并行存储器

随着计算机应用领域的不断扩大，处理的信息量越来越多，并且现代计算机的I/O设备也在不断增加，因此，提高访存的速度已经成为了迫不及待的任务。于是就出现了并行存储器。
在介绍并行存储器之前，先来介绍一个概念：
**存储器的带宽：表示单位时间内存储器存取的信息量，可用字/秒或者位/秒表示。是衡量数据传输率的重要技术指标。**存储器的带宽是决定了以存储器为中心的机器获得信息的速度。可以通过下面的几种方式提高：

1. 缩短存取周期
2. 增加存储字长
3. 增加存储体

双口RAM

为了提高CPU访问存储体的速度，可以采用双端口的存储器，多模块存储器等技术，它们同属于并行技术。前者为空间并行，后者为时间并行。双口RAM的模型图如下：

该模型允许两个独立的控制器同时异步地访问存储单元。但是这种方式有时也会带来一些读取错误。例如:

1. 两个端口对同一个地址单元写入
2. 两个端口对同一地址单元，一个写入，一个读出。

（熟悉操作系统的朋友应该能看出来，这是个读者写者问题的模型），通常的处理方式是设立一个置忙信号Busy，当遇到上述状况的时候，将busy置0.暂时关闭一个端口。
可以看出，这是一个从空间上并行的存储技术。

多模块存储器

我们还可以从时间上并行并行存取。我们知道CUP的速度要比存储器要快，如果我们同时从存储器中取出几条指令，那么我们就可以充分利用CPU资源，提高运行效率。
多体并行存储器，由多体模块构成，每个模块都有相同的容量和存取速度，有独立的读写控制电路，地址寄存器和数据寄存器。
多体并行存储器分为高位交叉编址和低位交叉编址两种。

高位交叉编址

当程序按体内地址顺序存放，即一个体存满之后，再存入下一个体时，这种方式称为顺序存储，高位地址表示题号，低位表示体内地址（注意0 1 2 3…的顺序是从上往下的）：

因此，CPU给出一次存储访问总是对一块连续的存储单元进行的，在多CPU系统中，不同的CPU访问不同的存储块，达到并行工作。
访存轨迹可以用下面的线条表示：

低位交叉编址

对应于高位交叉编址，低位交叉编址指的是将程序连续存放在相邻体中，又称交叉存储。（注意，0 1 2 3的顺序是从左往右的）

这种做法可以在不改变存取周期的前提下，提高存储器带宽，因为可以在一个访问周期下，访问多个不同的存储体。适用于单处理器系统
访存轨迹可以用下图表示：

访存冲突

但是低位交叉存储可能导致访存冲突，当访存地址在相邻的四次访存中，出现在同一存储块内，就会发生访存冲突。
比如，下面有一组将要访问的地址序列（3 9 17 2），采用的是4体低位交叉存储（即4个存储体，从0开始编号）。
我们可以通过计算得知3，9，17，2分别位于存储体3，1，1，2.
由于我们的访存方式是一次性访问多个不同的存储体，比如这个是4体，一次性同时访问4个不同的体，那么就分别是 0,1,2,3，及其对应的其他存储单元。
由于访问的顺序存在体数重合，因此有一次访问是一定失败的，这就是访问冲突。
那么如何算给定访问序列的所在体数呢？
所在体数 = 序列号mod体数，比如3%4 = 3，9%4 = 1

两种并行存储器的访问时间

设存储器的模块数为n，存取周期为T，总线传输周期为i，当采用流水线方式存取的时候，：

1. 若采用高位交叉编址，那么连续读取n个字节所需的时间t1为： t1 = nT
2. 若采用低位交叉编址，那么连续读取n个字节所需的时间t2为：t2 = T +(n - 1 )i
3. 存储器的交叉模块数 m >= T/i