学习笔记：计算机组成原理Ch7.内存和缓存

现在开始讲解存储的单元，在讲解之前先要声明：

并不是所有的memory都是一样的，去不同价格的memory拿数据的时间也是不一样的！

我们先不管由于硬件不同造成的影响，实际上同一个memory，拿取数据的时间也是不一样的

可以把memory想象成中药房抓药的抽屉，分行和列

那么如果你发现两个药都在同一行的连续两列上，抓取这两个药的速度就要比两个不同位置的药容易的多

memory也是如此！

因此，连续地址的数据拿取速度就是快！

在IT network里有提到，运营商会把数据保存在服务器中，因为在memory中抓取数据时间会比较长，所以就需要在cpu和memory中加cache，也就是缓存。

下面看一下存储的层级：

那么如何在cache里实现读写操作呢？

读：通常read操作开始时，我们把最旧的page存起来

写：此时，cache和memory写一个数据就要做到同步性，那么通常cache里是只读文件，执行了写的操作，原来cache里的就会被删除。

如何在cache里快速查找到一个数据呢？

通常设置快速查找set number，cache里数据是分页的，只要找到相应页码，就可以快速找到一个元素。

但是通常有些情况，两个元素在同一页中出现。

于是cache里会把set number分配几个不同的页面，每次查找时做两次比较，就不容易出现上面的问题。

现在来看内存：

可以把内存切开分段：segmentation

这样每一段就有自己的logic address，如何把他们和physical address关联呢？

可以采用segment table如下图所示：

现在出现了一个新问题：如果我瞎分段，就像切蛋糕一样，你切一下，我切一下，中间空余的小段大家都不要，就造成了浪费，这该怎么办呢？

我可以规定，大家切蛋糕必须切一样的尺寸，这样每个人的都一样，就会少机会出现浪费。

这就是pagination，分页。

这时segment table就变成了page table，此时的page table就不必出现length了

memory里还有一个漏洞，就是每个physical page的位数不必和logical page 的位数相等，这样就可以拓展memory：

同样的道理，可以把拓展的memory定义为外部设备，USB呀。

这样就出现了Virtual memory

值得注意的是，如果在传输内存数据发生中断了，会怎么样？

因为在上一章我们知道，中断发生后，CU会继续执行完这个指令，然后再执行相应的中断程序，但是如果数据都不到位，这个指定都没办法执行，此时的中断就宛如时间倒流，重新执行这个指令：

当然，毋庸置疑，segmentation 和 piganation能一起存在。

另外，通常来说，运行一段程序，一段数据经常存在于自身附近，每次都要从物理地址翻译成逻辑地址实在是对于时间的一种糟蹋。

所以，Translate Look Aside Buffer（TLB），出来了，他会保存最近几十条翻译，cpu调用的时候，先看看这个Cache里面有没有，cache里有的话，就直接传过来，如果没有的话，cache发一个中断信号，然后接着从memory里面查翻译。