存储器问答题

这是一篇关于存储器问答题的思维导图，主要内容包括：提高访存速度的措施（调整主存结构），cache的替换算法，主存地址映射到Cache地址的方法，cache读写方法，cache容量与命中率的关系，计算机中设置cache的作用，DRAM为什么要刷新？刷新方法？如何工作？，存取周期与存取时间的区别，主存中地址单元的分配。

存储器问答题

• 主存中地址单元的分配
  • 按字寻址
  • 按字节寻址
• 存取周期与存取时间的区别
  • 存取时间是指启动一次存储器操作到完成该操作的全部时间
  • 存取周期是指进行两次独立连续操作的时间
  • 存取周期=存取时间+恢复时间
• DRAM为什么要刷新？刷新方法？如何工作？
  • DRAM靠电容存放电荷的原理存储信息，电容上的电荷一般只能维持1-2ms，即使电源不掉点，信息也会自动消失，为此必须在2ms内对所有存储单元恢复一次原状态
  • 刷新方法
    • 集中刷新
      • 在规定的一个刷新周期内，对全部存储单元集中一段时间逐行刷新，刷新时间内不能读写，成为死区
    • 分散刷新
      • 对每行的存储单元的刷新分散到各个存储周期内完成。周期前半段读写，后半段刷新
      • 增长存储周期，系统速度降低
    • 异步刷新
      • 每隔一段时间刷新一行，刷新一行只停一个周期
• 提高访存速度的措施（调整主存结构）
  • 单体多字系统
  • 多体并行系统
    • 分类
      • 低位交叉编址
        • 多体模块结构的存储器采用交叉编址后，可以在不改变每个模块存取周期的前提下，提高存储器的带宽。
        • 低位地址用来表示体号，高位地址为体内地址
        • 示意图
      • 高位交叉编址
        • 高位地址可表示体号，低位地址为体内地址。
    • 连续读取n字所需的时间t
      • (假设T为存取周期，τ为总线传输周期，n为存储器模块数）
      • 低位交叉编址
        • t=T+(n-1)τ
      • 高位交叉编址
        • t=nT
  • 使用高性能存储芯片
• 计算机中设置cache的作用
  • 由于程序访问的局部性原理，若将CPU近期使用的程序和数据提前从主存中送到cache，可做到一段时间内只访问cache，加快速度
• cache容量与命中率的关系
  • 一般而言，cache容量越大，CPU命中率越高
  • 但没必要太大，容量太大，命中率已不随容量增大而明显提高
• cache读写方法
  • 读
    • CPU发出主存地址后，判断是否在cache内，若命中访问cache，若未命中访问主存，同时将该字所在主存块装入cache
  • 写
    • 写直达法
      • 写操作写入cache同时写入主存
    • 写回法
      • cache被替换出去才写入主存
• 主存地址映射到Cache地址的方法
  • 直接映射
    • 每个主存快只有一个缓存块相对应
      • i = j mod C
    • 访问时只与cache中对应的一个字块访问
    • 主存字块标记t位，缓存中字块c位（共t+c=m位）；块内地址b位
    • 优缺点
      • 实现简单
      • 不灵活，每个主存块只能固定对应某个缓存块
  • 全相联映射
    • 主存的每一字块可映射到cache的任一字块上
    • 访问cache时主存字块标记需要和全部的cache标记位比较
    • 主存字块标记有t + c位，块内地址b位
  • 组相连映射
    • 主存字块标记有s=t + r位，组地址q = c-r位，块内地址b位
      • r=0，是直接映射
      • r=c，是全相联映射
    • 是直接映射与全相连映射的结合
      • 组间直接映射
        • 主存的第j块对应映射到第i组内（一 一对应，i = j mod C ）
      • 组内全相联映射
        • 主存的第j块可映射到cache第i组内的任意一块
• cache的替换算法
  • 先进先出（FIFO）算法
  • 近期最少使用（LRU)算法
  • 随机法