根據機率統計,在90%的時間內CPU只對10%的記憶體進行訪問。為了提高速度,增加容量,降低成本,目前各類計算機中已經廣泛採用多層次儲存器結構,即採用DRAM組成快取記憶體(cache memory)存放做常用的數九;用DRAM組成記憶體,存放次常用的大量資料;將不常用的資料存放在虛擬記憶體(virtual memory)的硬碟中,如圖5-2所示。
由圖5-2可以看出,除CPU內部暫存器外,由上向下分三個層次,即快取記憶體、主存和輔存。容量逐級增大,速度逐級降低,成本逐級減少。從整個結構看分兩個層次,即“主存——輔存“和”Cache—主存“。
1. 主存——輔存層次
“主存——輔存“層次用於解決大容量低成本的矛盾。由於”主存——輔存“構成一個儲存器層次,對其進行統一編址,形成虛擬儲存器,由作業系統和輔助軟、硬體用比主存容量大得多的邏輯地址程式設計。從而解決大容量、低成本的矛盾。具體做法是:當用虛擬地址訪問主存,如果在主存,就可以訪問。否則經過輔助軟、硬體把它所在的那塊程式和資料調入主存,再進行訪問。因此從整體看,速度接近於主存,容量接近於輔存,每位平均價格接近於輔存。
2.Cache-主存層次
“Cache-主存”層次主要是利用Cache解決儲存器與CPU中運算器和主控制器速度匹配問題,而“Cache-主存”之間地址映像與排程如同主-輔層次技術,不同的是其速度要求高,由硬體完成。因此,從CPU角度看,“Cache-主存”層次速度接近於Cache,但容量是主存,價格接近於主存,解決了速度和成本之間的矛盾
5.1.3 主儲存器的結構
主儲存器的基本結構如圖5-3所示,它由主儲存器,地址譯碼電路、讀/寫放大、時序控制四部分組成。
1. 主儲存器
儲存器是主儲存器中的核心部分,粗暴初期由打零的儲存單元組成。儲存單元是主存中最小的可定址的單位,CPU對儲存器的訪問就是對儲存單元進行讀/寫操作。為了CPU對儲存單元的訪問,對儲存單元進行順序編號,該編號稱為地址,地址與儲存單元一一對應,是儲存單元的唯一標誌。訪問儲存單元時必須先給出地址,大多數計算機主存按位元組編址,地址碼的位數表示CPU對粗暴初期進行定址的空間,如16位地址碼,定址空間64KB粗暴出單元(64KB中B表示位元組)。
由圖5-3可見,儲存器地址線位數n,儲存單元數為N,他們之間的關係為N=2。
2. 地址譯碼驅動電路
地址譯碼驅動電路用來對地址碼進行譯碼,帶有一定驅動能力,作為地址單元選擇線。
3.讀/寫放大電路
讀/寫放大電路包括讀/寫放大器和資料暫存器(三態雙向緩衝器),是資料資訊輸入/輸出通道。
CPU與主存之間的資料傳誦時間間隔,即讀/寫週期是固定的,控制線包括寫或者讀/寫命令線。
5.1.4 儲存器的主要效能指標
衡量儲存器效能指標主要有三點:容量、速度、價格。
根據機率統計,在90%的時間內CPU只對10%的記憶體進行訪問。為了提高速度,增加容量,降低成本,目前各類計算機中已經廣泛採用多層次儲存器結構,即採用DRAM組成快取記憶體(cache memory)存放做常用的數九;用DRAM組成記憶體,存放次常用的大量資料;將不常用的資料存放在虛擬記憶體(virtual memory)的硬碟中,如圖5-2所示。
由圖5-2可以看出,除CPU內部暫存器外,由上向下分三個層次,即快取記憶體、主存和輔存。容量逐級增大,速度逐級降低,成本逐級減少。從整個結構看分兩個層次,即“主存——輔存“和”Cache—主存“。
1. 主存——輔存層次
“主存——輔存“層次用於解決大容量低成本的矛盾。由於”主存——輔存“構成一個儲存器層次,對其進行統一編址,形成虛擬儲存器,由作業系統和輔助軟、硬體用比主存容量大得多的邏輯地址程式設計。從而解決大容量、低成本的矛盾。具體做法是:當用虛擬地址訪問主存,如果在主存,就可以訪問。否則經過輔助軟、硬體把它所在的那塊程式和資料調入主存,再進行訪問。因此從整體看,速度接近於主存,容量接近於輔存,每位平均價格接近於輔存。
2.Cache-主存層次
“Cache-主存”層次主要是利用Cache解決儲存器與CPU中運算器和主控制器速度匹配問題,而“Cache-主存”之間地址映像與排程如同主-輔層次技術,不同的是其速度要求高,由硬體完成。因此,從CPU角度看,“Cache-主存”層次速度接近於Cache,但容量是主存,價格接近於主存,解決了速度和成本之間的矛盾
5.1.3 主儲存器的結構
主儲存器的基本結構如圖5-3所示,它由主儲存器,地址譯碼電路、讀/寫放大、時序控制四部分組成。
1. 主儲存器
儲存器是主儲存器中的核心部分,粗暴初期由打零的儲存單元組成。儲存單元是主存中最小的可定址的單位,CPU對儲存器的訪問就是對儲存單元進行讀/寫操作。為了CPU對儲存單元的訪問,對儲存單元進行順序編號,該編號稱為地址,地址與儲存單元一一對應,是儲存單元的唯一標誌。訪問儲存單元時必須先給出地址,大多數計算機主存按位元組編址,地址碼的位數表示CPU對粗暴初期進行定址的空間,如16位地址碼,定址空間64KB粗暴出單元(64KB中B表示位元組)。
由圖5-3可見,儲存器地址線位數n,儲存單元數為N,他們之間的關係為N=2。
2. 地址譯碼驅動電路
地址譯碼驅動電路用來對地址碼進行譯碼,帶有一定驅動能力,作為地址單元選擇線。
3.讀/寫放大電路
讀/寫放大電路包括讀/寫放大器和資料暫存器(三態雙向緩衝器),是資料資訊輸入/輸出通道。
CPU與主存之間的資料傳誦時間間隔,即讀/寫週期是固定的,控制線包括寫或者讀/寫命令線。
5.1.4 儲存器的主要效能指標
衡量儲存器效能指標主要有三點:容量、速度、價格。