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第五章 开发存储器层次结构

计算机组成原理 3年前 (2019-10-14) 1111次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码

对存储器的要求是容量大、速度快、成本低。为了解决了这三方面的矛盾,计算机采用多级存储体系结构,即主存、Cache 和虚拟存储器。

Cache 是一种高速缓冲存储器,是为了解决 CPU 和主存之间速度不匹配而采用的一项重要的硬件技术,并且发展为多级 Cache 体系,指令 Cache 与数据 Cache 分设体系,要求 Cache 的命中率接近于 1。

主存与 Cache 的地址映射有全相联、直接、组相联三种方式。其中组相联方式是前二者的折衷,适度兼顾了二者的优点又尽量避免其缺点,从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想,因而得到了普遍采用。

为了扩大存储容量,可以采用虚拟存储器技术。虚拟存储器是建立在主存和辅存物理结构基础之上,由附加硬件装置以及操作系统存储管理软件组成的一种存储体系。

虚拟存储器指的是主存-外存层次,它给用户提供了一个比实际主存空间大得多的虚拟地址空间。因此虚拟存储器只是一个容量非常大的存储器的逻辑模型,不是任何实际的物理存储器。

按照主存-外存层次的信息传送单位不同,虚拟存储器有页式、段式、段页式三类。当多个用户共享主存时,系统应提供存储保护。通常采用的方法是存储区域保护和访问方式保护,并用硬件来实现。有些机器中提供特权指令来实现某种保护。


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