多模块存储器

随着计算机技术的发展，处理的信息量越来越多，对存储器的速度和容量要求也越来越高；而且随着CPU性能的不断提高、IO设备数量不断增加，导致主存的存取速度已经称为了整个计算机系统的性能瓶颈。这就要求我们必须提高主存的访问速度。

1.单体多字存储器

在主存中，程序和数据是连续存放的，所以CPU访问主存取出的信息也是连续的。

如果将存储器的存储单元进行扩展，让它能够存储更多的字，

那么就可以在一个存取周期内，从同一地址取出更多的指令。

这样就相当于增大了主存的带宽，提高了速度。

这种方式是对单独的存储器进行扩展，类似于位拓展的思路，不过是把一个地址对应的数据扩展到了多个存储字。

所以这种结构的存储器被称为单体多字存储器。

例：单体四字，每字W位的存储器，可以在一个存取周期内取出四个字的信息。假设指令字长就是一个存储字，那么带宽则提高了四倍。

对于一体M字存储器： 

• 结构特点：存储器中只有一个存储体，每个存储单元存储m个字，总线宽度也为m个字。
•  访问方式：一次并行读出m个字，地址必须顺序排列并处于同一存储单元
• 优点：宽度为单体单字存储器的近m倍
• 缺点：如果发生访问冲突（需要的内容不在同一行）或遇到转移指令，效率会显著降低。

2.多体并行系统

另外一种思路是采用多模块组成存储器，各个模块都有自己独立的MAR、MDR、地址译码/驱动电路和读/写电路，他们能并行工作也可以交叉工作。

并行工作：CPU可以同时访问N个板块，同时启动，同时读出；当然，由于总线是公共的，同时读出的N个字需要在总线上分时传送。

我们可以根据对这N个模块不同的编制方式分为：

• 多体高位交叉存储器
• 多体低位交叉存储器

2.1多体高位交叉存储器

多体高位交叉存储器采用高位交叉方式编址。

高位交叉方式编址：地址分为两部分，高位地址表示体号，低位地址表示体内地址。

一个模块内部的地址都是连续的，程序存储时会按照体内地址的顺序存放

也就是说，我们会先存一个模块，存满了再存下一个。

因此，这种方式我们也叫“顺序存储”。

只要调用合理，使不同的请求访问不同的模块，就可以实现并行工作。

例：CPU访问M0的同时，IO设备去访问另外一个模块，这样两个体就是并行工作的 

2.2多体低位交叉存储器

 多体低位交叉存储器采用低位交叉方式编址。

低位交叉方式编址：主存地址的低位指明存储器模块，高位指明模块内的字地址。

这种编址方式下，连续的地址分布在相邻的模块中，同一模块内的地址是不连续的，因此也叫做“交叉存储”。有M个模块的低位交叉编址又称为模M编址。

 

程序按照地址连续存放在相邻模块中，采用低位交叉编址后，可以在不改变每个模块存取周期的前提下，采用流水线方式并行存取、提高存储器的带宽。