计算机组成原理:Cache存储器与伪LRU算法解析
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更新于2024-08-20
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"该资源是关于计算机组成原理的第三章课件,主要讲解了存储系统的相关内容,特别是聚焦于片上Cache的伪LRU算法。"
在计算机系统中,存储器扮演着至关重要的角色,它是数据和指令的主要载体。80486芯片上的Cache就是一种高速缓冲存储器,用于提升处理器访问数据的速度。这里的"伪LRU算法"是针对Cache的一种替换策略,它试图模仿更复杂的LRU(最近最少使用)算法,但在硬件实现上更加简化,以降低成本和复杂性。
LRU算法的基本思想是,当Cache满时,最近最少使用的数据块会被替换出去,以腾出空间给新的数据。然而,真正的LRU在硬件实现上较为复杂,因为它需要跟踪每个数据块的访问历史。因此,"伪LRU"是通过一些简化的机制来近似实现这一目标,例如使用较少的位来标记数据块的使用状态。
存储器分为多个层次,从速度最快到最慢依次是寄存器、Cache、主存储器和辅助存储器。寄存器位于微处理器内部,提供最快的存取速度;Cache则作为一个缓冲层,减少处理器与主存之间的通信延迟;主存储器,如DRAM,是系统运行时程序和数据的主要存储区域;而辅助存储器,如硬盘,通常用于长期存储,具有较高的容量但速度较慢。
存储器的性能通常由几个关键指标衡量:存储容量、存取时间和存取周期。存储容量表示能存储多少数据,通常以字节(B)为单位,而存储器芯片则以位(b)为单位。存取时间是指从发起读写请求到数据实际读写完成所需的时间,而存取周期是连续两次存取操作之间所需的最小时间间隔。存储器带宽则是指单位时间内能传输的数据量,直接影响了系统的数据处理能力。
随机读写存储器(RAM)允许数据在任意位置的随机存取,而只读存储器(ROM)则在制造后其内容固定不变。根据信息的可保存性,存储器可分为挥发性和非挥发性,前者如RAM,在断电后会丢失数据,后者如Flash存储器,即使断电也能保持数据。
此外,虚拟存储器是一种技术,它使得程序可以运行在超过实际物理内存大小的地址空间中,通过将部分暂时不活跃的数据移动到辅助存储器来实现。这种技术结合了高速缓存和主存的特性,使得大型程序能够在中等规模的内存系统中运行。
本课件深入探讨了计算机存储系统的架构、分类以及关键技术,对于理解计算机如何高效地存储和处理信息至关重要。
2008-10-22 上传
2010-06-14 上传
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