第5章分布式存储器及其 时延容忍 n1层次存储器技术 2高缓一致性协议 23共享存储器的一致性 a24分布式高速缓/主存体系 结构 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 第5章 分布式存储器及其 时延容忍 ◼1 层次存储器技术 ◼ 2 高缓一致性协议 ◼ 3 共享存储器的一致性 ◼ 4 分布式高速缓/主存体系 结构
1层次存储器技术 析典型层次存储器的存储 和 性质。 、存储部件的特性 口存储时间 口存储容量 口传输速率和带宽 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 1 层次存储器技术 ◼分析典型层次存储器的存储 特性和操作性质。 ◼一、存储部件的特性 ❑存储时间 ❑存储容量 ❑传输速率和带宽
第0层 寄存器,CPU 内高速缓存 容量和 第1层 外部高速缓存 (SRAMS) M 存取时间递 第2层 主存 (DRAMS) 每字节成本递 增|第3层 磁盘存储器 (磁性) 3 第4层 磁带机 (磁性) 容量 大型计算机系统中的一个4级存储器层次结构 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
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二、存储器层次性质 1.包含性 2.数据传输单位 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 ◼二、存储器层次性质 ◼ 1.包含性 ◼ 2.数据传输单位
3.访问局部性 层次存储器结构是基于访问局部性 这一程序特性为基础而发展起来的。 这些存取在时间、空间和顺序上往 往集中在一定范围内进行。 (1)时间局部性 最近的访问项(指令或数据)很有可 能在不久的将来被再次访问。 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 ◼3.访问局部性 ◼层次存储器结构是基于访问局部性 这一程序特性为基础而发展起来的。 ◼这些存取在时间、空间和顺序上往 往集中在一定范围内进行。 ◼ (1)时间局部性 ◼最近的访问项(指令或数据)很有可 能在不久的将来被再次访问
(2)空间局部性 指进程趋向于访问地址接近的数据, 例如:对表和数据的操作会引起对某 地址空间的集中访问。 (3)顺序局部性 对程序而言,除了跳转指令会导致执 行顺序的打乱之外,指令串行总是按 照一定的串行顺序进行的。 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 ◼ (2)空间局部性 ◼ 指进程趋向于访问地址接近的数据， 例如：对表和数据的操作会引起对某 一地址空间的集中访问。 ◼ (3)顺序局部性 ◼ 对程序而言，除了跳转指令会导致执 行顺序的打乱之外，指令串行总是按 照一定的串行顺序进行的
4.局部性对存储器设计的影响 口时间局部性导致LRU替换算法等的 使用; 口空间局部性有利于确定相邻存储器 层次间的数据传输单位,也有利于 确定相邻层次的存储器容量。 a顺序局部性影响最佳调度的颗粒度 大小颗粒度组合)。预取技术也受 这些局部性的影响。 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 ◼ 4. 局部性对存储器设计的影响 ❑时间局部性导致LRU替换算法等的 使用； ❑空间局部性有利于确定相邻存储器 层次间的数据传输单位，也有利于 确定相邻层次的存储器容量。 ❑顺序局部性影响最佳调度的颗粒度 大小(颗粒度组合)。预取技术也受 这些局部性的影响
5.一致性问题 是系统结构方面一个重要的问题。 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 ◼ 5.一致性问题 ◼ 是系统结构方面一个重要的问题
三、存储器容量的规划 存储器层次结构的性能由所有层次的 有效存取时间Tr( effective access time)决定,T由下述量决定: 口相邻层次的命中率 hitratios) 访问频率( accessfrequencies) 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 ◼三、存储器容量的规划 ◼ 存储器层次结构的性能由所有层次的 有效存取时间Teff(effective access time)决定，Teff由下述量决定： ❑相邻层次的命中率(hitratios) ❑访问频率(accessfrequencies)
1.命中率 h;定义 存储器层次结构中人以两个相邻层 当在M找到某一信息项时的概率, 成为命中率。 口对M的访问频率 f;( Accessfrequency)定义为: f;=(1-h1)(1-h2)(1-hn-)tn 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 ◼1. 命中率 ◼ hi定义: ❑存储器层次结构中人以两个相邻层 当在Mi找到某一信息项时的概率， 成为命中率。 ❑对Mi的访问频率 fi (Accessfrequency)定义为 ： fi=(1-h1)(1-h2)(1-hn-1)tn