|  RSS订阅  |  加入收藏

[软考]计算机系统基础——存储系统

计算机存储系统包括:CPU内部通用寄存器、Cache、主存储器、联机磁盘存储器、脱机光盘/磁盘存储器。
摘要

内存编址:存储器由一块块的空间(存储单元)组成,为了方便寻找到每一块空间,我们需要对每一个空间进行标识。

内存容量:存储器的大小。内存容量=每个芯片容量*芯片个数。每个芯片容量=一个地址代表的容量*编址总数。

数据总线:计算机一次处理n位的数据,则数据总线的长度为n。注意的是,数据总线的长度并不一定代表一个地址的长度。

字:和数据总线紧密相关。数据总线有几位,则一个字就有多少位组成。如64位计算机,表示一次可以处理64位数据,则1个字就是64位。

地址总线:假如需要n位二进制数来表示所有的地址,则地址总线的个数为n。

Cache:在CPU的所有操作中,访问内存是最频繁的操作。由于一般微机中的主存储器的工作速度比CPU低一个数量级,加上CPU的所有访问都要通过总线这个瓶颈,所以缩短存储器的访问时间是提高计算机速度的关键。采用在CPU喝内存之间加高速缓冲存储器cache的办法较好的解决的这一问题。简单来说cache是为了解决高速运行的CPU和主存储器之间速度不匹配的问题。

未标题-1.jpg

未标题-2.jpg

未标题-3.jpg

cache的性能:CPU在访问内存时,首先判断所要访问的内容是否在cache中,如果在,就成为“命中”,此时CPU直接从cache中调用该内容;否则就成为“不命中”,CPU只好去内存中调用所需的子程序或指令了。CPU不但可以直接从cache中读出内容,也可以直接往其中写入内容。由于cache的存取速度相当快,使得CPU的利用率大大提高,进而使整个系统的性能得以提升。如果以Hc为代表对caceh的访问命中率,tc为cache的存取时间,tm为主存的访问时间,则cache的平均访问时间ta=Hctc+(1-Hc)tm

写策略:因为cache的内容是部分主存内容的副本,应该与主存内容保持一致,而CPU对cache的写入更改了cache的内容,如何与主存内容保持一致就有几种操作工作方式可供选择

1、写回法(write——back)

当CPU对cache写命中时,只修改cache的内容不立即写入主存,只当此行被换出时才写回主存。这种策略使cache在CPU和主存之间不仅在读方向而且在写方向上都起到高速缓存作用。

2、写直达法(write——through)

又称全写法,写透。是当cache写命中时,cache与主存同时发生写修改。

3、标记法

数据进入cache后,有效位置1,当CPU对该数据修改时,数据只写入主存并将该有效位置0。要从cache中读取数据时要测试其有效位,若为1则直接从cache中读取,否则从主存中读取。


磁盘存储器结构:

未标题-4.jpg


总线:总线(Bus)是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线。

按照总线相对应CPU或其他芯片的位置可分为:

1、内部总线:寄存器之间和算数逻辑不见ALU与控制不见之间传输数据所用的总线。

2、外部总线:CPU与内存和I/O设备接口之间的通讯


如文章有用,点下广告吧
  软考    
转载请注明出处,未经许可禁止商用!
发表评论
*依据《网络安全法》规定,您需实名认证后才能评论!