2.28CACHE，虚拟存储器

news2024/11/28 16:45:00

主存储器,简称主存。CPU可以直接随机地对其进行访问，也可以和高速缓存器及辅助存储器交换数据。
2> 辅助存储器,简称辅存，不能与CPU直接相连，用来存放当前暂时不用的程序和数据
3> 高速缓冲存储器,位于主存和CPU之间，用来存放正在执行的程序段和数据
随机存储器（RAM）。存储器的任何一个存储单元的内容都可以随机存取，而且存取时间与存取单元的物理位置无关，主要用作主存或高速缓冲存储器。

2> 只读存储器（ROM）。存储器的内容只能随机读出而不能写入。。即使断电，内容也不会丢失。

3> 串行访问存储器。对存储单元进行读/写操作时，需按其物理位置的先后顺序寻址，包括顺序存取存储器（如磁带）与直接存取存储器（如磁盘）。

位扩展是地址线占用，然后扩展每位的字节，即接到数据总线上进行利用

字扩展是地址线没用完，然后把地址线进行译码器去选，可以扩充容量

位扩展扩展的是单价，字扩展扩展的是数量

1K是2^10,那么2k就是2^11

片选线就是去选哪个芯片进行操作，程序分为两种，一种是系统程序区，另一种是用户程序区，选用不同的芯片，一般系统CPU地址线数量大于芯片要求的数量，因为要实现片选，也是字扩展

主存与CPU连接，外存（辅存）不与CPU连接

这个就是算完后，系统程序区的大小比用户程序区大，所以分配给系统程序区的地址线数量就多，ROM芯片的大小也就大。一整个主存存储系统与用户，分别用RAM与ROM进行存储，然后就是CPU与这一些列芯片进行连接（这一系列芯片就是主存）。

主存地址物理上是在不同芯片的，可能是不连续的。但逻辑地址是连续的

这个就是说主存逻辑地址上是连续的一片，即6000H~6BFFH，但是划分为系统程序区以及用户程序区，用不同的芯片进行存储。对于CPU的地址线，有一些地址线通过译码驱动部分电路（即译码器）来进行对芯片片选，译码器还需要MREQ来进行使能访问，一共用三个芯片。

以上是说那一系列芯片构成一个主存，逻辑指令地址在一个主存上连续，可能在不同芯片不连续，但不影响。而多体并行存储器是说逻辑地址连续，但是是在不同的主存上的（不管主存内是怎么实现的），插了多个主存条后，进行编址有高位和低位，低位的话就是连续的逻辑地址访问的是不同的主存条，高位的话就不是，因此低位的话可以加快存储周期，而高位的话只是单纯的扩展内存容量。存储周期就是包含写以及恢复，如果低位的话，逻辑上的连续就可以实现存储周期等于写

交叉存储器实际上是一种模块式的存储器，它能并行执行多个独立的读/写操作。

主存地址大小是256MB，1M是2^20,256=2^8，所以主存一共需要28位二进制，由于CACHE行长为64B，CHCHE里要记录主存字块标记，所以主存的字块标记有6位

段页式虚拟存储器

把程序按逻辑结构分段，每段再划分为固定大小的页，
主存空间也划分为大小相等的页，
程序对主存的调入、调出仍以页为基本传送单位。
每个程序对应一个段表，每段对应一个页表
虚拟地址：段号+段内页号+页内地址

存储器的层次结构主要体现在 Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。
Cache-主存层次在存储系统中主要 对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于 Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。
主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器的容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。
综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。
主存与 Cache之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存与辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现，即将主存与辅存的一部分通过软/硬结合的技术组成虚拟存储器，程序员可用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）编程，当程序运行时，再由软/硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此，这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。

存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次操作的时间；而存取周期不仅包含操作时间，而且包含操作后线路的恢复时间，即存取周期=存取时间+恢复时间。

页面不能设置得过大，也不能设置得过小。因为页面太小时，平均页内剩余空间较少，可节省存储空间，但会使得页表增大，而且页面太小时不能充分利用访存的空间局部性来提高命中率；页面太大时，可减少页表空间，但平均页内剩余空间较大，会浪费较多存储空间，页面太大还会使页面调入/调出的时间较长

发生取指令 Cache缺失的处理过程是什么？

1)程序计数器恢复当前指令的值。
2)对主存进行读的操作。
3)将读入的指令写入 Cache中，更改有效位和标记位。
4)重新执行当前指令。