The Memory HierarchyThe design cons

The Memory Hierarchy

The design constraints on a computer’s memory can be summed up by three questions: How much? How fast? How expensive?
The question of how much is somewhat open ended. If the capacity is there, applications will likely be developed to use it. The question of how fast is, in a sense, easier to answer.To achieve greatest performance, the memory must be able to keep up with the processor. That is, as the processor is executing instructions, we would not want it to have to pause waiting for instructions or operands. The final question must also be considered. For a practical system, the cost of memory must be reasonable in relationship to other components.
As might be expected, there is a trade-off among the three key characteristics of memory: namely, capacity, access time, and cost. A variety of technologies are used to implement memory systems, and across this spectrum of technologies, the following relationships hold:
• Faster access time, greater cost per bit
• Greater capacity, smaller cost per bit
• Greater capacity, slower access time
The dilemma facing the designer is clear. The designer would like to use memory technologies that provide for large-capacity memory, both because the capacity is needed and because the cost per bit is low. However, to meet performance requirements, the designer needs to use expensive, relatively lower-capacity memories with short access times.
The way out of this dilemma is not to rely on a single memory component or technology, but to employ a memory hierarchy. A typical hierarchy is illustrated in
Figure 4.1. As one goes down the hierarchy, the following occur:

Kết quả (Việt) 1:

Hệ thống phân cấp của bộ nhớCác khó khăn thiết kế trên bộ nhớ máy tính có thể được tóm tắt bằng ba câu hỏi: bao nhiêu? Nhanh như thế nào? Làm thế nào đắt tiền?Các câu hỏi của bao nhiêu là hơi mở đã kết thúc. Nếu khả năng đó, ứng dụng sẽ có khả năng được phát triển để sử dụng nó. Các câu hỏi về làm thế nào nhanh chóng là, trong một ý nghĩa, dễ dàng hơn để trả lời. Để đạt được hiệu suất lớn nhất, nhớ là phải có khả năng để theo kịp với bộ vi xử lý. Đó là, như bộ vi xử lý thực hiện hướng dẫn, chúng tôi sẽ không muốn nó phải tạm dừng chờ đợi hướng dẫn hoặc operands. Câu hỏi cuối cùng cũng phải được xem xét. Đối với một hệ thống thực tế, chi phí của bộ nhớ phải được hợp lý trong mối quan hệ với các thành phần khác.Như có thể được mong đợi, đó là một sự đánh đổi giữa ba đặc điểm quan trọng của bộ nhớ: cụ thể là, công suất, thời gian truy cập và chi phí. Một loạt các công nghệ được sử dụng để thực hiện bộ nhớ hệ thống, và trên này quang phổ của công nghệ, các mối quan hệ sau giữ:• Thời gian truy cập nhanh hơn, các chi phí cao hơn một chút• Năng lực lớn hơn, nhỏ hơn chi phí cho mỗi bit• Công suất lớn hơn, chậm hơn thời gian truy cậpTiến thoái lưỡng nan phải đối mặt với các nhà thiết kế là rõ ràng. Các nhà thiết kế muốn sử dụng công nghệ bộ nhớ cung cấp cho bộ nhớ công suất lớn, cả hai bởi vì năng lực là cần thiết và vì chi phí cho mỗi bit thấp. Tuy nhiên, để đáp ứng yêu cầu thực hiện, các nhà thiết kế cần sử dụng đắt tiền, dung lượng tương đối thấp hơn những kỷ niệm với thời gian truy cập ngắn.Cách ra khỏi tình trạng này là không dựa trên một bộ nhớ đơn thành phần hoặc công nghệ, nhưng để sử dụng một hệ thống phân cấp của bộ nhớ. Một hệ thống phân cấp tiêu biểu được minh họa trongHình 4.1. Khi đi xuống hệ thống phân cấp, sau đây xảy ra:

Kết quả (Việt) 2:

Bộ nhớ Hierarchy

Các hạn chế thiết kế trên bộ nhớ của máy tính có thể được tóm tắt bằng ba câu hỏi: Bao nhiêu? Nhanh như thế nào? Làm thế nào đắt tiền?
Các câu hỏi bao nhiêu phần nào được kết thúc mở. Nếu khả năng là có, các ứng dụng có khả năng sẽ được phát triển để sử dụng nó. Câu hỏi của cách nhanh chóng là, trong một nghĩa nào đó, dễ dàng hơn để answer.To đạt được hiệu suất lớn nhất, bộ nhớ phải có khả năng để theo kịp với các bộ xử lý. Đó là, như bộ vi xử lý được thực hiện hướng dẫn, chúng tôi sẽ không muốn nó phải tạm dừng chờ hướng dẫn hoặc toán hạng. Câu hỏi cuối cùng cũng phải được xem xét. Đối với một hệ thống thực tế, chi phí của bộ nhớ phải hợp lý trong mối quan hệ với các thành phần khác.
Đúng như dự đoán, có một thương mại-off giữa ba đặc điểm chính của bộ nhớ: cụ thể, công suất, thời gian truy cập, và chi phí. Một loạt các công nghệ được sử dụng để thực hiện các hệ thống bộ nhớ, và trên một dải phổ này của công nghệ, các mối quan hệ sau giữ:
• thời gian truy cập nhanh hơn, chi phí lớn hơn cho mỗi bit
• công suất lớn hơn, chi phí nhỏ cho mỗi bit
• công suất lớn hơn, thời gian truy cập chậm hơn
các tiến thoái lưỡng nan phải đối mặt với nhà thiết kế là rõ ràng. Các nhà thiết kế muốn sử dụng công nghệ bộ nhớ cung cấp cho bộ nhớ dung lượng lớn, cả hai vì khả năng là cần thiết và vì chi phí cho mỗi bit thấp. Tuy nhiên, để đáp ứng yêu cầu thực hiện, các nhà thiết kế cần phải sử dụng đắt tiền, tương đối kỷ niệm dung lượng thấp với thời gian truy cập ngắn.
Cách ra khỏi tình trạng khó xử này không phải là dựa trên một thành phần bộ nhớ đơn hoặc công nghệ, nhưng để sử dụng một hệ thống phân cấp bộ nhớ. Một hệ thống phân cấp điển hình được minh họa trong
hình 4.1. Là một đi xuống cấp này, sau đây xảy ra: