3.5 双端口RAM和多模块存储器

为了解决存取周期的恢复时间内无法读写的问题，可以采用空间和时间上的并行两种思路来解决问题。

3.5.1 双端口RAM

拥有两个端口，可以同时访问不同的地址单元。

当连个端口访问同一个地址单元时：

• 两个端口不同时对同一地址单元存取数据 ✔

• 两个端口同时对同一地址单元读出数据 ✔

• 两个端口同时对同一地址单元写入数据 ❌

• 两个端口同时对同一地址单元，一个写入数据，另一个读出数据 ❌

可以通过忙信号解决这一问题，当有忙信号时，暂时关闭其中一个端口。

3.5.2 多模块存储器

1、单体多字存储器

• 每个存储单元内存储m个字

• 总线宽度为m个字

• 一次并行读/写m个字

优缺点

• 优点

  • 提高了带宽，增加了读写速度

• 缺点

  • 指令和数据在主存内必须是连续存放的

  • 对转移指令、不连续操作数据效果不明显

2、多体并行存储器

有多个存储模块，每个存储模块有相同的容量和存取速度；单独的读写控制器、地址寄存器和数据寄存器。

能并行工作，也能交叉工作。

（1）高位交叉编制

连续访问时还是在一个模块内进行，实际上仅仅实现了扩容，不能提高访问速度。

高位交叉编制不满足程序的局部性原理。

（2）低位交叉编制

当连续访问时，在多个模块间切换，提高了吞吐效率。

低位交叉编制满足程序的局部性原理。

例：模块数m=4，存储周期为T，字长w，数据总线宽度为W，总线传输周期为r，连续存储n个字，求交叉存储器的带宽。

• 连续存储n个字耗时： $T +(n-1)\times r$ 前提： $m \geq \frac{T}{r}$

• 带宽： $\frac{n \times w}{T + (n-1)r}$

• n较大时，带宽趋近于 $\frac{w}{r}$

• 单个存储体的带宽： $\frac{w}{T}$