系统架构设计师 之 总线与存储器

昨天关于指令结构与指令集的内容,今天接着学习总线与存储器系统。

Part 1:

总线这一部分是承接昨天的学习内容。

总线是一组能为多个部件分时共享公共信息传送的线路。其中,分时是指同一时间,只允许一个发送方发送数据的形式,即一发多收。共享,是指多个部件挂接在总线上,可以相互交换信息的方式。

总线根据所在的位置划分为以下两种:

[if !supportLists]一、[endif]内部总线:是指在CPU寄存器与ALU+controller之间,数据传输总线。

[if !supportLists]二、[endif]外部总线:是指在CPU与内存RAM/ROM、与I/O设备传输数据的通信总线。

总线速度是制约计算机整体性能的最大因素,因为CPU是通过总线与存储器取指令,进行I/O与内存数据交换的,即计算机运行的信息通路是总线,总线一旦慢,则整体运行速度慢。

总线根据功能类型划分为以下三种:

[if !supportLists]一、[endif]AB:地址总线,用于传送地址信息

[if !supportLists]二、[endif]CB:控制总线,用于传送控制信号

[if !supportLists]三、[endif]DB:数据总线,用于传送数据信号

Part2:

存储器系统,是指多个存放程序与数据的记忆部件系统。

若干存储器之所以称之为系统,是因为内部存在层级关系。根据速度答题划分为三层:高速缓冲寄存器cache、主存、辅存。

各级存储器特点如下:

主存:CPU可直接访问,存取数据快,容量较小,主要存放当前正在执行的程序和数据。

辅存:CPU不可直接访问,存取数据慢,容量大。

Cache:在CPU和主存之间,速度极快,可以CPU相匹配,但是容量最小,主要存放最急需、高频使用的程序和数据。

Part3:

程序局部性原理:由于在执行程序的时候,呈现出时间和空间的局部性规则,使得多层级的存储体系可以低投入换来更高的存取效率。

时间局部性:由于程序中存在大量的循环操作,使得指令一旦执行后有很高的概率再次被使用;空间局部性原理:由于大多数程序满足顺序执行,所以导致一段时间内访问地址可能集中在一片较为连续的区间。

Part4:

数据常用存储方式:

[if !supportLists]一、[endif]顺序存储:访问数据按照特定的现行顺序执行,磁带为例。

[if !supportLists]二、[endif]直接存储:是一种特殊的顺序存储,对每个数据块有唯一的地址表示,读写装置可以直接移动到目标数据块访问,存取时间长度相对顺序存储是可变得,磁盘为例。

[if !supportLists]三、[endif]随机存储:每个可寻址单元都有唯一的地址和读写装置。可在相同的时间对任意存储单元访问,与原访问序列无关,如主存。

[if !supportLists]四、[endif]相联存储:一种特殊的随机存储方式,对所有存储单元特定位进行对比,对满足条件的单元进行访问,效率最高,如cache。

今天同样整理了关于三级存储系统,但是由于涉及到部分计算内容,打算明天统一整合发出来~

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