计算机组成原理(2)-软件设计(二十三)

2023-11-12

计算机组成原理(1)-软件设计(二十二)icon-default.png?t=N176https://blog.csdn.net/ke1ying/article/details/129372288

一、层次化存储结构

速度由慢到快

外存(辅存)(硬盘、光盘、U盘)  --->  内存(主存)  --->  cache(按内容存取) ----> CPU(寄存器)

按内容存取的方式 又叫 相联处理器。

Cache的功能:提高CPU输出输入的速率。

问:如果以h代表对Cache的访问命中率,t1表示Cache的周期时间,t2表示主存储器周期时间,以读操作为例,使用“Cache+主存储器”的系统平均周期为t3,则

T3 = h*t1 + (1-h)*t2

其中,(1-h)又称为失效率(未命中率)

解析:如果t1代表cache的周期为1ns,t2表示主存器周期为1ms,如果分开算则需要那么长时间。

如果h命中率是百分之95,那么t3 = 1ns * 95% + (1-95%) * 1000ns = 0.95 + 50 = 50.95ns

局部性原理

时间局限性 和 空间局限性

在某一时间集中访问 或者 在某一空间集中访问

  • 主存

主存分为 随机存取存储器 和 只读存储器

内存就是随机存取存储器,特点是掉电后不可以存储相应信息,只读存储器则在掉电后仍然可以存储相应信息

随机存取存储器:

DRAM 动态dynamic ram和 SRAM static 静态ram。

只读存储器

MROM Mask rom掩模式ROM

PROM,EROM,闪速存储器

三、磁盘结构与参数

磁盘读取一次数据要消耗哪些时间,有哪些动作?

现在不是SSD硬盘都属于磁盘。

磁头则是专门读取数据,磁盘则是保存数据。

读取信息的时候,磁头挪到相应磁道上面,吧磁头挪到磁道上需要消耗时间,这称呼 寻道时间

一个磁道上面每小段就是扇区,一个扇区移到另一个扇区,这叫 等待时间(旋转转动延迟)

存取时间 = 寻道时间 + 等待时间。

就可以计算出存储一个磁盘需要多长时间。

 

33ms意味着什么呢,11个33毫秒,意味着每个消耗3ms。

单缓冲区意味着什么呢,把R0读到缓冲区后,磁头到R1位子,这时候新的R1进不来,磁盘会继续往前转动,因为磁盘一转动就匀速旋转,等缓冲区把R0用3ms处理完,但这时候磁头不在R1处,所以磁头转动一周,继续到R1:

这时候就是 33+3到了R1处

由此可见R0到R9 一共10个, (33+3)*10,则是每个扇区物理块的耗时。

最后一个R10把他在缓冲区处理完3ms,读取出来3ms。

(33+3)*10 + 6 = 366ms

 

优化后,根据右边的图,每间隔一个,读取一次,所以两圈就可以读完,答案是66ms。

补充上篇知识点:

流水线加速比:

TP = 不使用流水线时间 除以 使用流水线时间

所以加速比是越高越好。

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