1.提高访存速度的措施

1.采用高速器件

2.采用层次结构：Cache -主存

3.调整主存结构

1）单体多字系统  增加存储器单次访问位宽

单体多字系统的特点是存储器中只有一个存储体，每个存储单元存储m个字，总线宽度也为m个字。一次并行读出m个字，地址必须顺序排列并处于同一存储单元。

​ 单体多字系统在一个存取周期内，从同一地址取出m条指令，然后将指令逐条送至CPU执行，即每隔1/m存取周期，CPU向主存取一条指令。这显然提高了单体存储器的工作速度。

​ 缺点：指令和数据在主存内必须是连续存放的，一旦遇到转移指令，或操作数不能连续存放，这种方法的效果就不明显。

2） 多体并行系统

高位交叉  实际上是顺序存储

各存储体顺序编址

 

高位地址表示体号，低位地址为体内地址。如图所示，存储器共有4个模块M0~M3，每个模块有n个单元，各模块的地址范围如图中所示。

特点：

• 高位交叉方式下，总是把低位的体内地址送到由高位体号确定的模块内进行译码。
• 顺序串行存取。访问一个连续主存块时，总是先在一个模块内访问，等到该模块访问完才转到下一个模块访问，CPU总是按顺序访问存储模块，各模块不能被并行访问，因而不能提高存储器的吞吐率。

 

低位交叉 各存储体交叉编址

 

在不改变存取周期的前提下，增加存储器带宽 

 

​ 低位地址为体号，高位地址为体内地址。

​ 每个模块按“模m”交叉编址，模块号=单元地址%m，假定有m个模块，每个模块有k个单元，则0,m,…,(k-1)m单元位于M0；第1,m+1,…,(k-1)m+1单元位于M1；以此类推。

特点：

• 低位交叉方式下，总是把高位的体内地址送到由低位体号确定的模块内进行译码。
• 程序连续存放在相邻模块中，因此称采用此编址方式的存储器为交叉存储器。
• 采用低位交叉编址后，可在不改变每个模块存取周期的前提下，采用流水线的方式并行存取，提高存储器的带宽。

​ 设模块字长等于数据总线宽度，模块存取一个字的存取周期为T，总线传送周期为r，为实现流水线方式存取，存储器交叉模块数应大于等于
                                     
​ 式中，m称为交叉存取度。每经过时间延迟后启动下一个模块，交叉存储器要求其模块数必须大于等于m，以保证启动某模块后经过m×r的时间后再次启动该模块时，其上次的存取操作已经完成（即流水线不间断）。这样，连续存取m个字所需的时间为
                                  
而顺序方式连续读取m个字所需的时间为。可见低位交叉存储器的带宽大大提高。

 

2. 双端口RAM

双端口顾名思义就是存储器芯片提供两个端口给两个CPU进行访问。

 

两个端口对同一主存操作有以下4种情况：

• 1.两个端口不同时对同一地址单元存取数据。成功。
• 2.两个端口同时对同一地址单元读出数据。成功。
• 3.两个端口同时对同一地址单元写入数据。写入错误。
• 4.两个端口同时对局一地址单完，二个写入数据，另一不读出数据。读出错误。

解决办法：

​ 置“忙”信号为0，由判断逻辑决定暂时关闭一个端口（即被延时），未被关闭的端口正常访问，被关闭的端口延长一个很短的时间段后再访问。

3.习题常用

1.四体交叉存储器地址冲突

当给定的访存地址在相邻的四次访问中出现在同一个bank内，就会发生防存冲突。

例：某计算机使用4 体交叉编址存储器，假定在存储器总线上出现的主存地址（十进制）序列为8005，8006，8007，8008，8001，8002，8003，8004，8000，则可能发生访存冲突的 地址对是 （D）。

• 8004 和 8008

• 8002 和 8007

• 8001 和 8008

• 8000 和 8004

四个模4同余的bank中，只有8000和8004在同一bank内且在一次连续的四次访问内。

2. 流水线示意图

若机器采用四体低位交叉存储器，现分别执行下述操作：第一（读取6个连续地址单元中存放的存储字，重复80次）；第二（读取8个连续地址单元中存放的存储字，重复60次）则第一种、第二种所花费的时间之比为（C）

  A.1:1                              B. 2:1                               C.4:3                               D.3:4

 绘制时间图如下 

1：由于采用的是四体低位交叉存储器，所以在第一轮读取连续6个地址单元的时候，花费6×T4𝑇4时间，但开始第二轮的时候，由于M1模块还在占用中，需要再经历T2𝑇2时间，才能进行下一轮新的读取（再次进入下一轮的时候不需要第6个字读取结束，第5个读取结束，M1就空出来了，即可马上进入下一轮），中间的每一轮都不需要等待，最后一轮后读取完第二个M2后，还有半个T2𝑇2时间，所以答案是（80-1）×2T（前79轮按周期来算）+最后一轮的2T+最后一轮M2剩余的T2等于（80-1）×2T+2.25T=160.25T

2：每轮读取8个存储字刚好经过2T时间，每轮结束后，最近访问的M1刚好经过了时间T，此时可以立即开始下一轮的读取。前59次可以按照周期2T来算，最后一次为周期2T加上红色的三块时间（M4剩余的存储周期），所以答案是（69-1）×2T+（2T+0.75T）=120.75T

 

 

3. 低位交叉编址问题

某计算机主存按字节编址，由 4 个 64M×8 位的 DRAM 芯片采用交叉编址方式构成，并与宽度为 32 位的存 储器总线相连，主存每次最多读写 32 位数据。若 double 型变量 x 的主存地址为 804 001AH，则读取 x 需要的存储周期数是

A.1
B.2
C.3 （正确答案）
D.4