存储器系统性能分析
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总的存储器访问次数
命中率HR=
存储器访问命中的次数
总的存储器访问次数 二1-缺失率
存储器性能计算实例I
A假设一个程序有2,000条数据访问指令（load和stores指令）， 其中 1250条指令所需要的数据在高速缓存中能找到，其余的750 个数据由
主存或者硬盘提供。
问：高速缓存cache的缺失率和命中率是多少？
表示主存慢于cache的倍率，也叫主存,cache的慢速比
>那么Cache访问效率e的计算公式可以改写为:
1
e=
1+MRcache r
存储器性能计算实例3
例：CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数1900次，主存完成存取 的次 数为100次，已知Cache的存取周期为1ns,主存存取周期为6ns。
存储器性能计算实例3
例：CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数1900次，主存完成存取 的次 数为100次，已知Cache的存取周期为1ns,主存存取周期为6ns。
求：Cache/主存系统的效率e和平均存储器访冋时间AMAT
HR = 1900/(1900+100) = 0.95, MRcachc = 1-0.95 = 0.05 AMAT =『cache + "cache ( W)= 1 +0.05*6= 1.30nS P = 'cache
HR = 1900/(1900+100) = 0.95, MRcachc =1-0.95 = 0.05
r =，MM = ___=
A
1
__ J __ u
'cache 'ns
1 __e____=____7____+__林____c_ache 广 + 0.05*6 = 76・9%
AMAT= tcache/e = lns/0.769 = 1.30ns
=(1 + 0.375 X 100) cycles =38.5 cycles
B
存储器性能计算实例2
A假设处理器有2级存储层次：cache和主存 > tcache "cycle, tMM = 100 cycles 》HRMM = 100%, MRMM = 0% ① 如果AMAT=11 cycles，求高速缓存的MRcache ? ② 如果AMAT=1.5 cycles,求高速缓存的MRcache ?
存储器性能
> 平均存储器访问时间AMAT (Average memory access time): >处理器首先在高速缓存中查找数据。如果高速缓存找不到，处 理器
随之在主存中查找。如果主存中也缺失，就到硬盘的虚拟 存储器中 访问。
所以：AMA，= ^cache + ^Rcache( + MRMM
提出Amdahl定律
存储器性能
> Cache的访问效率e
e — 'cache = _________，cache_________ = _________*
AMAT 'cache + ^^cache(，MM ) 1 + A/Rachc (:MM )
> MRcm是高速缓存缺失率
'cache
>如果定义,=
存储器系统 性能分析
存储器性能
>评价存储器性能的主要指标
> 3个关键的性能参数： •容量：大 -速度：快 •价格:便宜
B
存储器性能
速度
⑴ 存取时间 (Memory Access Time/TA) ⑵ 存储周 期(Memory Circle Time/TM) ⑶ 频带宽 度 I (Bm) : Bm=W/TM (位/秒)
求：Cache/主存系统的效率e和平均存储器访冋时间AMAT
B
存储器性能计算实例3
____ ____ ___ ____ 例：C_P_U_执 _ 行一段程序时，Cache完成存取的次数1900次，主存完成存取 ___ 的次数为100次，已知Cache的存取周期为1ns,主存存取周期为6nso 求：Cache/主存系统的效率e和平均存储器访冋时间AMAT
> MRcache是高速缓存缺失率，MRMM是主存缺失率 > Lache，‘MM, S分别是高速缓存、主存ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ虚拟内存的访问时间。
存储器性能计算实例2
A假设处理器有2级存储层次：cache和主存 > tcache "cycle, tMM = 100 cycles > HRcache = 62.5%, MRcm = 37.5% 》HRMM = 100%, MRMM = 0% >求此存储系统的平均存储器访问时间AMAT ?
解① AMAT = /cache + MRcache M = 11 则 MRcache = 10%
② AMAT = 'cache + MRcache M = 1-5 则 MRcache = 0.5%
B
Gene Amdahl, 1922-
商用大型机最早的“建 筑 师”
缔造了IBM 360的辉煌
成立阿姆达尔公司
存储器性能计算实例I
A假设一个程序有2,000条数据访问指令（load和stores指令）， 其中 1250条指令所需要的数据在高速缓存中能找到，其余的750 个数据由
主存或者硬盘提供。
问：高速缓存cache的缺失率和命中率是多少？
命中率HR = 1250/2000 = 0. 625 缺失率MR = 750/2000 = 0. 375 = 1 -命中率
W ―一每次R/W数据的宽度，一般等于Memory字长
能够全面反映存储器的工作速度.
存储周期（TM）
存储器性
如果处理器需要的数据在高速缓存中可用，它就会被快速返回，
称为 命中hit 否则，处理器就需要从主存中获得数据，称为缓存 序缺失miss
存储器性能
缺失率MR二
存储器访问缺失的次数 =1-命中率
— =
'ns_ = 7^ QOZ
e AMAT 1.3ns
B
存储器性能计算实例2
A假设处理器有2级存储层次：cache和主存 > tcache "cycle, tMM = 100 cycles > HRcache = 62.5%, MRcm = 37.5% 》HRMM = 100%, MRMM = 0% >求此存储系统的平均存储器访问时间AMAT ?
AMAT = 4ache + MRcache ^MM
命中率HR=
存储器访问命中的次数
总的存储器访问次数 二1-缺失率
存储器性能计算实例I
A假设一个程序有2,000条数据访问指令（load和stores指令）， 其中 1250条指令所需要的数据在高速缓存中能找到，其余的750 个数据由
主存或者硬盘提供。
问：高速缓存cache的缺失率和命中率是多少？
表示主存慢于cache的倍率，也叫主存,cache的慢速比
>那么Cache访问效率e的计算公式可以改写为:
1
e=
1+MRcache r
存储器性能计算实例3
例：CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数1900次，主存完成存取 的次 数为100次，已知Cache的存取周期为1ns,主存存取周期为6ns。
存储器性能计算实例3
例：CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数1900次，主存完成存取 的次 数为100次，已知Cache的存取周期为1ns,主存存取周期为6ns。
求：Cache/主存系统的效率e和平均存储器访冋时间AMAT
HR = 1900/(1900+100) = 0.95, MRcachc = 1-0.95 = 0.05 AMAT =『cache + "cache ( W)= 1 +0.05*6= 1.30nS P = 'cache
HR = 1900/(1900+100) = 0.95, MRcachc =1-0.95 = 0.05
r =，MM = ___=
A
1
__ J __ u
'cache 'ns
1 __e____=____7____+__林____c_ache 广 + 0.05*6 = 76・9%
AMAT= tcache/e = lns/0.769 = 1.30ns
=(1 + 0.375 X 100) cycles =38.5 cycles
B
存储器性能计算实例2
A假设处理器有2级存储层次：cache和主存 > tcache "cycle, tMM = 100 cycles 》HRMM = 100%, MRMM = 0% ① 如果AMAT=11 cycles，求高速缓存的MRcache ? ② 如果AMAT=1.5 cycles,求高速缓存的MRcache ?
存储器性能
> 平均存储器访问时间AMAT (Average memory access time): >处理器首先在高速缓存中查找数据。如果高速缓存找不到，处 理器
随之在主存中查找。如果主存中也缺失，就到硬盘的虚拟 存储器中 访问。
所以：AMA，= ^cache + ^Rcache( + MRMM
提出Amdahl定律
存储器性能
> Cache的访问效率e
e — 'cache = _________，cache_________ = _________*
AMAT 'cache + ^^cache(，MM ) 1 + A/Rachc (:MM )
> MRcm是高速缓存缺失率
'cache
>如果定义,=
存储器系统 性能分析
存储器性能
>评价存储器性能的主要指标
> 3个关键的性能参数： •容量：大 -速度：快 •价格:便宜
B
存储器性能
速度
⑴ 存取时间 (Memory Access Time/TA) ⑵ 存储周 期(Memory Circle Time/TM) ⑶ 频带宽 度 I (Bm) : Bm=W/TM (位/秒)
求：Cache/主存系统的效率e和平均存储器访冋时间AMAT
B
存储器性能计算实例3
____ ____ ___ ____ 例：C_P_U_执 _ 行一段程序时，Cache完成存取的次数1900次，主存完成存取 ___ 的次数为100次，已知Cache的存取周期为1ns,主存存取周期为6nso 求：Cache/主存系统的效率e和平均存储器访冋时间AMAT
> MRcache是高速缓存缺失率，MRMM是主存缺失率 > Lache，‘MM, S分别是高速缓存、主存ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ虚拟内存的访问时间。
存储器性能计算实例2
A假设处理器有2级存储层次：cache和主存 > tcache "cycle, tMM = 100 cycles > HRcache = 62.5%, MRcm = 37.5% 》HRMM = 100%, MRMM = 0% >求此存储系统的平均存储器访问时间AMAT ?
解① AMAT = /cache + MRcache M = 11 则 MRcache = 10%
② AMAT = 'cache + MRcache M = 1-5 则 MRcache = 0.5%
B
Gene Amdahl, 1922-
商用大型机最早的“建 筑 师”
缔造了IBM 360的辉煌
成立阿姆达尔公司
存储器性能计算实例I
A假设一个程序有2,000条数据访问指令（load和stores指令）， 其中 1250条指令所需要的数据在高速缓存中能找到，其余的750 个数据由
主存或者硬盘提供。
问：高速缓存cache的缺失率和命中率是多少？
命中率HR = 1250/2000 = 0. 625 缺失率MR = 750/2000 = 0. 375 = 1 -命中率
W ―一每次R/W数据的宽度，一般等于Memory字长
能够全面反映存储器的工作速度.
存储周期（TM）
存储器性
如果处理器需要的数据在高速缓存中可用，它就会被快速返回，
称为 命中hit 否则，处理器就需要从主存中获得数据，称为缓存 序缺失miss
存储器性能
缺失率MR二
存储器访问缺失的次数 =1-命中率
— =
'ns_ = 7^ QOZ
e AMAT 1.3ns
B
存储器性能计算实例2
A假设处理器有2级存储层次：cache和主存 > tcache "cycle, tMM = 100 cycles > HRcache = 62.5%, MRcm = 37.5% 》HRMM = 100%, MRMM = 0% >求此存储系统的平均存储器访问时间AMAT ?
AMAT = 4ache + MRcache ^MM