Computer Architecture Organization Memory ROBERT CHEN SHUTE UNIVERSITY
Computer Architecture & Organization 第 五 章 記憶體 Memory ROBERT CHEN SHU-TE UNIVERSITY CSIE DEPT.
Computer Architecture & Organization 6. 2 記憶體類型 • 記憶體類型(types) – 隨機存取記憶體(random access memory, RAM) • 動態隨機記憶體(Dynamic RAM: DRAM) – Multibank RAM、Fast-page mode RAM、 EDO-RAM、SDRAM、DDR-SDRAM • 靜態記憶體(Static RAM: SRAM) – 唯讀記憶體(read-only-memory, ROM ) • ROM (Masked ROM) – 出廠時即已燒錄好程式碼 • PROM (Programmable ROM: ) – 可供燒錄一次 • EPROM(Erasable PROM) – 可反覆燒錄多次，清除資料須用紫外線(UV)，清除時需完全複寫 • EEPROM (Electrically EPROM) – 藉由高電壓來清除資料，可燒錄多次，可部分清除資料，一次一個Byte • Flash Memory – 亦即EEPROM，加資料時可在區塊中寫入或清除，並去除一次一個Byte之限制 SHU-TE UNIVERSITY CSIE DEPT. 6 -4
Computer Architecture & Organization 6. 3 記憶體階層 • 記憶體階層(memory hierachy) , less amount, faster , less amount, slower SHU-TE UNIVERSITY CSIE DEPT. 6 -5
Computer Architecture & Organization 6. 4. 1 快取對映機制(cache mapping schemes) • N-路集合關聯式(N-way set associative mapping) – 直接對映式與完全關聯式之折衷方法，較類 似直接對映式 – 用位址將區塊對映到快取位置，並非對映到 單一區塊，而是一些區塊的集合 以 2 -way associative mapping 為例 SHU-TE UNIVERSITY CSIE DEPT. 6 -
Computer Architecture & Organization 快取補充說明範例 • 假設資料存取順序如下: A 0 B 0 C 2 A 0 D 1 B 0 E 4 F 5 A 0 C 2 D 1 B 0 G 3 C 2 H 7 I 6 A 0 B 0 • TC=10 ns TM=60 ns • Cache activity using direct mapped cache, • hit rate=3/18=0. 167, EAT=(3/18)*10+(15/18)*60=50. 67 ns 0 0 2 0 SHU-TE UNIVERSITY CSIE DEPT. 1 0 4 5 0 2 1 0 3 2 7 6 0 0 6 -
Computer Architecture & Organization 快取補充說明範例 • 假設資料存取順序如下: A 0 B 0 C 2 A 0 D 1 B 0 E 4 F 5 A 0 C 2 D 1 B 0 G 3 C 2 H 7 I 6 A 0 B 0 • TC=10 ns TM=60 ns， • Cache activity using associative cache, • hit ratio = 7/18=0. 389, EAT=(7/18)*10+(11/18)*60=40. 56 ns (FIFO replacement policy) SHU-TE UNIVERSITY CSIE DEPT. 6 -
Computer Architecture & Organization 快取補充說明範例 • 假設資料存取順序如下: A 0 B 0 C 2 A 0 D 1 B 0 E 4 F 5 A 0 C 2 D 1 B 0 G 3 C 2 H 7 I 6 A 0 B 0 • TC=10 ns TM=60 ns • Cache activity using two-way set-associative cache, hit rate= 7/18 =0. 398 EAT=(7/18)*10+(11/18)*60=40. 56 ns (LRU policy) 0 0 2 0 1 0 4 5 SHU-TE UNIVERSITY CSIE DEPT. 0 2 1 0 3 2 7 6 0 0 6 -
Computer Architecture & Organization 6. 5 虛擬記憶體 • 暫略 • 此主題非常重要，留待OS(作業系統)課程教授 SHU-TE UNIVERSITY CSIE DEPT. 6 -
Computer Architecture & Organization 解答: (a)直接記憶體對映: 每個區塊有4個位元組 : 4=22 word欄有2 bits (每個區塊有4筆資料) 快取有16個位元組= 16/4 =4個區塊: 4=22 block欄有2 bits 主記憶體為 28個字組: tag欄有(8 -2 -2)=4 bits 6 E = 0110 11 第 3個block SHU-TE UNIVERSITY CSIE DEPT. 10 第 2筆資料 6 -
Computer Architecture & Organization 資料 編號 6 E B 9 17 E 0 4 E 4 F 50 91 A 8 A 9 AB AD 93 94 E 0 E 0 50 90 90 E 1 E 1 51 91 91 E 2 E 2 52 92 92 E 3 E 3 53 93 93 14 14 14 94 15 15 15 95 16 16 16 96 17 17 17 97 B 8 B 8 A 8 A 8 A 8 B 9 B 9 A 9 A 9 A 9 BA BA AA AA AA BB BB AB AB 6 C 6 C 4 C 4 C AC AC AC 6 D 6 D 4 D 4 D AD AD AD 6 E 6 E 4 E 4 E AE AE AE 6 F 6 FCSIE 6 FDEPT. 6 F SHU-TE UNIVERSITY 4 F 4 F AF AF AF 6 - 0 C A C H E 1 2 3 AB AB
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