多体交叉存储器设计-北京交通大学
计算机组成原理研究性教学
——多体交叉存储器设计
北京交通大学
一、多体交叉存储器概述
多体交叉存储器，就是由多个RAM模块构成，每个模块有相同的容量和存取速度，各模块有各自独立的地址寄存器、数据寄存器、地址译码器、驱动和读写电路，它们能并行、交叉工作。
CPU在一个周期内交叉访问每个RAM，若存储器由n个RAM构成，则存储器的工作速度可提高n倍。
它是在多总线结构的计算机中，提高系统的吞吐率的最有效方法。
具体优化原理：每个存储体本身存取时间并不变，但CPU在全过程中交叉访问各个RAM，使n个RAM的存取过程可以同时进行，因此可以在一个存储时间内写入n位，相当于提升n倍存取速度。
二、设计内容及要求
设计一个容量为64KB的采用低位交叉编址的8体并行结构存储器。
画出CPU和存储芯片（芯片容量自定）的连接图，并写出图中每个存储芯片的地址范围（用十六进制数表示）。
相关知识点：交叉存储器结构；存储器并行工作原理；译码电路设计；地址、数据和控制电路设计。
三、设计方案
单片存储芯片容量为64KB/8 = 8KB；
地址线A0-A2作为片选信号，分别连3-8译码器的A、B、C端；
地址线A3-A14作为块内地址，分别与各芯片相连；
地址分配：
RAM0：0000H、0008H、……、FFF8H；
RAM1：0001H、0009H、……、FFF9H；
RAM2：0002H、000AH、……、FFFAH；
RAM3：0003H、000BH、……、FFFBH。
RAM4：0004H、000CH、……、FFFCH。
RAM5：0005H、000DH、……、FFFDH。
RAM6：0006H、000EH、……、FFFEH。
RAM7：0007H、000FH、……、FFFFH。
连接示意图：译码器使能端G1接5V电源，非使能端G2A、G2B接MREQ。
北京交通大学《微机原理与接口技术》作业答案
目录《微机原理与接口技术》第一章作业 (2)一、书上P22作业题 2、3、7 (2)《微机原理与接口技术》第二章作业 (2)一、书上P59作业题 2、5、6、9、14 (2)《微机原理与接口技术》第三章作业 (3)一、书上P95作业题 4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、18、22、27 4《微机原理与接口技术》第四章作业 (8)一、课本P155 8、12、13、14 (8)《微机原理与接口技术》第五章作业 (10)一、作业P180 2、5、7、8、9、10 (11)《微机原理与接口技术》第六章作业 (13)一、P207: 1，3，5，10，14。
18，19，20 (13)《微机原理与接口技术》第七章作业(一) (17)一、P268: 3, 6 , 7, 10 , 11 , 12 (17)《微机原理与接口技术》第七章作业(二) (20)一、P268: 15 , 16 , 19， 21，25 (20)《微机原理与接口技术》第八章作业 (24)一、P292 6、7 (24)《微机原理与接口技术》第一章作业一、书上P22作业题 2、3、72.完成下列数制之间的转换。
（1）01011100B=92D（3）135D=10000111B（5）10110010B=262Q=B2H3.组合型BCD码和非组合型BCD码有什么区别？写出十进制数254的组合型BCD数和非组合型BCD数。
答：组合型BCD码的储存格式用一个字节存放2位BCD码，高4位表示十进制的十位数，低4位表示十进制的个位数，数值表示范围为0~99；非组合型的储存格式是用一个字节的低4位存放1位BCD码，高四位可以为0或任意数，数值表示范围为0~9。
254D的组合型BCD码：0254D的非组合型BCD码：007.计算机中为什么采用补码的形式储存数据？当计算机的字长n=16时，补码的数据表示范围是多少？答：是为了便于进行加减运算，简化机器硬件结构。
北京交通大学操作系统讲义
7/15/2021
北京交通大学操作系统
操作系统举例
MS DOS Windows（NT、9X、200X、Vista） UNIX（Solaris） Linux（RedHat、RedFlag） Novell Netware
7/15/2021
北京交通大学操作系统
1.1 什么是操作系统
1.1.1 操作系统的地位和目标 1.1.2 操作系统的作用 1.1.3 操作系统的组成及层次模型 1.1.4 操作系统的定义 1.1.5 操作系统举例
保护模式内存管理
➢ 内存寻址（分段寻址技术；逻辑地址14+32） ➢ 地址变换（分段[段选择符→段描述符] + 分页） ➢ 内存保护（全局/局部描述符表、特权级）
中断和异常处理
➢ 中断向量与中断描述符表、中断源与异常源
任务管理（任务状态段） 任务切换与过程调用不同！
7/15/2021
北京交通大学操作系统
内存系统Memory Systems
主存Main Memory
➢ RAM & ROM
?
➢ 实际地址空间real address space
A. 或称作物理地址空间，按字节编址Bytes
B. RAM＆ROM
C. 保留用于设备或以后它用
高速缓冲Cache Memories
?
➢ 因内存寻址访问效率和局部性原理而引入
现代操作系统
陈向群等译
机械工业出版社
7/15/2021
北京交通大学操作系统
教材内容删减说明
第三章 处理机调度与死锁
➢ 3.3 实时调度 ➢ 3.4 多处理机系统中的调度
第五章 设备管理
➢ 5.6 磁盘存储器管理
交叉存储器
– 为了提高主存的带宽，需要多个或所有 存储体能并行工作。
• 在每一个存储周期内，分时启动m个存储体。 • 如果每个存储体的访问周期是TM，则各存储体
的启动间隔为： t=TM/m。
主存周期
主存周期
时间 启动 M0 体 启动 M1 体 启动 M2 体 启动 M3 体
5.6 并行主存系统
• 增加m的值就能够提高主存储器的带宽。但是， 由于存在访问冲突，实际加速比小于m。
A＝j×n＋i 其中：j＝０，1，2，…，m－1
i＝０，1，2，…，n－1
– 一个单元的线性地址为A，则其体号j和体 内地址i为：
j
A n
Hale Waihona Puke i ＝A mod n5.6 并行主存系统
– 把A表示为二进制数，则其高log2m位就是 体号，而剩下的部分就是体内地址。
线性地址 A
体号
体内地址
5.6 并行主存系统
原因 ：
• 如果一次读取的m个指令字中有分支指令，而且分支 成功，那么该分支指令之后的指令是无用的。
• 一次取出的m个数据不一定都是有用的。另一方面， 当前执行指令所需要的多个操作数也不一定正好都 存放在同一个长存储字中。
• 写入有可能变得复杂。 • 当要读出的数据字和要写入的数据字处于同一个长
• 每一次只能访问一个存储
字。假设该存储器的访问
周期是TM，字长为W位， 则其带宽为：
BM
W TM
数据寄存器 W位
……
L
……
地址寄存器
普通存储器
5.6 并行主存系统
– 在相同的器件条件（即TM相同）下，可以采 用两种并行存储器结构来提高主存的带宽：
• 单体多字存储器 • 多体交叉存储器
面向DNN的多内存分布式参数存储及读写优化方法
关键词：DNN 训练；片上网络来自多内存；分布式存储；访存延时；读写性能优化
(2) In the multi-memory architecture, we have proposed two different distributed parameter storage methods based on the load balancing distribution strategy. One is a fully connected distribution, which allows all processor cores to access data in all memory in turn. The other is group contiguous distribution, which groups all processor cores, and each group of processor cores can only access part of the data in the specified memory.
network model, we have carried out network simulation experiments. It is assumed that memory reading latency and writing latency is equal to each other. Experiments show that, the architecture of DNN training multi-core processor with multi-memory connection greatly reduces the total memory access delay during training. By comparing the distribution patterns of all - connected and group – connected storage schemes of DNN parameters, we get a conclusion that group - connected storage scheme is better.
北京交通大学电气工程学院数字电子技术
下图是将 2片2716扩展成2048×16的数据的连接示意图。
例2：试用适当容量的PROM 实现两个两位二进制数比较的比较器。
N
A1 A0 B1 B0
0
0000
1
0001
2
0010
3
0011
4
0100
5
0101
6
0110
EPROM有各种类型的产品，下图是紫外线擦除、电可编程 的EPROM2716 器件逻辑框图和引脚图。
EPROM2716是211×8位可 改写存储器，有 11位地址线A0～ A10，产生字线为 2048条，D7～ D0是8位数据输出 /输入线，编程 或读操作时，数据由此输入或输 出。
CS为片选控制信号，是低电 平有效。
第六章 可编程逻辑器件PLD
可编程逻辑器件 PLD概述 可编程逻辑器件 PLD的基本单元 可编程只读存储器 PROM和可编程逻辑阵列PLA 可编程阵列逻辑 PAL和通用阵列逻辑GAL 高密度可编程逻辑器件 HDPLD 原理及应用 现场可编程门阵列 FPGA 随机存取存储器 RAM 小结
第一节 可编程逻辑器件 PLD概述
（一）叠栅型（ SIMOS ）存储单元
问题 ：浮栅上的电荷无放电通路，没法泄漏。 在70o环境中，全部电荷放完需 100年。
用紫外线照射 芯片上的玻璃窗，则形成光电电流。
UV EPROM 芯片上开有 一个石英玻璃窗口
FLOTOX ）储存单元 电可改写只读存储器 E2PROM ，即电擦除、电 编程的只读存储器。
E2PROM 以及闪速（Flash ）存储器等。
编程单元采用 的是浮栅技术 。
北交《计算机组成原理(专)》在线作业二答案
北交《计算机组成原理（专）》在线作业二-0004试卷总分:100 得分:100一、单选题(共20 道试题,共40 分)1.将有关数据加以分类、统计、分析，以取得有利用价值的信息，我们称其为______。
A.辅助设计B.数据处理C.数值计算D.实时控制答案:B2.交叉存贮器实质上是一种______存贮器，它能_____执行______独立的读写操作。
A.模块式，并行，多个B.模块式串行，多个C.整体式，并行，一个D.整体式，串行，多个答案:A3.DMA接口______。
A.可以用于主存与主存之间的数据交换；B.内有中断机制，可以处理异常情况；C.内有中断机制；D.内无中断机制。
答案:C4.机器数______中,零的表示形式是唯一的。
A.补码B.反码C.原码D.二进制码答案:A5.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时______。
A.提高了信息传输的速度B.减少了信息传输量C.减少了信息传输线的条数D.以上均不对答案:C6.DMA访问主存时，向CPU发出请求，获得总线使用权时再进行访存，这种情况称作______。
A.周期挪用；B.停止CPU访问主存；C.DMA与CPU交替访问；D.DMA。
答案:A7.对有关数据加以分类、统计、分析，这属于计算机在______方面的应用。
A.辅助设计；B.数据处理；C.数值计算；D.实时控制。
答案:B8.______表示法主要用于表示浮点数中的阶码。
A.补码B.移码C.反码D.原码答案:B9.计算机中有关ALU的描述，______是正确的。
A.能存放运算结果；B.只做算术运算，不做逻辑运算；C.只做加法；D.以上答案都不对。
答案:D10.3．5英寸软盘记录方式采用______。
A.双面高密度B.双面双密度C.双面单密度D.单面双密度答案:A11.并行I/O标准接口SCSI中，一个主适配器可以连接______台具有SCSI接口的设备。
A.8B.7～15C.6D.10答案:B12.计算机中表示地址时，采用______ 。
北京交通大学毕业设计并联交错式Boost电路
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北京交通大学毕业设计（论文）
第3页
4.4 电路设计 ........................................................................................ 49 4.5 本章小结 ........................................................................................ 50 第 5 章 实验结果与分析 ................................................................................51 5.1 实物图 ............................................................................................ 51 5.2 实验结果 ........................................................................................ 53
多体交叉存储器名词解释
多体交叉存储器名词解释
多体交叉存储器（MIMD，Multiple Instruction Multiple Data）是一种并行计算体系结构，它包含多个处理器核心和共享的存储器系统。
在多体交叉存储器中，每个处理器核心都可以独立地执行不同的指令和数据，并且可以同时进行多个任务。
这意味着每个处理器核心都可以独立地访问内存中的数据，并以不同的速度和方式执行任务。
多体交叉存储器的存储器系统是共享的，这意味着所有的处理器核心都可以访问相同的内存地址。
这样，处理器核心之间可以通过读取和写入共享存储器来进行通信和同步。
多体交叉存储器被广泛应用于高性能计算领域，例如大规模科学计算、数据分析和人工智能等。
它可以充分利用并行处理的优势，提供更高的计算性能和效率。
2022年北京交通大学计算机科学与技术专业《操作系统》科目期末试卷B(有答案)
2022年北京交通大学计算机科学与技术专业《操作系统》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、文件系统采用多级目求结构的目的是（）。
A.减少系统开销B.节约存储空间C.解决命名冲突D.缩短传送时间2、下列关厂索引表的叙述中，正确的是（）。
A.索引表中每个记录的索引项可以有多个B.对索引文件存取时，必须先查找索引表C.索引表中含有索引文件的数据及其物理地址D.建立索引表的i1的之，是减少存储空间，3、一个正在访问临界资源的进程由于申请等待1/0操作而被中断时，它（）。
A.允许其他进程进入与该进程相关的临界区B.不允许其他进程进入临界区C.允许其他进程抢占处理器，但不能进入该进程的临界区D.不允许任何进程抢占处理器4、为多道程序提供的共享资源不足时，可能会产生死锁。
但是，不当的（）也可能产生死锁。
A.进程调度顺序B.进程的优先级C.时间片大小D.进程推进顺序5、在下列操作系统的各个功能组成部分中，一定需要专门硬件配合支持的是（）。
I.地址映射II.进程调度III.中断系统IV.系统调用A.IB.I、IIIC. I、III、IVD.II、II6、假设一个“按需调页”虚拟存储空间，页表由寄存器保存。
在存在空闲页帧的条件，下，处理一次缺页的时间是8ms。
如果没有空闲页面，但待换出页面并未更改，处理一次缺页的时间也是8ms。
若待换出页面已被更改，则需要20ms。
访问一次内存的时间是100ns。
假设70%的待换出页面已被更改，请问缺页率不超过（）才能保证有效访问时间小于或等于200ns？A.0.6×10-4B.1.2×10-4C.0.6×10-5D.1.2×10-57、要保证一个程序在主存中被改变了存放位置后仍能正确地执行，则对主存空间应采用（）技术。
A.静态重定位B.动态重定位C.动态分配D.静态分配8、下列观点中，不是描述操作系统的典型观点的是（）。
A.操作系统是众多软件的集合B.操作系统是用户和计算机之间的接口C.操作系统是资源的管理者D.操作系统是虚拟机9、在中断发生后，进入中断处理的程序属于（）。
多体交叉方式实现大容量FIFO缓存
２ Ｓ ａ ｇ ａ ＰＥ ． ｈ ｎ ｈ ｉ ＮＧＪＡＮＧ ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ｅ ｔ ｏ ｉ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｓ ａ ｇ ａ ，２ ０ ７ ，Ｃｈ ｎ ） Ｉ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｆＥｌ ｃ ｒ ｎｃ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｈｎ ｈｉ ００ ２ ｉａ
Ｚｈ ｎ ｊ ｎ ～，Ｄｅ ｇ Ｊ ｎ ｄ ｎ ，ＹｅＺｈ ｎ ｆ ａ ｇ Ｄａ ｕ ｎ ｉｇ ａ ｏｇｕ
（ ． ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｌ ｃ ｒ ｎｃ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｎ ｏ ｍａ ｉｎ Ｓ ｉｎ ｅ １ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｆＥ ｅ ｔｏ ｉ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ Ｉ ｆ ｒ ｔｏ ｃｅ ｃ ，Ｕ ｎｖ ｒ ｉ ｆ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｙ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｆｉｓ —ｎ ｆｒ ｔ ｏ （ ＦＯ ）ｂｕ ｆ ｒｍｅ ｒ ｓａ ｎ ｓ ｅ ｓ ｂ ｅ ｃ ｒ ｔ ｉ — ｉｓ — ｕｔ ＦＩ ｆｅ ｍｏ ｙ ｉ ｎ ｉ ｄｉｐ ｎ ａ ｌ ｏｍｐ ｎｅ ｎ ｄａ ａ ａ ｑｕ — ｏ ｎｔｉ ｔ ｃ ｉ ｓ ｔｏ ｎ ｏ ｅ ｓｎ ｑｕ ｐ ｅ ．Ｈｉ ｈ ｅ ｆｃｅ ｔＦＩ ｉｉ ｎ ａ ｄ ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｅ ｉ ｍ ｎｔ ｇ ｆｉｉ ｎ ＦＯ ｕｆｅ ｔ ａ ｇｅｃ ｐ ｃｔ ｎ ｇｈ ｂ ｎ — ｂ ｆ ｒ ｗｉｈ ｌ ｒ ａ ａ ｉｙ ａ ｄ ｈｉ ａ ｄ ｗｉ ｔ ｓ ｎ ｃ ｓ ａ ｙ ｗｈ ｎ ｒ ａｌｉ ａ ａ ａ ｑ ｓ ｔｏ ｓ ｐ ｒｏ ｍｅ ｔ ａ ａ ｓ ｏ ａ ｅ ｄ ｖ ｃ ｓ ｄ ｈ ｉ ｅ ｅ ｓ ｒ ｅ ｅ ｔｍｅ ｄ ｔ ｃ ｕｉｉｉ ｎ ｉ ｅ ｆ ｒ ｄ ｗｉｈ ｄ ｔ ｔ ｒ ｇ ｅ ｉｅ ．Ｔｈｅ ｙ