存储器的层次结构

特点:

• 每位价格递减
• 容量递增
• 存取时间递增
• 处理器访问存储器频率递减

概念
局部性原理:在程序执行期间,处理器的指令访存和数据访存呈"簇"(一组数据集合状).

高速缓存

出现原因

处理器与内存速度不匹配,于是基于局部性原理,在处理器和内存间提供一个容量小且速度快的存储器.使得访问速度接近现有的最快存储器,同时支持价格低的大存储容量.

原理

直接内存存取

执行IO操作技术

• 可编程IO
• 中断驱动IO
• 直接内存存取(DMA)

当处理器遇到IO相关指令,它会通过给IO模块发命令来执行这个指令.
使用可编程IO时,IO模块执行请求的动作并设置IO状态寄存器中相应的位,但并不会进一步通知处理器.所以处理器在执行IO指令后,还需要定期检查IO模块状态,以确定IO完成.

中驱动IO:处理器给IO模块发送命令,然后处理器做自己的事,IO模块准备好与处理器交换数据时,它将打断处理器的执行并请求服务.

存在缺点:
IO传送速度受限于处理器测试设备和提供服务的速度
处理器忙于管理IO传送的工作,必须执行很多指令才完成IO传送

解决方法:DMA
DMA由一个独立模块完成,当处理器执行IO操作时,给DMA发送一条命令,然后有DMA去处理IO,处理完后,中断处理.
缺点:DMA需要控制总线来与存储器进行数据传输,所以会影响处理器访问控制总线的速度.

操作系统

结构