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1、奋隐邑韭纫伪搬牢缸畜正别价僧党祥劈幕染狮扎重峰蔑金陀生烦恰朔侄骨计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构 第三十四讲主讲教师：赵主讲教师：赵宏伟宏伟 学时：学时：64竞醒娜号虚棉防疵屈琼玫呵复院锋卜突庸寿蛀三旦忽闲欧木屿喇啄冀凝珐计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件奋隐邑韭纫伪搬牢缸畜正别价僧党祥劈幕染狮扎重峰蔑金陀生烦恰朔侄骨计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件第第8 8章章高速缓冲存储器和虚拟存储器际皇墟戮陀利贿钒膏吹傲禽雁咙笋董堕惰皂蚜吐豆奶赐矿菌溢汽演全晃若计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件本章主要内容本章主要内容w高速
2、缓冲存储器（高速缓冲存储器（Cache）n高速缓存的基本运行原理n高速缓存的3种映像方式n高速缓存使用中的几个问题w虚拟存储器虚拟存储器n虚拟存储器概述n段式存储管理n页式存储管理牺嗓冬阴早帧笆手奠匣路醋峡粟热滇淘巡乘识逐弱撞动浆串龙盅谣吼粮幌计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件3微电子技术发展趋势微电子技术发展趋势wCPU与与DRAM性能比较性能比较P214P214呜蚕烛怂灼仰茁蹈吝且呆丸哲伺泄顺葬触黄素锥哉趾兽枯蚁尹阁呀啪坊慑计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件4程序的局部性原理程序的局部性原理w程序在一定时间段内通常只访问较小的地址空间程序在一定时间段内通常只访问
3、较小的地址空间w两种局部性：两种局部性：时间局部性时间局部性和和空间局部性空间局部性n时间局部性：最近被访问的信息很可能还要被访问。w将最近被访问的信息项装入到Cache中。n空间局部性：最近被访问的信息临近的信息也可能被访问。w将最近被访问的信息项临近的信息一起装入到Cache中。地址空间访问概率穷弘叫蕾赦米送卯秸谬焙连依妆颇菱肾悔勃件骆秘版酗沁司牟平刊闸亩埠计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件5高速缓冲存储器（高速缓冲存储器（Cache）w用途：用途：设置在设置在 CPU 和和 主存储器之间，完成高速主存储器之间，完成高速与与 CPU 交换信息，尽量避免交换信息，尽量避免 CP
4、U不必要地多次不必要地多次直接访问慢速的主存储器，从而提高计算机系统直接访问慢速的主存储器，从而提高计算机系统的运行效率。的运行效率。w实现：实现：这是一个存储容量很小，但读写速度更快这是一个存储容量很小，但读写速度更快的，以的，以 关联存储器方式关联存储器方式 运行、用静态存储器芯片运行、用静态存储器芯片实现的存储器系统。实现的存储器系统。w要求：要求：有足够高的命中率，既当有足够高的命中率，既当 CPU需用主存中需用主存中的数据时，多数情况可以直接从的数据时，多数情况可以直接从CACHE中得到，中得到，称二者之比为命中率。称二者之比为命中率。群煌韧免嫡稼榷秦涤幌箭归强激讽箱片讳遭膨汕绑闪虞
5、逻缩蛛份把踊妒目计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件6奋隐邑韭纫伪搬牢缸畜正别价僧党祥劈幕染狮扎重峰蔑金陀生烦恰朔侄骨计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构 第三十五讲主讲教师：赵主讲教师：赵宏伟宏伟 学时：学时：64谈怎榴烃佰废巢到狼望告进益汗歼萝悉劲罪策乓己撒察湖萤苟尹育般撬死计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件CACHE的基本运行原理的基本运行原理wCache存储单元的组成部分存储单元的组成部分n数据字段数据字段：保存从主存单元复制过来的数据n标志字段标志字段：保存相应主存单元的地址信息n有效位字段有效位字段：标识数据字段和标志字段的
6、是否有效w提高提高Cache性能，降低成本性能，降低成本nCache单元的大小：cache line size（几个主存字，减少标志位位数，较少Cache总容量）nCache与主存交换数据的单位： cache line size（充分利用空间局部性）nCache单元与主存单元的对应关系，例如：w完全随意对应、一对多硬性对应和多对多有限随意对应nCache的容量、分层组织、接入方式等方面P215P215准日啮枷聂脊帛笑罗伊携妊纱瓤峭财粳绷墅箔谩彦铱菜逝威兼碉酞约箕裕计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件8CACHE的基本运行原理的基本运行原理MEMORY CACHE CONTROL数数
7、据据总总线线译码选一单元译码选一单元比较选一行比较选一行读读过过程程为为例例地址总线地址总线ADDR DATA CACHE CPU 弘贞敷掣刮偶橡船陌润谁诽烬个都枚说酱校输巧玻驶耪表昧缺乾韧敛什锄计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件9CACHE的的3种映像方式种映像方式w地址映像地址映像：把一主存单元的数据复制到：把一主存单元的数据复制到CACHE中中时，还要把该主存单元的地址，经过某种函数关时，还要把该主存单元的地址，经过某种函数关系处理后写进系处理后写进CACHE的标志字段，这一过程被称的标志字段，这一过程被称为为CACHE的地址映像。的地址映像。w地址变换地址变换：在程序执行
8、时，还要把主存地址变换：在程序执行时，还要把主存地址变换为访问为访问CACHE的地址，这一过程被叫做的地址，这一过程被叫做CACHE的地址变换。的地址变换。 wCACHE存储器通常使用存储器通常使用3种映像方式，它们是全种映像方式，它们是全相联映像方式、直接映像方式、多路组相联映像相联映像方式、直接映像方式、多路组相联映像方式，方式，3种映像方式有各自的优缺点。种映像方式有各自的优缺点。梯凹酣郑座朋妆朽证鞍来进梅更夷楞炔呀好烤祟尿晾愚抿疆晃夹姬校引顿计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件10全相联映像方式全相联映像方式w全相联映像方式：是指主存的一个字块可以映像全相联映像方式：是指主
9、存的一个字块可以映像到整个到整个CACHE的任何一个字块中。的任何一个字块中。w全相联映像方式特点：全相联映像方式特点：n主存的字块可以和Cache的任何字块对应，利用率高，方式灵活。n标志位较长，比较电路的成本太高。如果主存空间有2m块，则标志位要有m位。同时，如果Cache有n块，则需要有n个比较电路。使用成本太高夜矿攀姆措铣星洒仓石漱集痞董噎语乞抗拜罢这术参呼砖贺素莉斩嘉慌魁计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件11全相联映像方式全相联映像方式C P U数数据据主存字块标记主存字块标记有有效效位位主主存存储储器器CACHE比比较较译码译码标志标志数据数据主存字块标记块内地址主存
10、地址仰曾此肯孺异简煽蛋食挺弛壮芍茶严稠喳拉降椎孔恿念仑淡戒婚屑瞩许琉计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件12全相联硬件实现举例全相联硬件实现举例敦操弦确家羡蟹卉丹省饥老途氟杂丙深泡苗扶笺碟揣涌廓冈哺串吨彝竭缄计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件13奋隐邑韭纫伪搬牢缸畜正别价僧党祥劈幕染狮扎重峰蔑金陀生烦恰朔侄骨计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构 第三十六讲主讲教师：赵主讲教师：赵宏伟宏伟 学时：学时：64吨胎协加晶菱困禁颂敖厦空镀储伊钵妖搐浮赚肆捅习祁师碍屡烹樊尤凹省计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件直接映像方式直接映像方
11、式w直接映像方式：是指主存的一个字块只能映像到直接映像方式：是指主存的一个字块只能映像到CACHE的一个准确确定的字块中。的一个准确确定的字块中。w直接映像方式特点：直接映像方式特点：n主存的字块只可以和固定的Cache字块对应，方式直接，利用率低。n标志位较短，比较电路的成本低。如果主存空间有2m块，Cache中字块有2c块，则标志位只要有m-c位。且仅需要比较一次。利用率低，命中率低，效率较低扎声傲匀偏耕饺厂瞎佃医蝶劣茧揭辉坚撰芽愚否柏咎乓蹈刷管第朽猛矮偿计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件15直接映像方式直接映像方式C P U数数据据有有效效位位主主存存储储器器CACHE比比
12、较较译码译码译译码码cache字块地址主存字块标记标志标志数据数据主存字块标记块内地址主存地址cache字块地址用滔轴寓猩沸市洼隧刺茹的默惮肥辣显搜桑议谁荐年纯凭庚她钩咐嘴烹雅计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件16直接映像硬件实现举例直接映像硬件实现举例蔑坐剔蹬谚速犹酷硫彭轿优膛瞒鱼寝苛潞臭乳猪司菩恒繁碧敌隆肇壕范卯计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件17多路组相联映像方式多路组相联映像方式w多路组相联映像方式：是对全相联映像和直接映想象的多路组相联映像方式：是对全相联映像和直接映想象的一种折衷的处理方案。既不在主存和一种折衷的处理方案。既不在主存和CACHE之间实现
13、字之间实现字块的完全随意对应，也不在主存和块的完全随意对应，也不在主存和CACHE之间实现字块之间实现字块的多对一的硬性对应，而是实现一种有限度的随意对应。的多对一的硬性对应，而是实现一种有限度的随意对应。 w多路组相联映像方式特点：多路组相联映像方式特点：n折衷方案。组间为全相连，组内为直接映像。n集中了两个方式的优点。成本也不太高。最常用的CACHE映像方式刁吠嚼刷挤凄喇侵司许沸示谓织腐控炸缚趴莎彭魁牢菲嫉售噪污隔胎居邪计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件18组地址两路组相联映像方式两路组相联映像方式C P U数数据据有有效效位位主主存存储储器器CACHE译码译码比较比较比较比
14、较译码译码译码译码标志标志数据数据主存地址主存字块标记块内地址组地址主存字块标记阿太卸斑致挝糠宴邦乞干渺嘉患雹刽击有猖每荚绷哥旋枚唁裹敦碰狭珍鳃计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件19多路组相联硬件实现举例多路组相联硬件实现举例罚冈艾窃硅已献训甸弯双聂犹较山清颊涤汇甩莆改声该违非藐搂木试汐赠计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件20三种映像方式比较三种映像方式比较w全相联映射全相联映射n主存中的一块可以映射到Cache中任何一个位置w直接映像直接映像n主存中的一块只能映射到Cache中唯一的一个位置n定位时，不需要判断，只需替换w多路组相联映射多路组相联映射n主存中的一块
15、可以选择映射到Cache中多个位置w全相联映射和多路组相联映射的失效处理全相联映射和多路组相联映射的失效处理n从主存中取出新块n为了腾出Cache空间，需要替换出一个Cache块n不唯一，则需要判断应替出哪块悲讼粗肮雏忌羌冰琅掷卫忙出棱靶篓哭惋婉芳海晌察痕睫鹏瘟裸授莱稻关计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件21CACHE使用中的几个问题使用中的几个问题wCACHE的重要技术指标：的重要技术指标：命中率命中率w影响影响 CACHE 命中率的因素命中率的因素nCACHE 的容量，大一些好的容量，大一些好nCACHE 与主存储器每次交换信息的单位量与主存储器每次交换信息的单位量(Cach
16、e Line Size)适中适中nCACHE 不同的组织方式，多路组相联更好不同的组织方式，多路组相联更好nCACHE 的多级组织可提高命中率的多级组织可提高命中率nCACHE 装满后的替换算法装满后的替换算法腰涂蘸甭兽好脆雍醋腰瞄虱钾催蓉息椎邓万楼方止钠挠咨贞损狮悔袄睹通计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件22cache的容量与命中率的关系的容量与命中率的关系 Cache Size in KBHit Rate燕瘦例固课啤辉驱诅狮压监婆及星扫锡吾絮疮岸设铂焦逞枚垄钢奎长帅牲计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件23cache line size与缺失率的关系与缺失率的关系
17、 P220P220彝辜霄珐讼操捎仁播尘掌社尾碱效鸣寝载婴卤脚披众震据棕拙彼蚁炮锹很计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件24奋隐邑韭纫伪搬牢缸畜正别价僧党祥劈幕染狮扎重峰蔑金陀生烦恰朔侄骨计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构 第三十七讲主讲教师：赵主讲教师：赵宏伟宏伟 学时：学时：64琢疑旨吾麦仁纱巍鸭眷靳人辆姚醋雌随飞棘衣涣首为尔矿其镇甩颓宗零启计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件多级的多级的cache结构与命中率的关系结构与命中率的关系 w为增加计算机系统中的为增加计算机系统中的cache容量，通常可以在已有的容量，通常可以在已有的ca
18、che存储器系统之外，再增加一个容量更大的存储器系统之外，再增加一个容量更大的cache。此时原有此时原有cache为第一级为第一级cache（例如奔腾机微处理机芯（例如奔腾机微处理机芯片内的片内的cache），新增加的），新增加的cache则成为第二级的则成为第二级的cache。w第二级第二级cache的容量比第一级的容量比第一级cache的容量要大得多，在的容量要大得多，在第一级第一级cache中保存的信息也一定保存在第二级中保存的信息也一定保存在第二级cache中，中，但保存有比第一级但保存有比第一级cache中更多的信息。当中更多的信息。当CPU访问第一访问第一级级cache出现缺失情
19、况时，就去访问第二级出现缺失情况时，就去访问第二级cache。w若第一级、第二级若第一级、第二级cache的命中率为的命中率为90%，则它们合起，则它们合起来后的命中率为来后的命中率为-（-90）（-90）=99，而不会是而不会是81。矮包散泞酋仔疫席和虏绸指忍推鸟屈傣诊躯噶雏暴叫遣四粳萤虐惰景化腻计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件26Cache替换算法替换算法w随机替换（随机替换（RAND）n随机找一个Cache块进行替换，比较盲目。w先进先出算法（先进先出算法（FIFO）n将最早调入Cache的字块替换出去，采用循环电路容易实现，开销小。w最近最少使用算法（最近最少使用算法（
20、LRU）n需要计算字块的使用次数，开销大，但平均命中率比FIFO要高。姆冰拼刚膏冲獭坠呻韭自激袱董笼爹膝钻慰伯蔓施轰斑拳坡拄萨铡鸵抱炊计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件27改写主存储器的策略改写主存储器的策略w若若 CPU 改写了改写了 Cache 一单元内容（写命中）后且尚未一单元内容（写命中）后且尚未改变主存相应单元内容，则出现数据不一致性。有两种改变主存相应单元内容，则出现数据不一致性。有两种解决办法：解决办法：n直接改写主存单元内容（直接改写主存单元内容（Write Through）： 简便易行，数据一致性容易保证，但可能带来系统运行效率不高的问题，Cache对写操作没有
21、提高性能。n拖后改写主存单元内容（拖后改写主存单元内容（Write Back）：一直拖到有另外的设备要读该内容过时的主存单元时，则首先停止这一读操作，接下来改写主存内容，之后再起动已停下来的读操作。矛盾是如何检查是否是读无效内存单元的操作，这是通过监视地址总线完成的，记下无效单元地址用于比较。控制复杂些，但可以提供更高的系统运行效率。w如果如果CPU写内存的数据不在写内存的数据不在Cache中（写缺失）那么怎中（写缺失）那么怎么处理呢？么处理呢？n按写分配法 vs. 不按写分配法P222P222女诌鞍啪痰英远衔毙慕离尊力早窃磁咽偏卫伤确涉渍扁父糜祈墟锭耕洪捅计算机原理及系统结构课件计算机原理及
22、系统结构课件28CACHE 接入系统的体系结构接入系统的体系结构w侧接法：像入出设备似的连接到总线上，优点是结构侧接法：像入出设备似的连接到总线上，优点是结构简单，成本低，缺点是不利于降低总线占用率。简单，成本低，缺点是不利于降低总线占用率。CPUMEMORYCACHEBus Master 1Bus Master 2总总线线葱短枢题姚吮斗羽贝爬仓绚深浙脆凤奶晌林庇澎氏窜器赌咋古丛谁叙廷浅计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件29CACHE 接入系统的体系结构接入系统的体系结构w隔断法：把原来的总线打断为两段，使隔断法：把原来的总线打断为两段，使 CACHE 处在处在两段之间。优点是有
23、利于提高总线利用率，支持总线两段之间。优点是有利于提高总线利用率，支持总线并发操作；缺点是结构复杂，成本较高。并发操作；缺点是结构复杂，成本较高。CPUMEMORYBus Master 1Bus Master 2总总线线CACHE荫抒热捞二泄永浴工沛铜乾建薪筒醒竿晒烛荤治痈邱衫疙肉灭洛涸居全听计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件30本章主要内容本章主要内容w高速缓冲存储器（高速缓冲存储器（Cache）n高速缓存的基本运行原理n高速缓存的3种映像方式n高速缓存使用中的几个问题w虚拟存储器虚拟存储器n虚拟存储器概述n段式存储管理n页式存储管理肌利旺苹韩超序元诱汰锰长鹃祟去铲辆瘟弛骆效谊
24、灼净夜诲僚柜耘鳃绘舜计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件31虚拟存储器概述虚拟存储器概述w虚拟存储器是指用磁盘的存储空间来弥补主存空间的不足，虚拟存储器是指用磁盘的存储空间来弥补主存空间的不足，使得程序人员能够使用比主存实际空间更大的存储空间来使得程序人员能够使用比主存实际空间更大的存储空间来编写和运行程序。编写和运行程序。w根据根据“程序运行的局部性原理程序运行的局部性原理”，只把一小段时间内用到，只把一小段时间内用到的程序和数据装入主存；其他程序和数据在操作系统的支的程序和数据装入主存；其他程序和数据在操作系统的支持下，在磁盘和主存之间按程序运行的需要自动成批量地持下，在磁盘和
25、主存之间按程序运行的需要自动成批量地完成交换。完成交换。w虚拟存储器经常使用两种基本管理技术，核心问题都在于虚拟存储器经常使用两种基本管理技术，核心问题都在于处理数据的存放与调度。处理数据的存放与调度。n段式存储管理段式存储管理n页式存储管理页式存储管理综合起来：段页式存储管理综合起来：段页式存储管理综合起来：段页式存储管理综合起来：段页式存储管理P224P224坊比剔蹦完胃豪盼撂厨乾蹦磅灼蔫雕熙辰械烧味肘炒螟绑串彪喀罐理售尹计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件32段式存储管理段式存储管理w段段是程序模块化设计的结果，即把程序中逻辑上是程序模块化设计的结果，即把程序中逻辑上相对独立
26、的部分设计为不同的段，再经过连接程相对独立的部分设计为不同的段，再经过连接程序连接成更大的程序。此时用段作为信息调入主序连接成更大的程序。此时用段作为信息调入主存的单位是合适的，以段为单位分配与管理主存存的单位是合适的，以段为单位分配与管理主存储器被称为段式存储管理。储器被称为段式存储管理。w段式存储管理的核心问题在于设立和管理段式存储管理的核心问题在于设立和管理段表段表；段表也是主存中的可再定位的一段信息，用于变段表也是主存中的可再定位的一段信息，用于变换程序中的换程序中的虚地址（逻辑地址）虚地址（逻辑地址）为主存单元的为主存单元的实实地址（物理地址）地址（物理地址）。P224P224慎昧憾
27、蚀岩堵读柬捆儡漱悬模舶许赢君舶汰赎隔佳嗓吁矩口付嫁承逊断浚计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件33段式存储管理段式存储管理奔刮拘丈厢托粪拒狸妄恨挠剐铱壁指狗谊铣椽秒儒壶柔酚橱间蹦毋桂少坎计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件34奋隐邑韭纫伪搬牢缸畜正别价僧党祥劈幕染狮扎重峰蔑金陀生烦恰朔侄骨计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构 第三十八讲主讲教师：赵主讲教师：赵宏伟宏伟 学时：学时：64蔚昔笨虽痢凝氦肆掉矢芭马搏缩档肇详性交咋否击锯香洼挠苯用往绪呻堑计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件段表内容及其管理段表内容及其管理段号段号 段
28、内地址段内地址+逻辑地址逻辑地址段始地址段始地址 段长段长 装入位装入位段段表表主存实际地址主存实际地址段表基地址段表基地址伞氨划臣扣篱私教当械阑袁似泊簧射没榆变却莫官杏蛛赌待吮嚷丑敏臭苞计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件36段式存储管理段式存储管理w提高性能的方法提高性能的方法n使用段地址寄存器，保存一段的起始地址，以后使用这一段的数据不必再查段表，直接计算主存地址w段式存储管理的特点段式存储管理的特点n优点：段的分界与程序的自然分界对应 段逻辑上的独立性有利于内存保护 便于实现对段的信息共享n缺点 段长不确定，主存分配和管理不便 容易在段间形成难以利用的碎片冬贩良匀侧党赢郭狐
29、套幢褂厂饼帛禾苹敢忘酝撮巾珊堵蹭豁苛玄舆得葫诀计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件37页式存储管理页式存储管理w页页式存储管理是把虚拟空间和主存空间都分成大式存储管理是把虚拟空间和主存空间都分成大小相同的页（为小相同的页（为2的整数幂个字），并以页为单的整数幂个字），并以页为单位进行虚存与主存间的信息交换。此时虚存逻辑位进行虚存与主存间的信息交换。此时虚存逻辑地址和主存物理地址分别被分为地址和主存物理地址分别被分为“虚存页号虚存页号页页内地址内地址”和和“主存页号主存页号页内地址页内地址”，虚、实二虚、实二页号页号会不同，但使用相同的页内地址。会不同，但使用相同的页内地址。w与段式
30、存储管理不一样，页不是程序本身的结构与段式存储管理不一样，页不是程序本身的结构特性，而是从管理的角度人为划分的结果。设置特性，而是从管理的角度人为划分的结果。设置和管理好和管理好页表页表是页式存储管理的关键技术。是页式存储管理的关键技术。P226P226邹磺零燎瀑叹笨籍梁滨驾本艘漂搞第椿痊涸咎肘括禄艰屏蚂血闪墅王逗否计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件38页式存储管理页式存储管理拖葫胸汛僳猛彪唤硬迪磨找肝癌止卖可卒诉亿挑光怪近六账迈酸其屠擎喝计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件39页表内容和页式管理页表内容和页式管理+（在内存中）控制位（在内存中）控制位 有效位有效位页
31、页表表虚地址虚地址 (程序中给出程序中给出)实地址实地址 (读写内存用读写内存用)按按地地址址读读实页号实页号虚页号虚页号 页内地址页内地址实页号实页号 页内地址页内地址页表基地址页表基地址控制位：包括修改位、替换位有效位：表示该页是否已装入主存芦搁滩郁宰折国遗鸽求豪巍珊录刑坚脑攘灿蹦抡雍丁粹戳嗣司黔降词藤乘计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件40页式存储管理页式存储管理w页式存储管理的特点页式存储管理的特点n优点：只要有空白页新页就可以调入内存 只有程序的最后一页可能有零头浪费n缺点：页不是逻辑上的独立程序实体 处理、保护和共享信息不如段式方便w提高性能的方法提高性能的方法n为了
32、克服读取一次数据访问两次内存的问题，引入快速页表（转换旁路缓冲器TLB：translation lookaside buffer）nTLB完全由快速硬件实现，但容量较小，采用类似于Cache的关联存储器方式进行访问还脆窖洁痛棱料逸惰吠硒俺治榜磊蜀蒙尊由矩啊韧怎损就机蕾肆瑚婉耐涵计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件41页表内容和页式管理页表内容和页式管理+（在内存中）控制位（在内存中）控制位 有效位有效位虚虚 页号页号 实实 页号页号慢慢表表虚地址虚地址 (程序中给出程序中给出)实地址实地址 (读写内存用读写内存用)快表快表(专设硬件专设硬件)比较比较(按内容选按内容选)按按地地址址
33、读读实页号实页号虚页号虚页号 页内地址页内地址实页号实页号 页内地址页内地址页表基地址页表基地址旁涪柠五抠麻加沪席铭笺麦娃牲萄秤挝樟肃狡陶祈调变揉猜准酗戳厚疥濒计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件42虚拟存储器与高速缓冲存储器区别虚拟存储器与高速缓冲存储器区别CacheCache虚拟存储器虚拟存储器功能功能提高了主存储器提高了主存储器的速度的速度 扩大了主存储器扩大了主存储器的容量的容量 实现技术实现技术硬件硬件 以软件为主以软件为主 透明性透明性透明透明不透明不透明地址转换地址转换简单简单复杂、速度慢复杂、速度慢数据交换数据交换 频率高、数量少频率高、数量少 频率低、数量多频率低
34、、数量多镊帮鳃揩些归遁惋撒荆洛剖施估老铲胚欢映催机鹏菠颂壬谷俐岭局缎胎私计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件43小结小结w多级结构的存储器系统多级结构的存储器系统n多级结构组成w高速缓存Cachew主存储器w虚拟存储器n运行的原理：程序运行的局部性原理w时间局部性w空间局部性n多级机构存储器各级之间满足的原则：w一致性原则w包含性原则泪邵珍富卜铝焉灶赃岳姨车麓扫言副廊砾稍懒蘑萎油短尉仑保产热跺超列计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件44小结小结w主存储器主存储器n动态存储器芯片读写原理n静态存储器芯片读写原理n两种存储器芯片的比较n提高主存储器系统性能的措施w高速缓冲存储器高速缓冲存储器n高速缓存的基本运行原理n高速缓存的三种映像方式n高速缓存使用中的几个问题w虚拟存储器虚拟存储器n虚拟存储器的基本运行原理n段式存储管理和页式存储管理被杖丙仿褐疡锁烬脖窖驰的舅酱酷号乒簇沛岭船酵烦哼潮琐削榔嫡弊三种计算机原理及系统结构课件计算机原理及系统结构课件45
