計(jì)算機(jī)組成原理答辯論文

1、1增加存儲(chǔ)器寬度提高主存儲(chǔ)器的性能增加存儲(chǔ)器寬度提高主存儲(chǔ)器的性能?鄒嘉欣鄒嘉欣（哈爾濱理工大學(xué)（哈爾濱理工大學(xué)軟件學(xué)院）軟件學(xué)院）摘要主存是存儲(chǔ)層次中緊接著Cache下面的一個(gè)層次。主存是數(shù)據(jù)輸入的目的地，也是數(shù)據(jù)輸出的發(fā)源地，它既被用來(lái)滿足Cache的請(qǐng)求，也被用作IO接口。主存的性能主要用延遲和帶寬來(lái)衡量。以往，Cache主要關(guān)心的是主存的延遲（它影響Cache的失效開銷），而IO則主要關(guān)心主存的帶寬。隨著第二級(jí)Cache的廣泛使

2、用，主存帶寬對(duì)于Cache來(lái)說(shuō)也變得重要了，這是因?yàn)榈诙?jí)Cache的塊大小較大的緣故。主存的性能指標(biāo)主要看延遲和帶寬。關(guān)健詞關(guān)健詞主存性能延遲帶寬ToimprovetheperfmanceofthemainmemyisanewideaZoujiaxin（harbinuniversityofsciencetechnologysoftwarecollege）AbstractMemyisthememyhierarchyalevelbelow

3、Cache.MemyisthedestinationofdatainputisalsothebirthplaceofoutputdataitcanbeusedtosatisfytherequestofCachealsocanbeusedasIOinterface.Themainperfmanceismainlyusedtomeasurethelatencybwidth.InthepastCacheisprimarilyconcerned

4、withmemylatency(failureoverheaditaffectCache)whileIOisprimarilyconcernedwiththemainmemybwidth.WiththewideuseofsecondCachemainmemybwidthfCacheisalsoveryimptantthisisbecausethesecondCacheblocksizelarger.Theperfmanceindexof

5、mainmemylatencybwidth.Keywdsmemcachedelaryblwitch0引言引言主存是計(jì)算機(jī)中重要的部件之一，它是與CPU進(jìn)行溝通的橋梁。計(jì)算機(jī)中所有程序的運(yùn)行都是在主存中進(jìn)行的，因此內(nèi)存的性能對(duì)計(jì)算機(jī)的影響非常大。主存(Memy)也被稱為內(nèi)存儲(chǔ)器，其作用是用于暫時(shí)存放CPU中的運(yùn)算數(shù)據(jù)，以及與硬盤等外部存儲(chǔ)器交換的數(shù)據(jù)。只要計(jì)算機(jī)在運(yùn)行中，CPU就會(huì)把需要運(yùn)算的數(shù)據(jù)調(diào)到內(nèi)存中進(jìn)行運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)算完成后CPU再將

6、結(jié)果傳送出來(lái)，內(nèi)存的運(yùn)行也決定了計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。主存如此重要，所以更快的存儲(chǔ)速度1.主存的主要性能指標(biāo)：延遲和帶寬2.以往：Cache主要關(guān)心延遲，IO主要關(guān)心帶寬3.現(xiàn)在：Cache關(guān)心兩者在下面的討論中，我們以處理Cache失效為例來(lái)說(shuō)明各種存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)的好處。在計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)很重要的部分，就是存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件，對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，有了存儲(chǔ)器，才有記憶功能，才能保證正常工作。存儲(chǔ)器的種類很多，按其

7、用途可分為主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器，主存儲(chǔ)器又稱內(nèi)純初期（簡(jiǎn)稱內(nèi)存，港臺(tái)稱之為記憶體）。內(nèi)存內(nèi)存又稱主存，是cpu能直接存執(zhí)的存儲(chǔ)空間，由半導(dǎo)體器件制成。內(nèi)存的特點(diǎn)是存取速率快。內(nèi)存是計(jì)算機(jī)中的主要部件，它是相對(duì)于外存而言的。我們平常使用的程序，如windows操作系統(tǒng)、打字軟件、游戲軟件等，一般都是安裝在硬盤等外存上的，但僅此是不能使用其功能的，必須把它們調(diào)入內(nèi)存中運(yùn)行，才能真正使用其功能，我們平時(shí)輸入一段文字，或玩一個(gè)游戲，其實(shí)都是在內(nèi)

8、存中進(jìn)行的。就好比在一個(gè)書房里，存放書籍的書架和書柜相當(dāng)于電腦的外存，而我們工作的辦公桌就是內(nèi)存。通常我們把要永久保存的、大量的書記存儲(chǔ)在外存上，而把一些臨時(shí)的或少量的3有何作用？如果當(dāng)把Cache塊大小變?yōu)?個(gè)字時(shí)，失效率降為2%；塊大小變?yōu)?個(gè)字時(shí)，失效率降為1%。根據(jù)5.6.2小節(jié)中給出的訪問時(shí)間，求在采用2路、4路多體交叉存取以及將存儲(chǔ)器和總線寬度增加一倍時(shí)，性能分別提高多少？在改變前的機(jī)器中，Cache塊大小為一個(gè)字，其CPI

9、為2＋(1.23%32)＝3.15當(dāng)將塊大小增加為2個(gè)字時(shí)，在下面三種情況下的CPI分別為：32位總線和存儲(chǔ)器，不采用多體交叉：2＋(1.22%232)＝3.5432位總線和存儲(chǔ)器，采用多體交叉：2＋(1.22%(4＋24＋8))＝2.86性能提高了10%64位總線和存儲(chǔ)器，不采用多體交叉：2＋(1.22%132)＝2.77性能提高了14%如果將塊大小增加到4個(gè)字節(jié)，則：32位總線和存儲(chǔ)器，不采用多體交叉：2＋(1.21%432)＝3.

10、5432位總線和存儲(chǔ)器，采用多體交叉：2＋(1.21%(4＋24＋16))＝2.53性能提高了25%64位總線和存儲(chǔ)器，不采用多體交叉：2＋(1.21%232)＝2.77性能提高了14%存儲(chǔ)體的數(shù)目體的數(shù)目≥訪問體中一個(gè)字所需的時(shí)鐘周期4結(jié)論結(jié)論增加存儲(chǔ)器寬度確實(shí)可以提高主存性能，存儲(chǔ)器的帶寬決定了以存儲(chǔ)器為中心的機(jī)器獲取信息的傳輸速度，它是改善機(jī)器瓶頸的一的關(guān)鍵因素。為了提高存儲(chǔ)器的帶寬，可以采取以下措施：1、縮短存取周期；2、增加存