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2020考研计算机组成原理知识点:双口RAM和多模块存储器

2019-05-06 08:52:36来源：网络

　　2020年计算机考研复习已经开始，新东方在线在此整理了2020考研计算机组成原理知识点:双口RAM和多模块存储器，希望能帮助大家!

　　双口RAM和多模块存储器

　　1.双端口存储器

　　双端口存储器是一种具有两个单独的读/写端口及控制电路的存储器，通过增加一个读/写端口，双端口存储器扩展了存储器的的信息交换能力。

　　2.多模块存储器

　　为了解决CPU与主存储器之间的速度匹配问题，在高速存储器中，普遍采用并行主存系统。即利用类似存储器扩展(位扩展、字扩展、字位扩展)的方法，将n个字长为W位的存储器并行连接，构建一个更大的存储器。并行主存有单体多字方式、多体并行方式和多体交叉方式。

　　(七) 高速缓冲存储器(Cache)

　　1. 程序访问的局部性

　　从大量的统计中得到的一个规律是，程序中对于存储空间90%的访问局限于存储空间的10%的区域中，而另外10%的访问则分布在存储空间的其余90%的区域中。这就是通常说的局部性原理。访存的局部性规律包括两个方面：

　　时间局部性：如果一个存储项被访问，则可能该项会很快被再次访问。

　　空间局部性：如果一个存储项被访问，则该项及其邻近的项也可能很快被访问。

　　2. Cache的基本工作原理

　　Cache通常由两部分组成，块表和快速存储器。其工作原理是：处理机按主存地址访问存储器，存储器地址的高段通过主存-Cache地址映象机构借助查表判定该地址的存储单元是否在Cache中，如果在，则Cache命中，按Cache地址访问Cache。否则，Cache不命中，则需要访问主存，并从主存中调入相应数据块到Cache中，若Cache中已写满，则要按某种算法将Cache中的某一块替换出去，并修改有关的地址映象关系。

　　从这个工作原理我们可以看出，它已经涉及到了两个问题。首先是定位、然后是替换的问题。

　　Cache的存在对程序员是透明的。其地址变换和数据块的替换算法均由硬件实现。通常Cache被集成到CPU内以提高访问速度。

　　3. Cache和主存之间的映射方式

　　因为处理机访问都是按主存地址访问的，而Cache的空间远小于主存，如何知道这一次的访问内容是不是在Cache中，在Cache中的哪一个位置呢? 这就需要地址映象，即把主存中的地址映射成Cache中的地址。让Cache中一个存储块(空间)与主存中若干块相对应，如此，访问一个主存地址时，就可以对应地知道在cache中哪一个地址了。地址映象的方法有三种：直接映象、全相联映象和组相联映象。

　　直接映象就是将主存地址映象到Cache中的一个指定地址。任何时候，主存中存储单元的数据只能调入到Cache中的一个位置，这是固定的，若这个位置已有数据，则产生冲突，原来的块将无条件地被替换出去。

　　全相联映象就是任何主存地址可映象到任何Cache地址的方式。在这种方式下，主存中存储单元的数据可调入到Cache中的任意位置。只有在Cache中的块全部装满后才会出现块冲突。

4. Cache中主存块的替换算法

　　在直接映象方式下，不存在块替换的算法，因为每一块的位置映象是固定的，需要哪一块数据就可直接确定地将该块数据调入上层确定位置。而其他两种映象就存在替换策略的问题，就是要选择替换到哪一个Cache块。即替换算法。


思想

优点

缺点

随机算法

用软的或硬的随机数产生器产生上层中要被替换的页号

简单、易于实现

没有利用上层存储器使用的

先进先出

选择最早装入上层的页作为被替换的页

实现方便，利用了主存历史的信息

不能正确反映程序局部性原理，命中率不高，可能出现一种异常现象。

近期最少使用法

选择近期最少访问的页作为被替换的页

比较正确反映程序局部性，利用访存的历史信息，命中率较高

实现较复杂

优化替换算法

将未来近期不用的页换出去

命中率最高，可作为衡量其他替换算法的标准

不现实，只是一种理想算法

　　5. Cache写策略

　　对Cache的写操作，情况比读操作要复杂一些。由于写入Cache时，并没有写入主存，因此就出现Cache和主存数据不一致的情况。

　　如何处理Cache和主存不一致的方法就称为更新策略。

更新策略

思想

优点

缺点

写回法

是指在

有利于省去许多将中间结果写入主存的无谓开销。

需设修改位增加

全写法

在写操作时，将数据同时写入

实现开销小、简单

为了写中间结果浪费了不少时间

　　另外，当写不命中时(也就是写Cache块时，这块早被人替换出去而在Cache中找不到时)是不是要把这块再取回Cache中，有两个解决方法：

　　不按写分配法，就是直接写到主存里，不再把该地址对应的块调回Cache中。

　　按写分配法，就是写到主存，而且把这一块从主存中调入到Cache。

　　一般写回法用按写分配法，全写法则采用不按写分配。


本文关键字: 2020考研计算机

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