2010系统结构课件 第3章 存储系统.ppt

计算机系统结构教程
陈嘉多媒体教学课件
福州大学软件学院
存储系统的层次结构与性能指标
存储系统的设计目标:以较小的成本使存
储系统的工作速度与处理机的速度相匹配,
同时要求存储系统有尽可能大的容量。
程序访问局部性:
时间局部性:程序在最近的未来要用到的
信息很可能是现在正在使用的信息。
(如循环程序)
空间局部性:程序在最近的未来要用到的
信息很可能同现在正在使用的信息在存储空
间位置上相临近。(如顺序执行程序)
存储系统的多级层次结构:
M1
(T1,S1,C1)
M2
(T2,S2,C2)
Mn
(Tn,)
…
T1<T2<…<Tn
S1<S2<…<Sn
C1>C2>…>Cn
通过程序访问局部性原理使存储系统的等效
访问速度接近于M1的访问速度
存储系统的容量为Mn的容量,每位价格接近
于Mn的每位价格
程序局部性不仅使层次结构的存储系统在
速度、容量和价格的综合水平较高,而且
可对存储空间采用分块或分页的管理方式
来获得对M1较高的命中率
由于程序访问的时间和空间局部性,从而
保证对M1有较高的命中率
存储系统层次结构要解决的问题:
定位问题
寻址问题
替换问题
写回问题
三级存储系统
Cache
内存
辅存
Cache存储器
虚拟存储器
虚拟存储器(主存-辅存存储系统)是针对主存容量不
能满足要求而提出的,对应用程序员透明,对系统
程序员不透明。
Cache存储器(Cache-主存存储系统)是针对主存速度
不能满足要求而提出的,对应用程序员和系统程序
员都透明。
存储系统的性能指标:
存储容量
“Cache-主存”存储系统
存储系统的容量就是主存的容量
“主存-辅存”存储系统
虚拟地址空间的容量
虚拟地址空间既不是主存的地址空间,也不是辅存
的地址空间,这个虚拟地址空间比主存的实际地址
空间大得多,并采用像主存一样的随机访问方式
存储系统带宽
存储器最大带宽—每秒从存储器进出信息的最
大数量
(若存储周期200ns,存储字为32位,则存储器
带宽为160M位/秒)
存储器带宽—存储器被连续访问时能提供的数
据传输速率
实际带宽<最大带宽
单位容量平均价格
C=
C1S1+C2S2
S1+S2
S1<<S2,CC2
要提高性价比,应在提高对M1的命中率的同时,使增加的辅助软硬件价格只占价格中很
小比例