第4章存储层次结构设计 41存储层次结构 42 Cache基本知识 ·43基本的 Cache优化方法 44高级的 Cache优化方法 4.5存储器技术与优化 4.6虚拟存储器-基本原理 2021-2-4 计算机体系结构
第4章 存储层次结构设计 • 4.1 存储层次结构 • 4.2 Cache基本知识 • 4.3 基本的Cache优化方法 • 4.4 高级的Cache优化方法 • 4.5 存储器技术与优化 • 4.6 虚拟存储器－基本原理 2021-2-4 计算机体系结构 2
4.1存储层次结构 存储系统设计是计算机体系结构设计的关键问题之- 价格,容量,速度的权衡 用户对存储器的“容量,价格和速度”要求是相互矛 盾的 速度越快,每位价格就高 容量越大,每位价格就低 容量越大,速度就越慢 目前主存一般由DAM构成 Microprocessor与 Memory之间的性能差昇越来越大 CPU性能提高大约60%/year DRAM性能提高大约9%/year 2021-2-4 计算机体系结构
4.1 存储层次结构 • 存储系统设计是计算机体系结构设计的关键问题之一 − 价格，容量，速度的权衡 • 用户对存储器的“容量，价格和速度”要求是相互矛 盾的 − 速度越快，每位价格就高 − 容量越大，每位价格就低 − 容量越大，速度就越慢 − 目前主存一般由DRAM构成 • Microprocessor与Memory之间的性能差异越来越大 − CPU性能提高大约60%/year − DRAM 性能提高大约 9％/year 2021-2-4 计算机体系结构 3
技术发展趋势 Capacity Speed (latency) ogIC 2x in 3 years 2x in 3 years DRAM: 4x in 3 years 2x in 10 years Disk 4x in 3 years 2x in 10 years Year DRAMSize Cycle Time TUURTH 1980 →64Kb 2:1 250ns 1983 256Kb 220ns 1986 1 Mb 190ns 1989 4 Mb 165ns 1992 16 Mb 145ns 1995 64 Mb 120ns 20098192(8Gbi 2021-2-4 计算机体系结构
技术发展趋势 Capacity Speed (latency) Logic: 2x in 3 years 2x in 3 years DRAM: 4x in 3 years 2x in 10 years Disk: 4x in 3 years 2x in 10 years 2021-2-4 计算机体系结构 4 Year DRAMSize Cycle Time 1980 64 Kb 250 ns 1983 256 Kb 220 ns 1986 1 Mb 190 ns 1989 4 Mb 165 ns 1992 16 Mb 145 ns 1995 64 Mb 120 ns 1000:1! 2:1! 2009 8192 (8 Gbi)
Trends in DRaM Year Chip Bus DRAM Type Latency Produced Size Cycle New Request 1980 64 Kbit Asynchronous DRAM 250ns 1983 256 Kbit Asynchronous DRAM 190ns 1986 1 Mbit Asynchronous DRAM 140ns 1989 4 Mbit Asynchronous DRAM 110ns 1992 16 Mbit Asynchronous DRAM 90 ns 1996 64 Mbit SDRAM 10 ns 70 ns 1998 128 Mbit SDRAM 7.5ns 60 ns 2000 256 Mbit DDR SDRAM 6ns 55 ns 2002 512 Mbit DDR SDRAM 5 ns 55 ns 2004 1 Gbit DDR2 SDRAM 3 ns 50 ns 2006 2 Gbit DDR2 SDRAM 2 ns 45 ns 2010 4 Gbit DDR3 SDRAM 1.5ns 37ns 2012 8 Gbit DDR3 SDRAM 1 ns 31 ns
Trends in DRAM 2021-2-4 计算机体系结构 5
微处理器与DRAM的性能差异 Processor-DRAM Memory Gap (latency) 100,000 10,000 Eo 1.000 Processor-Memory Processor Performance Gap 100 rowing 10 Memoryo-O-D-D 口 1980198519901995200020052010 Year 2021-2-4 计算机体系结构
Processor-DRAM Memory Gap (latency) 微处理器与DRAM 的性能差异 2021-2-4 计算机体系结构 6 Processor-Memory Performance Gap Growing