第五章：存储层次 第二讲.ppt

计算机体系结构计算机体系结构国家精品课程:计算机体系结构国家精品课程:计算机体系结构第五章:存储层次第五章:存储层次国防科技大学计算机学院主讲人: 副教授计算机体系结构计算机体系结构第五章第五章存储层次存储层次计算机体系结构计算机体系结构 Cache Cache 基本知识基本知识 降低降低 Cache Cache 失效率的方法失效率的方法 减少 减少 Cache Cache 失效开销失效开销 存储器的层次结构 存储器的层次结构 减少命中时间 减少命中时间 主存 主存 虚拟存储器 虚拟存储器本章内容计算机体系结构计算机体系结构 映象规则映象规则 :主存中的任一块可以被放置到 Cache 中的任意一个位置。对比:阅览室位置──随便坐特点:空间利用率最高,冲突概率最低, 实现最复杂。 Cache Cache 基本知识基本知识计算机体系结构计算机体系结构 2. 直接映象直接映象:主存中的每一块只能被放置到 Cache 中唯一的一个位置。(循环分配)对比:阅览室位置──只有一个位置可以坐特点:空间利用率最低,冲突概率最高, 实现最简单。计算机体系结构计算机体系结构设M=2 m,则当表示为二进制数时, j 实际上就是 i 的低 m 位: m位 ji: 对于主存的第 i 块,若它映象到 Cache 的第 j块, 则:j=i mod ( M )(M为 Cache 的块数) 计算机体系结构计算机体系结构?组相联:主存中的每一块可以被放置到 Cache 中唯一的一个组中的任何一个位置。 3. 组相联映象?组的选择常采用位选择算法若主存第 i 块映象到第 k 组,则: k= i mod (G)(G为 Cache 的组数) 设G=2 g,则当表示为二进制数时, k 实际上就是 i 的低 g 位: g位 k i: 计算机体系结构计算机体系结构?绝大多数计算机的 Cache: n ≤4想一想:相联度一定是越大越好? ? n 路组相联:每组中有 n 个块(n=M/ G ), n 称为相联度相联度越高, Cache 空间的利用率就越高,块冲突概率就越低,失效率也就越低。全相联直接映象 组相联 n (路数)G (组数)MM 1 11<n<M1<G<M 计算机体系结构计算机体系结构 1. 如何确定 Cache 中是否有所要访问的块? 若有的话如何确定其位置? ? Cache 块调入时记录存放的位置到目录表中?只需查找候选位置所对应的目录表项?并行查找与顺序查找?提高性能的重要思想: 主候选位置(MRU 块) Most Recently Used Most Recently Used 查找方法查找方法目录表查找示例 11111111 00000000 00000001 00 01 10 11 000000 -- 000001 -- 111111 -- ……访存地址: 00010101 访存地址: 000101 01 块内地址块地址 256 个字节的主存空间 64 64 个数据块个数据块的主存空间(块大小 4字节)