前面提到,现代计算机是以存储器为中心工作的,一般计算机中的存储器有4个访问源。当然,这里所指的存储器可以广义地来理解,它不仅指主存储器(内存),也包括其它存储器。由此可以看出,存储器的速度能不能跟得上系统的需要,是影响整个计算机系统性能的极为关键的问题,这就是存储器的频带平衡问题。
  使计算机系统中各级存储器的频带达到平衡,是系统结构设计者的一项重要工作。下面,先通过一个具体的例子来说明存储器的频带是如何计算的。
  假设有一台速度为1GIPC(每秒钟执行10亿条指令)的计算机,这在目前这是很普通的机器。那么,主存储器的频带宽度计算如下:
  CPU取指令:1000MW/s(假设每条指令的长度为一个字)。
  CPU取操作数和保存运算结果:2000MW/s(平均每条指令访问两个操作数)。
  各种输入输出设备访问存储器:50MW/s。
  三项相加,要求主存储器的频带宽度不低于3050MW/s。如果存储器的字长为一个字,则要求存储器的访问周期不大于0.33ns。与目前主存储器的实际工作速度相比,两者相差100倍以上。
  一般来说,有三条途径可以解决主存储器的频带平衡问题。
  (1) 多个存储器并行工作,并且用并行访问和交叉访问等方法提高存储器的访问速度。具体方法将在下一节中介绍。
  (2) 设置各种缓冲存储器,有关原理将在第五章中介绍。
  (3) 采用存储系统。特别是Cache存储系统,这是目前计算机系统中提高存储器速度最有效的一种方法。一般计算机中都有两级Cache存储器,其中第一级在CPU芯片内部,速度很快,容量比较小,另一级在主板上,容量比较大,速度稍低些。