容量大且快速利用階層式記憶體第一頁，共十三頁，2022年，8月28日簡介區(qū)域性原則(principleoflocality)時(shí)間區(qū)域性(Temporallocality)程式的迴圈空間區(qū)域性(Spatiallocality)陣列或記錄資料第二頁，共十三頁，2022年，8月28日1快取記憶體的基礎(chǔ)概念快取記憶體(SRAM)v.s.主要記憶體(DRAM)參閱習(xí)題：7.1節(jié)快取參考(cachereference)：尋到(hit)或誤失(miss)處理器要求不存在快取記憶體裡的Xn

這個(gè)需求會(huì)造成誤失Xn(區(qū)塊)會(huì)由主要記憶體傳入快取記憶體內(nèi)快取記憶體的寫入間接寫入(writeback)v.s.直接寫入(writethrough)寫入尋到(writehit)v.s.寫入誤失(writemiss)此時(shí)我們有兩個(gè)問題存在：我們?nèi)绾沃蕾Y料是否在快取記憶體內(nèi)？如果是的話，我們要如何才能找到這筆資料？一般來說快取讀取比寫入容易第三頁，共十三頁，2022年，8月28日2快取記憶體的基礎(chǔ)概念直接對(duì)映將每個(gè)主記憶體的位置恰好對(duì)應(yīng)到快取記憶體的一個(gè)位置幾乎所有採用直接對(duì)映的快取記憶體使用底下的對(duì)映方式：(區(qū)塊位址)同餘(快取記憶體中的區(qū)塊數(shù)目)圖7.5顯示出一個(gè)採用直接對(duì)映的8個(gè)字組的快取記憶體。說明介於0與31的記憶體字元位址對(duì)映到相同的快取記憶體位置。主要記憶體中的最低的3個(gè)位元用來選取快取記憶體的區(qū)塊。最高的2個(gè)位元當(dāng)作標(biāo)籤。標(biāo)籤中包含了位址資訊，可以用來辨別快取記憶體中的字組是否對(duì)應(yīng)到我們要求的字組。有效位元(validbit)用來標(biāo)示快取記憶體內(nèi)的某個(gè)區(qū)塊是否存放著有效的位址。第四頁，共十三頁，2022年，8月28日3快取記憶體的基礎(chǔ)概念圖7.5第五頁，共十三頁，2022年，8月28日4在這一行中“7.5”這一項(xiàng)應(yīng)該被“7.6”所取代快取記憶體的基礎(chǔ)概念範(fàn)例圖7.6說明了一個(gè)8字組大小，採用直接對(duì)映的快取記憶體如何回應(yīng)處理器一連串的需求。時(shí)間區(qū)域性：以最近被存取到的字組取代最近較少參考到的字組。第六頁，共十三頁，2022年，8月28日5快取記憶體的基礎(chǔ)概念範(fàn)例

(續(xù))

圖7.6第七頁，共十三頁，2022年，8月28日6快取記憶體的基礎(chǔ)概念假設(shè)一個(gè)資料區(qū)塊32位元的記憶體，一個(gè)資料儲(chǔ)存量為2n

字組，且每個(gè)區(qū)域大小為1字組的直接對(duì)映快取記憶體需要一個(gè)大小為32-(n+2)的標(biāo)籤欄位。圖7.7展示一個(gè)參考位址的分割情形第八頁，共十三頁，2022年，8月28日7快取記憶體的基礎(chǔ)概念快取誤失的處理指令快取誤失所採取的步驟(在IF發(fā)生誤失):將原始的PC

值(目前的PC值減4)送到記憶體。告知主記憶體完成讀取，並等待記憶體完成此讀取的動(dòng)作。寫入快取記憶體將記憶體得到的資料放到快取記憶體中適當(dāng)?shù)臋谖?。將其位址的上半部?來自ALU)寫入標(biāo)籤欄位。將有效位元改為on重新啟動(dòng)IF指令，這次會(huì)發(fā)現(xiàn)資料已在快取記憶體中?？烊∮洃涹w對(duì)資料存取的控制在本質(zhì)上是相同的參閱習(xí)題：一個(gè)快取記憶體的例子：DECStation3100,7-17到7-20頁第九頁，共十三頁，2022年，8月28日8快取記憶體的基礎(chǔ)概念採用空間區(qū)域性(spatiallocality)的優(yōu)點(diǎn)使用多重字組的快取記憶體區(qū)塊當(dāng)誤失發(fā)生時(shí)，相鄰的多個(gè)字組便會(huì)被擷取出來其他的字組馬上就會(huì)被使用到的機(jī)率相當(dāng)大一個(gè)64KB快取記憶體區(qū)塊包含：4K區(qū)塊每個(gè)區(qū)塊有4個(gè)字組(16位元組)一個(gè)32-位元位址可解譯為標(biāo)籤(16-位元):索引(12-位元):區(qū)塊偏移量(2-位元):位元組位移量(2-位元)第十頁，共十三頁，2022年，8月28日9快取記憶體的基礎(chǔ)概念圖7.10說明對(duì)一個(gè)特殊的位址如何找到需要的快取記憶體區(qū)塊的方法第十一頁，共十三頁，2022年，8月28日10快取記憶體的基礎(chǔ)概念誤失率v.s.區(qū)塊大小IF時(shí)間=快取記憶體存取時(shí)間+誤失率*誤失代價(jià)增加區(qū)塊大小與問題的關(guān)連性誤失所付出的額外的時(shí)間代價(jià)勝過大區(qū)塊誤失率的減少第十二頁，共十三頁，2022年，8月28日期末考重點(diǎn)加法器的真值表及其PLAIEEE754浮點(diǎn)符號(hào)的單精確度及雙精確度的表示乘法器及除法器的基本操作S-R栓的所有輸出入組合D型栓的時(shí)脈變化對(duì)輸入及輸出所造成的影響D型正反器的時(shí)脈變化對(duì)輸入及輸出所造成的影響只用NANDgate來製作AND,