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  • 发布时间:2016-09-07 11:15:26,加入时间:2014年07月04日(距今3974天)
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主-辅存存储层次 由于计算机主存容量相对于程序员所需要的容量来说总是太小,程序与数据从辅存调入主存是由程序员自己安排的,程序员必须花费很大精力和时间把大程序预先分成块,确定好这些程序块在辅存中的位置和装入主存的地址,而且还要预先安排好程序运行时各块如何和何时调入调出,因此存在存储空间的分配问题。操作系统的形成和发展使得程序员尽可能摆脱主、辅存之间的地址定位,同时形成了支持这些功能的“辅助硬件”,通过软件、硬件的结合,把主存和辅存统一成了一个整体,如图所示。这时,由主存、辅存形成了一个存储层次,即存储系统。从整体看,其速度接近于主存的速度,其容量则接近于辅存的容量,而每位的平均价格也接近于廉价的慢速的辅存平均价格。这种系统不断发展和完善,就逐步形成了现在广泛使用的虚拟存储系统。在系统中,应用程序员可用机器指令地址码对整个程序统一编址,如同程序员具有对应这个地址码宽度的全部虚存空间一样。该空间可以比主存实际空间大得多,以致可以存得下整个程序。这种指令地址码称为虚地址(虚存地址、虚拟地址)或逻辑地址,其对应的存储容量称为虚存容量或虚存空间;而把实际主存的地址称为物理地址、实(存)地址,其对应的存储容量称为主存容量、实存容量或实(主)存空间
 
当用虚地址访问主存时,机器自动地把它经辅助软件、硬件变换成主存实地址。查看这个地址所对应的单元内容是否已经装入主存,如果在主存就进行访问,如果不在主存内就经辅助软件、硬件把它所在的那块程序和数据由辅存调入主存,而后进行访问。这些操作都不必由程序员来安排,也就是说,对应用程员员是透明的。 主-辅存层次解决了存储器大容量要求和低成本之间的矛盾。 在速度方面,计算机的主存和CPU直保持了大约一个数量级的差距。显然这个差距限制了CPU速度潜力的发挥。为了弥合这个差距,仅采用一种工艺的单一存储器是行不通的,必须进一步从计算机系统结构和组织上去研究。设置高速缓冲存储器(Cache)是解决存取速度的重要方法。在CPU和主存中间设置高速缓冲存储器,构成高速缓存(Cache)-主存层次,要求Cache在速度上能跟得上CPU的要求。Cache-主存间的地址映象和调度吸取了比它较早出现的主-辅存存储层次的技术,不同的是因其速度要求高,不是由软、硬件结合而完全由硬件来实现,如图所示。
地址映象是指某一数据在内存中的地址与在缓冲中的地址,两者之间的对应关系。下面介绍三种地址映象的方式。
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