多级结构的存储器系统课件

第7章多级结构的存储器系统7.1存储器系统概述72主存部件的组成与设计73外存储器设备与磁盘阵列技术7.4高速缓冲存储器75虚拟存储器概述第7章多级结构的存储器系统11、存储器述存储器的作用计算机中用来存放程序和数据的部件,是冯诺依曼结构计算机的重要组成部分。在现代计算机中,存储器处于全机的中心地位。主存储器存放当前正在执行的程序和数据,CPU从中读取指令和存取数据;2.随着I0设备的增加,数据传输速度加快,DMA技术和I0通道技术广泛使用,直接在存储器和10设备间传送数据;共享存储器的多处理机的出现,需要利用存储器存放共享的数据,实现处理机间通信1、存储器述2对存储器系统的要求存储器系统的设计目标尽可的快的存取速度◆应能基本满足cPU对数据的要求尽可能大的存储空◆可以满足程序对存储空间的要求尽可能低的单位成本:◆(价格/位)应在用户能够承受范围内对存储器系统的要求3CPUBDRAM性能比1000CPU6¤60%A軍"f100cPU妊屁再蔑置0eA直6¤50%10dfaEDA连6¤9%DRAMCPUBDRAM性能比4计算机硬件系统的组成控制器运算器高速缓存入出接输入设备主存储器虚拟存储和一输出设备总线计算机硬件系统的组成5存储器为中心的计算机结构框囹控制器数据计算输入设备存储器输出设备程序结果运算器存储器为中心的计算机结构框囹6多級结构存储器系统实现存储器系统的多个目标采用多级结构的存储器系统基本思想选用生产与运行成本不同的、存储容量不同的、读写速度不同的多种存储介质,组成个统一的存储器系统,使每种介质都处于不同的地位,发挥不同的作用,充分发挥各自在速度、容量、成本方面的优势,从而达到最优性能价格比,以满足使用要求。多級结构存储器系统7多級结构存储器系统典型多级存储器系统的层次使用容量较小但速度最快的SRAM芯片组成高速缓存存储器CACHE;使用容量较大速度适中的DRAM芯片组成主存储器MAINMEMORY;使用容量特大但速度较慢的磁盘设备构成虚拟存储器VIRTUALMEMORYCPU存主存上辅助硬件辅助软、硬件缓存-主存层次主存辅存层次三级存储系统多級结构存储器系统8现代计算机中的存储屡次利用程序运行的局部性原理以最低廉的价格提供尽可能大的存储空间以最快速的技术实现高速存储访问处理器二级存储(磁盘(DRAM)(SRAMD速度(ns):1sIOs100s10,000,000s容量bytes):100Ms现代计算机中的存储屡次9程库行的局部惟原理什么是程序运行的局部性原理?是指cPU对存储器中程序和数据的访问,在一小段时间内,总是集中在一小块存储空间。程序运行的局部性原理表现方面时间方面:在一小段时间内,最近被访问过的程序和数据很可能再次被访问,例如:程序循环空间方面:在空间上这些被访问的程序和数据往往集中在一小片存储区,例如:数组存放指令执行顺序方面:在访问顺序上,指令顺序执行比转移执行的可能性大(大约5:1)程库行的局部惟原理10多级结构的存储器系统课件11多级结构的存储器系统课件12多级结构的存储器系统课件13多级结构的存储器系统课件14多级结构的存储器系统课件15多级结构的存储器系统课件16多级结构的存储器系统课件17多级结构的存储器系统课件18多级结构的存储器系统课件19多级结构的存储器系统课件20多级结构的存储器系统课件21多级结构的存储器系统课件22多级结构的存储器系统课件23多级结构的存储器系统课件24多级结构的存储器系统课件25多级结构的存储器系统课件26多级结构的存储器系统课件27多级结构的存储器系统课件28多级结构的存储器系统课件29多级结构的存储器系统课件30多级结构的存储器系统课件31多级结构的存储器系统课件32多级结构的存储器系统课件33多级结构的存储器系统课件34多级结构的存储器系统课件35多级结构的存储器系统课件36多级结构的存储器系统课件37多级结构的存储器系统课件38多级结构的存储器系统课件39多级结构的存储器系统课件40多级结构的存储器系统课件41多级结构的存储器系统课件42多级结构的存储器系统课件43多级结构的存储器系统课件44多级结构的存储器系统课件45多级结构的存储器系统课件46多级结构的存储器系统课件47多级结构的存储器系统课件48多级结构的存储器系统课件49多级结构的存储器系统课件50多级结构的存储器系统课件51多级结构的存储器系统课件52多级结构的存储器系统课件53多级结构的存储器系统课件54多级结构的存储器系统课件55多级结构的存储器系统课件56多级结构的存储器系统课件57多级结构的存储器系统课件58多级结构的存储器系统课件59多级结构的存储器系统课件60多级结构的存储器系统课件61多级结构的存储器系统课件62多级结构的存储器系统课件63多级结构的存储器系统课件64多级结构的存储器系统课件65多级结构的存储器系统课件66多级结构的存储器系统课件67多级结构的存储器系统课件68多级结构的存储器系统课件69多级结构的存储器系统课件70多级结构的存储器系统课件71多级结构的存储器系统课件72多级结构的存储器系统课件73多级结构的存储器系统课件74多级结构的存储器系统课件75多级结构的存储器系统课件76第7章多级结构的存储器系统7.1存储器系统概述72主存部件的组成与设计73外存储器设备与磁盘阵列技术7.4高速缓冲存储器75虚拟存储器概述第7章多级结构的存储器系统771、存储器述存储器的作用计算机中用来存放程序和数据的部件,是冯诺依曼结构计算机的重要组成部分。在现代计算机中,存储器处于全机的中心地位。主存储器存放当前正在执行的程序和数据,CPU从中读取指令和存取数据;2.随着I0设备的增加,数据传输速度加快,DMA技术和I0通道技术广泛使用,直接在存储器和10设备间传送数据;共享存储器的多处理机的出现,需要利用存储器存放共享的数据,实现处理机间通信1、存储器述78对存储器系统的要求存储器系统的设计目标尽可的快的存取速度◆应能基本满足cPU对数据的要求尽可能大的存储空◆可以满足程序对存储空间的要求尽可能低的单位成本:◆(价格/位)应在用户能够承受范围内对存储器系统的要求79CPUBDRAM性能比1000CPU6¤60%A軍"f100cPU妊屁再蔑置0eA直6¤50%10dfaEDA连6¤9%DRAMCPUBDRAM性能比80计算机硬件系统的组成控制器运算器高速缓存入出接输入设备主存储器虚拟存储和一输出设备总线计算机硬件系统的组成81存储器为中心的计算机结构框囹控制器数据计算输入设备存储器输出设备程序结果运算器存储器为中心的计算机结构框囹82多級结构存储器系统实现存储器系统的多个目标采用多级结构的存储器系统基本思想选用生产与运行成本不同的、存储容量不同的、读写速度不同的多种存储介质,组成个统一的存储器系统,使每种介质都处于不同的地位,发挥不同的作用,充分发挥各自在速度、容量、成本方面的优势,从而达到最优性能价格比,以满足使用要求。多級结构存储器系统83多級结构存储器系统典型多级存储器系统的层次使用容量较小但速度最快的SRAM芯片组成高速缓存存储器CACHE;使用容量较大速度适中的DRAM芯片组成主存储器MAINMEMORY;使用容量特大但速度较慢的磁盘设备构成虚拟存储器VIRTUALMEMORYCPU存主存上辅助硬件辅助软、硬件缓存-主存层次主存辅存层次三级存储系统多級结构存储器系统84现代计算机中的存储屡次利用程序运行的局部性原理以最低廉的价格提供尽可能大的存储空间以最快速的技术实现高速存储访问处理器二级存储(磁盘(DRAM)(SRAMD速度(ns):1sIOs100s10,000,000s容量bytes):100Ms现代计算机中的存储屡次85程库行的局部惟原理什么是程序运行的局部性原理?是指cPU对存储器中程序和数据的访问,在一小段时间内,总是集中在一小块存储空间。程序运行的局部性原理表现方面时间方面:在一小段时间内,最近被访问过的程序和数据很可能再次被访问,例如:程序循环空间方面:在空间上这些被访问的程序和数据往往集中在一小片存储区,例如:数组存放指令执行顺序方面:在访问顺序上,指令顺序执行比转移执行的可能性大(大约5:1)程库行的局部惟原理86多级结构的存储器系统课件87多级结构的存储器系统课件88多级结构的存储器系统课件89多级结构的存储器系统课件90多级结构的存储器系统课件91多级结构的存储器系统课件92多级结构的存储器系统课件93多级结构的存储器系统课件94多级结构的存储器系统课件95多级结构的存储器系统课件96多级结构的存储器系统课件97多级结构的存储器系统课件98多级结构的存储器系统课件99多级结构的存储器系统课件100多级结构的存储器系统课件101多级结构的存储器系统课件102多级结构的存储器系统课件103多级结构的存储器系统课件104多级结构的存储器系统课件105多级结构的存储器系统课件106多级结构的存储器系统课件107多级结构的存储器系统课件108多级结构的存储器系统课件109多级结构的存储器系统课件110多级结构的存储器系统课件111多级结构的存储器系统课件112多级结构的存储器系统课件113多级结构的存储器系统课件114多级结构的存储器系统课件115多级结构的存储器系统课件116多级结构的存储器系统课件117多级结构的存储器系统课件118多级结构的存储器系统课件119多级结构的存储器系统课件120多级结构的存储器系统课件121多级结构的存储器系统课件122多级结构的存储器系统课件123多级结构的存储器系统课件124多级结构的存储器系统课件125多级结构的存储器系统课件126多级结构的存储器系统课件127多级结构的存储器系统课件128多级结构的存储器系统课件129多级结构的存储器系统课件130多级结构的存储器系统课件131多级结构的存储器系统课件132多级结构的存储器系统课件133多级结构的存储器系统课件134多级结构的存储器系统课件135多级结构的存储器系统课件136多级结构的存储器系统课件137多级结构的存储器系