信息。

二级储存系统的性能

 7.2cache的基本知识

cache的基本工作原理：

1、cpu提供访问地址，送主存地址寄存器。

2、主存->cache地址变换部件判断是否命中。

3、命中，块地址转cache块地址，送cache地址寄存器中，块内偏移不变。

4、按地址访问cache，把访问到的数据送cpu。  

映像规则

1、全相联：主存任意一块可以放到cache的任意一块中。

2、直接相联：主存的每一个块只能放到cache指定的一个块中。

j=i mod M

j:cachei块号，i：主存块号  M：cache块总数

3、组相联：主存中的每一个块只能放到cache的唯一指定组中，但主存块可以放在该组的任意一个块上。

k=i mod G

k:cache 组号，i：主存块号  G：cache组总数

 查找方法

cache中设置有目录表，每一个cache在该表中都有唯一的项，用于记录当前该块存放的是哪个主存块（可能有多个主存块可以存放在该块）， 实际记录主存块的高位部分（tag）。