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高等计算机系统结构习题 计算机系 CAD所 王晓娟 008045 解释存储器有关概念和术语： 1）：虚拟地址空间 虚地址是在编译过程中由处理机生成的，在UNIX系统中，每个进程的建立都给定一个虚地址空间，这个空间包含了由编译器生成的全部虚地址。 2）：物理地址空间： 物理存储器中的每个字都是用唯一的物理地址标识的。主存储器中的所有存储字 构成物理地址空间。 3）：地址映象 设V是处理机运行程序所生成的一组虚拟地址，M是为运行该程序而分配的一组物理地址。虚拟存储器需要一种自动的机制实现以下映象： ?: V→M∪{￠} 即虚拟地址到物理地址之间的转换。 什麽是命中率、缺页、多级页表？ 命中率：当在存储器Mi中找到一个信息项时，我们称之为命中，命中率hi则是信息项在Mi中找到的概率。 缺页：表示所访问的页面没有驻留在主存储器中。 多级页表：为扩展存储器空间并能在存储器层次结构的不同层次上提供更多的页面访问保护，对直接页面映象用多级页表扩充。 3：简述Cache管理中直接地址映象法和全相联映象法。 直接映象：它将主存按Cache容量大小分块，每块又分成页，页面大小同Cache 页面。规定每块中的相应页面与Cache中的相应页面对应。这种映象方法容易实现，但不灵活，页面冲突率较高，命中率低。 全相联映象：它是指主存中任何一页都可以映象到Cache中任何一页的位置上。这种方法灵活，页面冲突率较小，命中率高，但速度慢，代价高，不易实现。 4．简述组相联映象法。 组相联映象法是介于直接地址映象法和全相联映象法之间的一种方案。它将Cache分成大小相等的组，每组内又分页。主存按Cache大小分块，块内分组，组内分页。使主存的组与Cache的组大小相等，主存的页与Cache的页大小一致。它的特点是组与组之间采用直接映象，组内各页采用全相联映象。组内页面数多，灵活性大，命中率高，但地址变换电路复杂。 5．什麽是散列函数，倒置页表，存储器替换策略。 散列函数：散列是一种简单的计算机技术，它可以用较少位数把长页号转换为短页号。散列函数应将虚拟页号随机化并产生唯一的散列号用做指针。同余函数使散列形成链表。 倒置页表：虚拟空间地址非常大时，需要大的PT或多级直接分页，这种地址转换映象可以用倒置映象来实现。已分配给用户的每个页面框架都可以建立一张倒置页表。 存储器替换策略:它包括为活动进程分配和再分配存储器页面以及储器页面 的替换。页面的替换是指主存储器内的常驻页面被从磁盘传送来的新页面所替换的过程。目的是将缺页的数量降到最小，减少存储器有效存储时间。 6．在Cache管理中，新的主存页需要调Cache时，有几种替换算法？各有何特点？那种算法命 中率高？ 在Cache管理中，当新的主存页需要调Cache时，常用的有先进先出（FIFO）算法和LRU算法。前者是把一组中最先调入的Cache的页面替换出去，它不需要随时记录隔夜的使用情况，所以容易实现，且开销小；后者是把一组中近期最少使用的页面替换出去，这种方法需要随时记录Cache中各页的使用情况，以便确定哪个也是近期最少使用的页。LRU算法比FIFO命中率高。 7．为什麽多体交叉存储器可提高存储器速度？ 多体交叉存储器是将存储器分成若干个（m）个独立的模块，设m=1 、2、4、8、……个模块的容量和存储周期均相等，且它们可以独立的进行读写操作。这样，不同的请求源同时访问不同的模块，便可提高存储器速度。 8．提高存储器速度可采用哪些措施？简要说明。 提高存储器速度可采用三种措施： 采用高速器件，选用存储周期小的芯片，整个存储器的速度便可提高。 采用Cache，CPU将最近期要用的信息先调入Cache,而Cache的速度比贮存快的多，这样CPU每次只需从快速缓存中取出或存入信息，从而缩短了访问时间，提高了存取速度。 可采用多体交叉存储器。特点见第7题。 9．什麽是快速缓冲存储器，它与贮存的关系是什麽？ 快速缓冲存储器是为了提高访存速度，在CPU和主存之间增设的一种高速存储器，它对用可以达到访问主存的目的，从而提高了方寸速度。主存的信息调入缓存要根据一定的算法，由CPU自动完成。凡是主存和缓存已建立了对应关系的存储单元内容必须保持一致，故凡是写入缓存的信息也必须挟至于缓存单元对应的主存单元中。 10．什麽是程序访问局部性？存储系统哪一级采用了程序访问的访问局部性？ 所谓程序访问局部性即程序执行是对存储器的访问是不均匀的，也就是说它的地址分布不是随机的，而是相对簇集，它所用的数据也是相对地簇集。存储系统的Cache----主存级和主存----辅存级都要