层次结构的存储器.doc
计计计计 计计计计计计计算机成与:第七章次构的存器
7.1概述
局部性原理:局部性,空局部性计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计:存信息的最小元
命中率,缺失率,命中,缺失失计计计计计计计7.2高速存基知计计计计计计
一个很的高速存:理器的计计计计计计计计计计计计计计次求是每
一个独的字而计计计计计计计计计计计计计计计计计个信息也是由一个独的字成。每直接映像高速存:计计计
一个有效位,原内存地址的高位作位,地位计计计计计计计
就是高速存地址计计计计
P314计:
指令出一个字,计计计计计计计32位,01两位表示字偏移,计计计计
再往上的位表示高速存的地址,再往上是位。计计计计计计计计计计计计计计告存中有一位位。计计计计计计计计计计计计
计计计计计算的大小P315例计
计计计计计计计计计计计计计计大的高速存能更好的利用空局部
性,从而降低缺失率。
计计计计计计计计计计计计计太大了也不好,因太大高速存中的
数就少了,一个可能在被多次之计计计计计计计计计计计计计计前就要替出去,另一方面,太大的,计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计中的空局部性降低。
计计计计计计计计计计计计计太大使缺失失增加。以至于使缺失
失的上升超了缺失率的降低。计计计计计计计计计
7.2.2高速存缺失理计计计计计计
高速存缺失的理是由两部分共同计计计计计计计计计计计计计计完成的:理器的控制部件,以及一个计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计行初始化主存和重新填充高速存的独立的控制器。先指令缺失流水如何理:计计计计计计计计计计计计计计计
停止理器工作,从存器取出数据计计计计计计计计计计计计计计放入高速存,重新到高速存中取指令。计计计计计计计计计计计计计计计计7.2.3写操作理计计
写通:使写的候保持主存和存一致计计计计计计计计计计计计计计计计但是,方法性能不好,因计计计计计计计计计次写都要把数每据写入主存。
写冲:当一个数据在等待被写入计计计计计计计计计计计计计计
主存,先把它存放在写冲里。理计计计计计计计计计计计计计计计器工作,当数据写入主存完成后,写冲里就清空。计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计写回:写操作只更新高速存中的,当计计计计计计计计计计计计计高速存被替才将修改的写入底计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计存器的策略。
7.2.4
P319:一个高速存的例子:内置计计计计计计计计FastMATH计理器7.2.5计计计计计计计计计计支持高速存的存器系
增加存器到高速存的,就可以使计计计计计计计计计计计计计计计用大的,同缺失失保持小。计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计理器通与主存相,的速度影响
了缺失失。的周期一般是理器的计计计计计计计计计计计计计计计计计10倍左右。存器系的三:计计计计计计计计计计
1.存器是一个字计计计计计计计
2.加存器和计计计计计计计
3.加存器而不增加互度计计计计计计计计计计计计计计
第三方式用到交叉存取:把一个地计计计计计计计计计计计计计计
址到多个段,允它同。但是计计计计计计计计计计计计计计计计计因没有增加,因此送的候要一个一个的。计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计7.2.6小计
7.3高速存性能的估计计计计计计计
改高速存性能的两不同技:计计计计计计计计计计计计计计计
1.通减少存器不同争高速存中计计计计计计计计计计计计计计计计
同一元的可能性来降低缺失率。计计计计计计计计计计计计计
2.在次构中加一个助次来减少计计计计计计计计计计计计计计计
缺失失，多高速存,。计计计计计计计计计计计
计计计计计计计计停的周期数=度的次数*计缺失率*计计计缺失失写回机制也会生附加停。计计计计计计计
7.3.1通更灵活的定位方式来减少高速存缺失计计计计计计计计计计计计计计计计计计计直接映射:存器中的一个只能放到高计计计计计计计计计计计计速存中的一个位置计计计计计计计计
全相:可以放在高速存中任何位置计计计计计计计计计计计计计计计计
计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计相:个可以放在固定数量，至少两个,的位置上每全相只适用于数少的高速冲。计计计计计计计计计计计计计计计
每个有计计n个位置可放的相高速冲称计计计计计计计计计n路相高计计计计速冲。计计计
一个n路相高速存由多构成,计计计计计计计计计计计计计计计计计计个中有每n个。计计存器个由下域到高速存中惟计计计计计计计计计计计计计计计计每一的,并可以放在此中任何一的位置上。计计计计计计计计计计计计计计计计计计计在的候,中的所有的。计计计计计计计计计计计计计计计计计计
提高度点是降低缺失率,缺点是增加了命中。计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计P327例计
7.3.2在高速存中行址计计计计计计计计
计计计相的cache中,被中的里计计计计计计计计计计计一的都要每
被,以判断是否和来自理器的地址相匹配。计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计度增加一倍,就会使得下减少一位,每
增加一位。
一个相的计计计计cache的包括外的比器以计计计计计计计计计计计及由于那些不可避免的里的数据行比计计计计计计计计计计计和而生的延。计计计计计计计计计
计计计什cache,取决于缺失的代价和的代价的计计计计计计计计计衡。
P329例计
P330计
7.3.3替的计计计计计
最近最少使用法，LRU,:被替的是最久没计计计计计计计有被用的。计计计计
计计计计计计度提高,LRU也就困些。计计计
7.3.4使用多存减少缺失失计计计计计计计计计
第一计cache致力于减少命中,容量小,容量也小计计计计计计计计计计计计第二计cache致力于降低缺失率,大,容量也大计计计计计计计计P332快速排序和冒泡排序的例子明,程序的计计计计计计计行效率也与体系构有。计计计计计
局部缺失率
全局缺失率
7.3.5小计 P334
本计计计计计计计计计计计计计计计计计三个:高速存的性能,利用
相降低缺失率,利用多计计计计计计计计计计计cache计计计计构降低缺失失。一个程序的周期数计计计计计=计理器周期+存器停周期。计计计计计计计当理器速度快,存器停周期的影响也相增加。计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计计
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