优化存储器结构提升访存速度：高速缓存与层次体系

本资源主要讨论了提高计算机访存速度的几种关键措施，针对的是《计算机组成原理》（第2版）中的第四章——存储器。这一章节详细介绍了存储器在计算机体系结构中的重要性，特别是针对主存储器性能提升的方法。 首先，章节提到采用高速器件是提高存储器速度的重要手段，通过更新换代的半导体技术，如TTL和MOS等，来缩短存取时间和提高数据传输速率。其次，单体多字系统（如Cache-主存层次结构）被用来减少内存访问延迟，通过在CPU和主内存之间增加一个高速缓冲存储器层，即Cache，实现数据的快速预读取，从而提高整体性能。 1. 单体多字系统（层次结构）：这种设计将存储器划分为不同的层次，比如Cache（高速缓存）与主存（如DRAM），通过优化数据流，使得常用数据可以迅速从Cache获取，减少了对主存的频繁访问。 2. 增加存储器带宽：通过扩展地址线或使用更宽的数据线，如W位，可以同时传输更多的数据，从而提升了数据传输的效率。 3. 地址寄存器和数据寄存器的设计：这些寄存器用于存储存储器的地址和数据，反映了存储器的字长，例如地址寄存器(MAR)用于反映存储单元的数量，数据寄存器(MDR)则反映存储字长。 此外，章节还涵盖了存储器分类，如按存储介质（半导体、磁表面、磁芯、光盘等）、存取方式（随机访问、顺序访问）以及按作用分类（主存、辅存）。存储器的层次结构，如缓存与主存之间的关系，以及它们与CPU的交互，也是核心内容。例如， MAR（存储器地址寄存器）和MDR（存储器数据寄存器）在主存和CPU通信中的角色，以及地址和数据寻址方式，如按字节或字寻址，对性能的影响。 存储器的基本组成包括存储体、驱动器、译码器、控制电路等，它们共同决定了存储器的性能指标，如速度、容量和价格。章节还涉及了虚拟存储器的概念，通过使用虚拟地址映射，可以在硬件上模拟出比实际主存更大的存储空间，进一步提升程序的执行效率。 总结来说，本资源深入剖析了存储器优化的关键技术和策略，对于理解计算机系统中存储器性能优化的重要性，以及如何通过硬件层面的设计来提升系统整体运行速度具有重要的指导价值。