层次存储系统解析：主存、Cache与虚拟地址转换

“复习MB的DRAM存储器-计算机系统基础第六章ppt” 本资源主要涵盖了计算机存储系统的相关内容，特别是关于128MB DRAM存储器的结构、地址划分、存储器层次结构以及访问操作。其中，重点讲解了以下几个知识点： 1. **DRAM存储器的地址划分**：针对128MB的DRAM，地址线有27位，因为2^27 = 128MB。地址A的低3位用于选择芯片，剩下的位用于行和列地址的定位。这意味着有2^3 = 8个DRAM芯片，每个芯片有2^24 = 16MB的数据存储能力。 2. **地址分布**：地址连续地分配，例如，从首地址i开始，有2^15 = 32768个存储单元，每个单元由行地址i和列地址j组成。地址按照位的分组，从0到63，分别对应于地址线的不同位段。 3. **数据对齐存放**：在讨论32位int型数据的存储时，如果数据存放在第8、9、10、11这4个单元，由于内存访问通常是按字节或字进行，因此需要访问4次内存。而存放在6、7、8、9这4个单元，由于跨越了字的边界，仍需要4次访问。这种现象强调了数据对齐在内存访问效率上的重要性。 4. **层次结构存储系统**：存储系统分为多个层次，如CPU、高速缓存（Cache）、主存储器和磁盘存储器，目的是为了平衡速度和容量之间的矛盾。每个层次都有特定的角色，比如Cache利用局部性原理提高访问速度，虚拟存储器通过地址映射解决内存容量限制问题。 5. **CPU与主存的连接和读写操作**：CPU执行指令时需要频繁访问主存，通过地址线、数据线和控制线完成读写操作。理解这一过程对于理解整个系统的运作至关重要。 6. **高速缓冲存储器(Cache)**：Cache的作用在于减少CPU等待数据的时间，通过行替换策略和映射方法优化数据访问。程序的局部性原则（时间局部性和空间局部性）是Cache设计的基础。 7. **虚拟存储器**：虚拟存储器提供了一种比实际物理内存更大的地址空间，通过页表和TLB（Translation Lookaside Buffer）实现逻辑地址到物理地址的转换，实现程序的按需加载和换出。 8. **地址转换**：在IA-32/Linux系统中，逻辑地址首先转换为线性地址，然后线性地址再转换为物理地址，这个过程涉及到了地址空间的管理和硬件支持。 本资源详细讲解了计算机存储系统中涉及的多个核心概念和技术，包括DRAM的组织、地址映射、存储层次结构和访问效率优化，这些都是理解和分析计算机系统性能的关键点。