【1.6计算机组成与体系结构】存储系统

2023-12-16 06:29:46

1.层次化存储结构

由 ? CPU:寄存器。
快 ? Cache:按内容存取(相联存储器)。
到 ?内存(主存):DRAM。
慢 ? 外存(辅存):硬盘,光盘,u盘等。
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例题:
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解析:选D

2.Cache

2.1 Cache的介绍

Cache的功能:提高CPU数据输入输出的速率,突破冯·诺依曼瓶颈即CPU与存储系统间数据传送带宽限制。
在计算机的存储系统体系中,Cache是访问速度最快的层次。
Cache对程序员来说是透明的。
使用Cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理。
(1).时间局限性。
(2).空间局限性。

2.2 局部性原理

√ 时间局部性: 指程序中的某条指令一旦执行,不久以后该指令可能再次执行,典型原因是由于程序中存在着大量的循环操作。
√ 空间局部性:指一旦程序访问了某个存储单元,不久以后,其附近的存储单元也将被访问,即程序在一段时间内所访问的地址可能集中在一定的范围内,其典型情况是程序顺序执行。
√ 工作集理论:工作集是进程运行时被频繁访问的页面集合。
例题1:
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解析:选A。高速缓存也就是Cache是对于程序员是透明的。

例题2:
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解析:选B。选项A时间复杂度影响的是效率而不是命中率;选项C容量不相等;选项D错误距离cpu越近那容量应该越小。

2.3 Cache应用

映射方式
直接相联映像:硬件电路较简单,但冲突率很高。
全相联映像: 电路难于设计和实现,只适用于小容量的Cache,冲突率较低。
组相联映像:直接相联与全相联的折中。

Cache页面淘汰算法
√ Ⅰ 先进先出算法 (FIFO)
√ Ⅱ 近期最少(久)使用算法 (LRU)
√ Ⅲ 随机算法 (RAND)
√ Ⅳ 近期最少使用算法-计数器 (LFU)

Cache的读写过程
写直达: 同时写Cache与内存。
写回: 只写Cache,淘汰页面时,写回内存。
标记法: 只写入内存,并将标志位清0,若用到此数据,需要再次调取。
例题:
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解析:选B。LFU会使用计数器,实现较困难。

文章来源:https://blog.csdn.net/qq_43196617/article/details/135021077
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