在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中,主存儲(chǔ)器存取速度一直比中央處理器操作速度慢得多,使中央處理器的高速處理能力不能充分發(fā)揮,整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作效率受到影響。有很多方法可用來(lái)緩和中央處理器和主存儲(chǔ)器之間速度不匹配的矛盾,如采用多個(gè)通用寄存器、多存儲(chǔ)體交叉存取等,在存儲(chǔ)層次上采用高速緩沖存儲(chǔ)器也是常用的方法之一。很多大、中型計(jì)算機(jī)以及新近的一些小型機(jī)、微型機(jī)也都采用高速緩沖存儲(chǔ)器。

高速緩沖存儲(chǔ)器的容量一般只有主存儲(chǔ)器的幾百分之一,但它的存取速度能與中央處理器相匹配。根據(jù)程序局部性原理,正在使用的主存儲(chǔ)器某一單元鄰近的那些單元將被用到的可能性很大。因而,當(dāng)中央處理器存取主存儲(chǔ)器某一單元時(shí),計(jì)算機(jī)硬件就自動(dòng)地將包括該單元在內(nèi)的那一組單元內(nèi)容調(diào)入高速緩沖存儲(chǔ)器,中央處理器即將存取的主存儲(chǔ)器單元很可能就在剛剛調(diào)入到高速緩沖存儲(chǔ)器的那一組單元內(nèi)。于是,中央處理器就可以直接對(duì)高速緩沖存儲(chǔ)器進(jìn)行存取。在整個(gè)處理過(guò)程中,如果中央處理器絕大多數(shù)存取主存儲(chǔ)器的操作能為存取高速緩沖存儲(chǔ)器所代替,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理速度就能顯著提高。

高速緩沖存儲(chǔ)器造價(jià)信息

市場(chǎng)價(jià) 信息價(jià) 詢價(jià)
材料名稱 規(guī)格/型號(hào) 市場(chǎng)價(jià)
(除稅)
工程建議價(jià)
(除稅)
行情 品牌 單位 稅率 供應(yīng)商 報(bào)價(jià)日期
分布式存儲(chǔ)設(shè)備 192 TB 查看價(jià)格 查看價(jià)格

分布式存儲(chǔ)設(shè)備

13% 江蘇海通交通集團(tuán)有限公司南寧分公司
視頻存儲(chǔ)器 型號(hào):DS-AS80216S; 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)

13% 遼寧宇維建筑工程技術(shù)有限公司
愛(ài)國(guó)者存儲(chǔ)器 加速度感應(yīng)III代(P758)60G 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái) 13% 江門市君信辦公設(shè)備有限公司
程序與組態(tài)存儲(chǔ)器 CF FLASH 2GB 查看價(jià)格 查看價(jià)格

菲尼克斯

個(gè) 13% 長(zhǎng)沙市澤菲電氣有限公司
圖像存儲(chǔ)器 3TB(硬盤) 查看價(jià)格 查看價(jià)格

慧利創(chuàng)達(dá)

個(gè) 13% 北京慧利創(chuàng)達(dá)科技有限責(zé)任公司
麥多存儲(chǔ)器 256M 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái) 13% 江門市君信辦公設(shè)備有限公司
愛(ài)國(guó)者存儲(chǔ)器 智慧棒45X 256M 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái) 13% 江門市君信辦公設(shè)備有限公司
麥多存儲(chǔ)器 1G 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái) 13% 江門市君信辦公設(shè)備有限公司
材料名稱 規(guī)格/型號(hào) 除稅
信息價(jià)
含稅
信息價(jià)
行情 品牌 單位 稅率 地區(qū)/時(shí)間
低端路由 包轉(zhuǎn)發(fā)率不低于 1Mpps,盒式 查看價(jià)格 查看價(jià)格

廣東2022年2季度信息價(jià)
Ⅱ型采集 寬帶載波方案1MHz~30MHz 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái) 廣東2022年1季度信息價(jià)
Ⅱ型采集 窄帶載波方案3kHz~500kHz 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái) 廣東2022年1季度信息價(jià)
Ⅱ型采集 寬帶載波方案1MHz~30MHz 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái) 廣東2021年4季度信息價(jià)
Ⅱ型采集 窄帶載波方案3kHz~500kHz 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái) 廣東2021年4季度信息價(jià)
Ⅱ型采集 寬帶載波方案1MHz~30MHz 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái) 廣東2021年3季度信息價(jià)
低端路由 包轉(zhuǎn)發(fā)率不低于1Mpps,盒 式 查看價(jià)格 查看價(jià)格

廣東2021年2季度信息價(jià)
Ⅱ型采集 窄帶載波方案3kHz~500kHz 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái) 廣東2020年4季度信息價(jià)
材料名稱 規(guī)格/需求量 報(bào)價(jià)數(shù) 最新報(bào)價(jià)
(元)
供應(yīng)商 報(bào)價(jià)地區(qū) 最新報(bào)價(jià)時(shí)間
后臺(tái)存儲(chǔ)器 8U機(jī)架式48盤位;64位多核處理;16GB緩存;冗余電源;支持SATA硬盤;2個(gè)千兆網(wǎng)口;1個(gè)系統(tǒng)SSD盤. 支持視音頻、圖片、直接寫(xiě)入,支持視頻高速預(yù)覽、回放、下載,支持云內(nèi)容災(zāi)備份,支持|1套 1 查看價(jià)格 杭州??低晹?shù)字技術(shù)股份有限公司 云南  昆明市 2022-06-06
后臺(tái)存儲(chǔ)器 8U機(jī)架式48盤位;64位多核處理;16GB緩存;冗余電源;支持SATA硬盤;2個(gè)千兆網(wǎng)口;1個(gè)系統(tǒng)SSD盤. 支持視音頻、圖片、直接寫(xiě)入,支持視頻高速預(yù)覽、回放、下載,支持云內(nèi)容災(zāi)備份,支持|1套 1 查看價(jià)格 深圳市杰智通科技有限公司 云南  昆明市 2022-06-10
NVR存儲(chǔ)器 "標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式IP存儲(chǔ),嵌入式處理,嵌入式軟硬件設(shè)計(jì);≧64路,8盤位,配置應(yīng)滿足當(dāng)前配置攝像頭數(shù)量的需要;包含硬盤,硬盤容量應(yīng)能滿足當(dāng)前項(xiàng)目以3個(gè)月回放數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存,儲(chǔ)存視頻數(shù)據(jù)分辨率為720P或|1臺(tái) 2 查看價(jià)格 廣州市碼奇安防技術(shù)有限公司 全國(guó)   2022-11-22
終端存儲(chǔ)器 【16T硬盤】 硬件規(guī)格 網(wǎng)絡(luò)接口:2個(gè)10/100/100|6套 1 查看價(jià)格 杭州??低晹?shù)字技術(shù)股份有限公司 云南  昆明市 2022-05-30
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 DS3018XS 6盤位nas存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器|1臺(tái) 3 查看價(jià)格 廣州龍洲電子科技有限公司 全國(guó)   2020-12-22
存儲(chǔ)器單元 用于輸電線路分布式故障診斷裝置(SX-TUM)|6臺(tái) 1 查看價(jià)格 湖北鑫英泰技術(shù)股份有限公司 四川  成都市 2020-07-17
內(nèi)置存儲(chǔ)器 (4TB容量)|15塊 1 查看價(jià)格 廣州市熹尚科技設(shè)備有限公司 廣西  南寧市 2019-05-16
存儲(chǔ)器 P2K系列 產(chǎn)品號(hào):AW595A HP MSA P2000 G3 10Gb iSCSI存儲(chǔ)陣列控制|3594套 1 查看價(jià)格 廣州思遨信息科技有限公司 廣東  廣州市 2015-11-12

高速緩沖存儲(chǔ)器通常由高速存儲(chǔ)器、聯(lián)想存儲(chǔ)器、替換邏輯電路和相應(yīng)的控制線路組成。在有高速緩沖存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,中央處理器存取主存儲(chǔ)器的地址劃分為行號(hào)、列號(hào)和組內(nèi)地址三個(gè)字段。于是,主存儲(chǔ)器就在邏輯上劃分為若干行;每行劃分為若干的存儲(chǔ)單元組;每組包含幾個(gè)或幾十個(gè)字。高速存儲(chǔ)器也相應(yīng)地劃分為行和列的存儲(chǔ)單元組。二者的列數(shù)相同,組的大小也相同,但高速存儲(chǔ)器的行數(shù)卻比主存儲(chǔ)器的行數(shù)少得多。

聯(lián)想存儲(chǔ)器用于地址聯(lián)想,有與高速存儲(chǔ)器相同行數(shù)和列數(shù)的存儲(chǔ)單元。當(dāng)主存儲(chǔ)器某一列某一行存儲(chǔ)單元組調(diào)入高速存儲(chǔ)器同一列某一空著的存儲(chǔ)單元組時(shí),與聯(lián)想存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)位置的存儲(chǔ)單元就記錄調(diào)入的存儲(chǔ)單元組在主存儲(chǔ)器中的行號(hào)。

當(dāng)中央處理器存取主存儲(chǔ)器時(shí),硬件首先自動(dòng)對(duì)存取地址的列號(hào)字段進(jìn)行譯碼,以便將聯(lián)想存儲(chǔ)器該列的全部行號(hào)與存取主存儲(chǔ)器地址的行號(hào)字段進(jìn)行比較:若有相同的,表明要存取的主存儲(chǔ)器單元已在高速存儲(chǔ)器中,稱為命中,硬件就將存取主存儲(chǔ)器的地址映射為高速存儲(chǔ)器的地址并執(zhí)行存取操作;若都不相同,表明該單元不在高速存儲(chǔ)器中,稱為脫靶,硬件將執(zhí)行存取主存儲(chǔ)器操作并自動(dòng)將該單元所在的那一主存儲(chǔ)器單元組調(diào)入高速存儲(chǔ)器相同列中空著的存儲(chǔ)單元組中,同時(shí)將該組在主存儲(chǔ)器中的行號(hào)存入聯(lián)想存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)位置的單元內(nèi)。

當(dāng)出現(xiàn)脫靶而高速存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)列中沒(méi)有空的位置時(shí),便淘汰該列中的某一組以騰出位置存放新調(diào)入的組,這稱為替換。確定替換的規(guī)則叫替換算法,常用的替換算法有:最近最少使用算法(LRU)、先進(jìn)先出法(FIFO)和隨機(jī)法(RAND)等。替換邏輯電路就是執(zhí)行這個(gè)功能的。另外,當(dāng)執(zhí)行寫(xiě)主存儲(chǔ)器操作時(shí),為保持主存儲(chǔ)器和高速存儲(chǔ)器內(nèi)容的一致性,對(duì)命中和脫靶須分別處理。

存儲(chǔ)層次

主-輔存存儲(chǔ)層次 由于計(jì)算機(jī)主存容量相對(duì)于程序員所需要的容量來(lái)說(shuō)總是太小,程序與數(shù)據(jù)從輔存調(diào)入主存是由程序員自己安排的,程序員必須花費(fèi)很大精力和時(shí)間把大程序預(yù)先分成塊,確定好這些程序塊在輔存中的位置和裝入主存的地址,而且還要預(yù)先安排好程序運(yùn)行時(shí)各塊如何和何時(shí)調(diào)入調(diào)出,因此存在存儲(chǔ)空間的分配問(wèn)題。操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展使得程序員盡可能擺脫主、輔存之間的地址定位,同時(shí)形成了支持這些功能的"輔助硬件",通過(guò)軟件、硬件的結(jié)合,把主存和輔存統(tǒng)一成了一個(gè)整體,如圖所示。這時(shí),由主存、輔存形成了一個(gè)存儲(chǔ)層次,即存儲(chǔ)系統(tǒng)。從整體看,其速度接近于主存的速度,其容量則接近于輔存的容量,而每位的平均價(jià)格也接近于廉價(jià)的慢速的輔存平均價(jià)格。這種系統(tǒng)不斷發(fā)展和完善,就逐步形成了現(xiàn)在廣泛使用的虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)。在系統(tǒng)中,應(yīng)用程序員可用機(jī)器指令地址碼對(duì)整個(gè)程序統(tǒng)一編址,如同程序員具有對(duì)應(yīng)這個(gè)地址碼寬度的全部虛存空間一樣。該空間可以比主存實(shí)際空間大得多,以致可以存得下整個(gè)程序。這種指令地址碼稱為虛地址(虛存地址、虛擬地址)或邏輯地址,其對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)容量稱為虛存容量或虛存空間;而把實(shí)際主存的地址稱為物理地址、實(shí)(存)地址,其對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)容量稱為主存容量、實(shí)存容量或?qū)?主)存空間

主-輔存存儲(chǔ)層次

CACHE-主存存儲(chǔ)層次

當(dāng)用虛地址訪問(wèn)主存時(shí),機(jī)器自動(dòng)地把它經(jīng)輔助軟件、硬件變換成主存實(shí)地址。查看這個(gè)地址所對(duì)應(yīng)的單元內(nèi)容是否已經(jīng)裝入主存,如果在主存就進(jìn)行訪問(wèn),如果不在主存內(nèi)就經(jīng)輔助軟件、硬件把它所在的那塊程序和數(shù)據(jù)由輔存調(diào)入主存,而后進(jìn)行訪問(wèn)。這些操作都不必由程序員來(lái)安排,也就是說(shuō),對(duì)應(yīng)用程員員是透明的。 主-輔存層次解決了存儲(chǔ)器大容量要求和低成本之間的矛盾。 在速度方面,計(jì)算機(jī)的主存和CPU直保持了大約一個(gè)數(shù)量級(jí)的差距。顯然這個(gè)差距限制了CPU速度潛力的發(fā)揮。為了彌合這個(gè)差距,僅采用一種工藝的單一存儲(chǔ)器是行不通的,必須進(jìn)一步從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組織上去研究。設(shè)置高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)是解決存取速度的重要方法。在CPU和主存中間設(shè)置高速緩沖存儲(chǔ)器,構(gòu)成高速緩存(Cache)-主存層次,要求Cache在速度上能跟得上CPU的要求。Cache-主存間的地址映象和調(diào)度吸取了比它較早出現(xiàn)的主-輔存存儲(chǔ)層次的技術(shù),不同的是因其速度要求高,不是由軟、硬件結(jié)合而完全由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn),如圖所示。

地址映象與轉(zhuǎn)換

地址映象是指某一數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的地址與在緩沖中的地址,兩者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。下面介紹三種地址映象的方式。

1.全相聯(lián)方式

地址映象規(guī)則:主存的任意一塊可以映象到Cache中的任意一塊

(1) 主存與緩存分成相同大小的數(shù)據(jù)塊。

(2) 主存的某一數(shù)據(jù)塊可以裝入緩存的任意一塊空間中。如果Cache的塊數(shù)為Cb,主存的塊數(shù)為Mb,則映象關(guān)系共有Cb×Mb種。

目錄表存放在相關(guān)(聯(lián))存儲(chǔ)器中,其中包括三部分:數(shù)據(jù)塊在主存的塊地址、存入緩存后的塊地址、及有效位(也稱裝入位)。由于是全相聯(lián)方式,因此,目錄表的容量應(yīng)當(dāng)與緩存的塊數(shù)相同。

優(yōu)點(diǎn):命中率比較高,Cache存儲(chǔ)空間利用率高。

缺點(diǎn):訪問(wèn)相關(guān)存儲(chǔ)器時(shí),每次都要與全部?jī)?nèi)容比較,速度低,成本高,因而應(yīng)用少。

2.直接相聯(lián)方式

地址映象規(guī)則: 主存儲(chǔ)器中一塊只能映象到Cache的一個(gè)特定的塊中。

(1) 主存與緩存分成相同大小的數(shù)據(jù)塊。

(2) 主存容量應(yīng)是緩存容量的整數(shù)倍,將主存空間按緩存的容量分成區(qū),主存中每一區(qū)的塊數(shù)與緩存的總塊數(shù)相等。

(3) 主存中某區(qū)的一塊存入緩存時(shí)只能存入緩存中塊號(hào)相同的位置。

主存中各區(qū)內(nèi)相同塊號(hào)的數(shù)據(jù)塊都可以分別調(diào)入緩存中塊號(hào)相同的地址中,但同時(shí)只能有一個(gè)區(qū)的塊存入緩存。由于主、緩存塊號(hào)相同,因此,目錄登記時(shí),只記錄調(diào)入塊的區(qū)號(hào)即可。主、緩存塊號(hào)及塊內(nèi)地址兩個(gè)字段完全相同。目錄表存放在高速小容量存儲(chǔ)器中,其中包括二部分:數(shù)據(jù)塊在主存的區(qū)號(hào)和有效位。目錄表的容量與緩存的塊數(shù)相同。

優(yōu)點(diǎn):地址映象方式簡(jiǎn)單,數(shù)據(jù)訪問(wèn)時(shí),只需檢查區(qū)號(hào)是否相等即可,因而可以得到比較快的訪問(wèn)速度,硬件設(shè)備簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn):替換操作頻繁,命中率比較低。

3.組相聯(lián)映象方式

組相聯(lián)的映象規(guī)則:

(1) 主存和Cache按同樣大小劃分成塊。

(2) 主存和Cache按同樣大小劃分成組。

(3) 主存容量是緩存容量的整數(shù)倍,將主存空間按緩沖區(qū)的大小分成區(qū),主存中每一區(qū)的組數(shù)與緩存的組數(shù)相同。

(4) 當(dāng)主存的數(shù)據(jù)調(diào)入緩存時(shí),主存與緩存的組號(hào)應(yīng)相等,也就是各區(qū)中的某一塊只能存入緩存的同組號(hào)的空間內(nèi),但組內(nèi)各塊地址之間則可以任意存放,即從主存的組到Cache的組之間采用直接映象方式;在兩個(gè)對(duì)應(yīng)的組內(nèi)部采用全相聯(lián)映象方式。

主存地址與緩存地址的轉(zhuǎn)換有兩部分,組地址是按直接映象方式,按地址進(jìn)行訪問(wèn),而塊地址是采用全相聯(lián)方式,按內(nèi)容訪問(wèn)。組相聯(lián)的地址轉(zhuǎn)換部件也是采用相關(guān)存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)點(diǎn):塊的沖突概率比較低,塊的利用率大幅度提高,塊失效率明顯降低。

缺點(diǎn):實(shí)現(xiàn)難度和造價(jià)要比直接映象方式高。

替換策略

1. 根據(jù)程序局部性規(guī)律可知:程序在運(yùn)行中,總是頻繁地使用那些最近被使用過(guò)的指令和數(shù)據(jù)。這就提供了替換策略的理論依據(jù)。綜合命中率、實(shí)現(xiàn)的難易及速度的快慢各種因素,替換策略可有隨機(jī)法、先進(jìn)先出法、最近最少使用法等。

(1).隨機(jī)法(RAND法)

隨機(jī)法是隨機(jī)地確定替換的存儲(chǔ)塊。設(shè)置一個(gè)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器,依據(jù)所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù),確定替換塊。這種方法簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn),但命中率比較低。

(2).先進(jìn)先出法(FIFO法)

先進(jìn)先出法是選擇那個(gè)最先調(diào)入的那個(gè)塊進(jìn)行替換。當(dāng)最先調(diào)入并被多次命中的塊,很可能被優(yōu)先替換,因而不符合局部性規(guī)律。這種方法的命中率比隨機(jī)法好些,但還不滿足要求。先進(jìn)先出方法易于實(shí)現(xiàn),

(3).最近最少使用法(LRU法)

LRU法是依據(jù)各塊使用的情況, 總是選擇那個(gè)最近最少使用的塊被替換。這種方法比較好地反映了程序局部性規(guī)律。 實(shí)現(xiàn)LRU策略的方法有多種。

2 在多體并行存儲(chǔ)系統(tǒng)中,由于 I/O 設(shè)備向主存請(qǐng)求的級(jí)別高于 CPU 訪存,這就出現(xiàn)了 CPU 等待 I/O 設(shè)備訪存的現(xiàn)象,致使 CPU 空等一段時(shí)間,甚至可能等待幾個(gè)主存周期,從而降低了 CPU 的工作效率。為了避免 CPU 與 I/O 設(shè)備爭(zhēng)搶訪存,可在 CPU 與主存之間加一級(jí)緩存,這樣,主存可將 CPU 要取的信息提前送至緩存,一旦主存在與 I/O 設(shè)備交換時(shí), CPU 可直接從緩存中讀取所需信息,不必空等而影響效率。

3 目前提出的算法可以分為以下三類(第一類是重點(diǎn)要掌握的):

(1)傳統(tǒng)替換算法及其直接演化,其代表算法有 :①LRU( Least Recently Used)算法:將最近最少使用的內(nèi)容替換出Cache ;②LFU( Lease Frequently Used)算法:將訪問(wèn)次數(shù)最少的內(nèi)容替換出Cache;③如果Cache中所有內(nèi)容都是同一天被緩存的,則將最大的文檔替換出Cache,否則按LRU算法進(jìn)行替換 。④FIFO( First In First Out):遵循先入先出原則,若當(dāng)前Cache被填滿,則替換最早進(jìn)入Cache的那個(gè)。

(2)基于緩存內(nèi)容關(guān)鍵特征的替換算法,其代表算法有:①Size替換算法:將最大的內(nèi)容替換出Cache②LRU- MIN替換算法:該算法力圖使被替換的文檔個(gè)數(shù)最少。設(shè)待緩存文檔的大小為S,對(duì)Cache中緩存的大小至少是S的文檔,根據(jù)LRU算法進(jìn)行替換;如果沒(méi)有大小至少為S的對(duì)象,則從大小至少為S/2的文檔中按照LRU算法進(jìn)行替換;③LRU-Threshold替換算法:和LRU算法一致,只是大小超過(guò)一定閾值的文檔不能被緩存;④Lowest Lacency First替換算法:將訪問(wèn)延遲最小的文檔替換出Cache。

(3)基于代價(jià)的替換算法,該類算法使用一個(gè)代價(jià)函數(shù)對(duì)Cache中的對(duì)象進(jìn)行評(píng)估,最后根據(jù)代價(jià)值的大小決定替換對(duì)象。其代表算法有:①Hybrid算法:算法對(duì)Cache中的每一個(gè)對(duì)象賦予一個(gè)效用函數(shù),將效用最小的對(duì)象替換出Cache;②Lowest Relative Value算法:將效用值最低的對(duì)象替換出Cache;③Least Normalized Cost Replacement(LCNR)算法:該算法使用一個(gè)關(guān)于文檔訪問(wèn)頻次、傳輸時(shí)間和大小的推理函數(shù)來(lái)確定替換文檔;④Bolot等人 提出了一種基于文檔傳輸時(shí)間代價(jià)、大小、和上次訪問(wèn)時(shí)間的權(quán)重推理函數(shù)來(lái)確定文檔替換;⑤Size-Adjust LRU(SLRU)算法:對(duì)緩存的對(duì)象按代價(jià)與大小的比率進(jìn)行排序,并選取比率最小的對(duì)象進(jìn)行替換。

高速緩沖存儲(chǔ)器是存在于主存與CPU之間的一級(jí)存儲(chǔ)器, 由靜態(tài)存儲(chǔ)芯片(SRAM)組成,容量比較小但速度比主存高得多, 接近于CPU的速度。

主要由三大部分組成:

Cache存儲(chǔ)體:存放由主存調(diào)入的指令與數(shù)據(jù)塊。

地址轉(zhuǎn)換部件:建立目錄表以實(shí)現(xiàn)主存地址到緩存地址的轉(zhuǎn)換。

替換部件:在緩存已滿時(shí)按一定策略進(jìn)行數(shù)據(jù)塊替換,并修改地址轉(zhuǎn)換部件。

高速緩沖存儲(chǔ)器作用介紹常見(jiàn)問(wèn)題

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    在保證數(shù)的最大精度條件下,除階符出一地址指令格式并指出各字段的作用詳細(xì)畫(huà)出存儲(chǔ)芯片的片選邏輯。

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CPU在Cache中找到有用的數(shù)據(jù)被稱為命中,當(dāng)Cache中沒(méi)有CPU所需的數(shù)據(jù)時(shí)(這時(shí)稱為未命中),CPU才訪問(wèn)內(nèi)存。從理論上講,在一顆擁有2級(jí)Cache的CPU中,讀取L1Cache的命中率為80%。也就是說(shuō)CPU從L1Cache中找到的有用數(shù)據(jù)占數(shù)據(jù)總量的80%,剩下的20%從L2Cache讀取。由于不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)將要執(zhí)行的數(shù)據(jù),讀取L2的命中率也在80%左右(從L2讀到有用的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)的16%)。那么還有的數(shù)據(jù)就不得不從內(nèi)存調(diào)用,但這已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)小的比例了。在一些高端領(lǐng)域的CPU中,我們常聽(tīng)到L3Cache,它是為讀取L2Cache后未命中的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的-種Cache,在擁有L3Cache的CPU中,只有約5%的數(shù)據(jù)需要從內(nèi)存中調(diào)用,這進(jìn)一步提高了CPU的效率。

為了保證CPU訪問(wèn)時(shí)有較高的命中率,Cache中的內(nèi)容應(yīng)該按一定的算法替換。一種較常用的算法是"最近最少使用算法"(LRU算法),它是將最近一段時(shí)間內(nèi)最少被訪問(wèn)過(guò)的行淘汰出局。因此需要為每行設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器,LRU算法是把命中行的計(jì)數(shù)器清零,其他各行計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)需要替換時(shí)淘汰行計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值最大的數(shù)據(jù)行出局。這是一種高效、科學(xué)的算法,其計(jì)數(shù)器清零過(guò)程可以把一些頻繁調(diào)用后再不需要的數(shù)據(jù)淘汰出Cache,提高Cache的利用率。

Cache的替換算法對(duì)命中率的影響。 當(dāng)新的主存塊需要調(diào)入Cache并且它的可用空間位置又被占滿時(shí),需要替換掉Cache的數(shù)據(jù),這就產(chǎn)生了替換策略(算法)問(wèn)題。根據(jù)程序局部性規(guī)律可知:程序在運(yùn)行中,總是頻繁地使用那些最近被使用過(guò)的指令和數(shù)據(jù)。這就提供了替換策略的理論依據(jù)。 替換算法目標(biāo)就是使Cache獲得最高的命中率。Cache替換算法是影響代理緩存系統(tǒng)性能的一個(gè)重要因素,一個(gè)好的Cache替換算法可以產(chǎn)生較高的命中率。常用算法如下:

(1)隨機(jī)法(RAND法) 隨機(jī)替換算法就是用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)要替換的塊號(hào),將該塊替換出去,此算法簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn),而且它不考慮Cache塊過(guò)去、現(xiàn)在及將來(lái)的使用情況,但是沒(méi)有利用上層存儲(chǔ)器使用的"歷史信息"、沒(méi)有根據(jù)訪存的局部性原理,故不能提高Cache的命中率,命中率較低。

(2)先進(jìn)先出法(FIFO法) 先進(jìn)先出(First-In-First-Out,F(xiàn)IFO)算法。就是將最先進(jìn)入Cache的信息塊替換出去。FIFO算法按調(diào)入Cache的先后決定淘汰的順序,選擇最早調(diào)入Cache的字塊進(jìn)行替換,它不需要記錄各字塊的使用情況,比較容易實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)開(kāi)銷小,其缺點(diǎn)是可能會(huì)把一些需要經(jīng)常使用的程序塊(如循環(huán)程序)也作為最早進(jìn)入Cache的塊替換掉,而且沒(méi)有根據(jù)訪存的局部性原理,故不能提高Cache的命中率。因?yàn)樽钤缯{(diào)入的信息可能以后還要用到,或者經(jīng)常要用到,如循環(huán)程序。此法簡(jiǎn)單、方便,利用了主存的"歷史信息", 但并不能說(shuō)最先進(jìn)入的就不經(jīng)常使用,其缺點(diǎn)是不能正確反映程序局部性原理,命中率不高,可能出現(xiàn)一種異常現(xiàn)象。

(3)近期最少使用法(LRU法) 近期最少使用(Least Recently Used,LRU)算法。這種方法是將近期最少使用的Cache中的信息塊替換出去。該算法較先進(jìn)先出算法要好一些。但此法也不能保證過(guò)去不常用將來(lái)也不常用。 LRU法是依據(jù)各塊使用的情況,總是選擇那個(gè)最近最少使用的塊被替換。這種方法雖然比較好地反映了程序局部性規(guī)律,但是這種替換方法需要隨時(shí)記錄Cache中各塊的使用情況,以便確定哪個(gè)塊是近期最少使用的塊。LRU算法相對(duì)合理,但實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜,系統(tǒng)開(kāi)銷較大。通常需要對(duì)每一塊設(shè)置一個(gè)稱為計(jì)數(shù)器的硬件或軟件模塊,用以記錄其被使用的情況。

高速緩沖存儲(chǔ)器作用介紹文獻(xiàn)

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SOC基礎(chǔ)教程9外部存儲(chǔ)器控制器IP設(shè)計(jì) SOC基礎(chǔ)教程9外部存儲(chǔ)器控制器IP設(shè)計(jì)

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SOC基礎(chǔ)教程9外部存儲(chǔ)器控制器IP設(shè)計(jì)

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高速機(jī)床必須同時(shí)具有高速主軸系統(tǒng)和高速進(jìn)給系統(tǒng),這不僅是為了提高生產(chǎn)率,也是為了達(dá)到高速切削中刀具正常工作的條件,否則會(huì)造成刀具急劇磨損,破壞加工工件的表面質(zhì)量。進(jìn)給系統(tǒng)只有在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到高速和在很短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)停才有意義。為了實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給,除了可以采用經(jīng)過(guò)改進(jìn)的滾珠絲杠副外,直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)成為高速進(jìn)給系統(tǒng)的發(fā)展方向。

數(shù)控高速機(jī)高速CNC控制系統(tǒng)

高速加工機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和進(jìn)給加減速非常高,因此對(duì)高速加工機(jī)床的控制系統(tǒng)提出了更高的要求。用于高速切削的數(shù)控裝置必須具備很高的運(yùn)算速度和精度。采用快速響應(yīng)的伺服控制,以滿足復(fù)雜型腔的高速度加工要求。

數(shù)控高速機(jī)數(shù)控高速機(jī)床身

為保證機(jī)床的高精度、高穩(wěn)定性和高剛性,所有鑄件都應(yīng)采用有限元分析來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)、采用高阻尼性能的優(yōu)質(zhì)鑄鐵制造,均經(jīng)過(guò)了振動(dòng)時(shí)效處理??芍苯訉?duì)淬硬模具鋼進(jìn)行高速銑削,且曲面加工速度快、質(zhì)量好、大大縮短了模具加工的工藝流程、提高生產(chǎn)效益。床身、一體化橫梁等主要部件保留砂芯都使機(jī)床的抗振性能更佳。

也就是我們經(jīng)常說(shuō)的一級(jí)高速緩存。在CPU里面內(nèi)置了高速緩存可以提高CPU的運(yùn)行效率,內(nèi)置的L1高速緩存的容量和結(jié)構(gòu)對(duì)CPU的性能影響較大,L1緩存越大,CPU工作時(shí)與存取速度較慢的L2緩存和內(nèi)存間交換數(shù)據(jù)的次數(shù)越少,相對(duì)電腦的運(yùn)算速度可以提高。不過(guò)高速緩沖存儲(chǔ)器均由靜態(tài)RAM組成,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,在CPU管芯面積不能太大的情況下,L1級(jí)高速緩存的容量不可能做得太大,L1緩存的容量單位一般為KB。

德國(guó)高速公路高速公路

德國(guó)高速公路是德國(guó)的全國(guó)高速公路系統(tǒng),其德文(Autobahn,[?a?to?ba?n])是德文中的高速公路,被稱為Autobahn的高速公路并不僅有德國(guó)的高速公路,瑞士和奧地利的高速公路也被稱為Autobahn,但通常Autobahn專指德國(guó)高速公路,其德文正式名稱為Bundesautobahn (BAB)(federal motorway)。德國(guó)高速公路傳統(tǒng)上是全線沒(méi)有速度限制的,但是隨著車輛的增加,許多經(jīng)過(guò)城鎮(zhèn)的路段(大約占50%)都先后設(shè)立了速限。

德國(guó)高速公路的標(biāo)志

瑞士境內(nèi)的高速公路標(biāo)志

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