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第五章 存储层次 知识点汇总 存储器层次结构、存储层次性能参数（平均每位价格、命中率、平均访存时间） 、存储层次4个问题、CPU访存地址分割、全相联映像、直接映像、组相联映像、查找方法、替换算法（随机、先进先出、最近最少使用法）、写直达法、写回法、按写分配、不按写分配、Cache性能分析、3C失效（强制失效、容量失效、冲突失效）、Victim Cache、伪相联映像Cache、硬件预取、编译器优化（数组合并、内外循环交换、循环融合、分块）、写缓冲合并、单字宽存储器、多字宽存储器、多体交叉存储器、存储体、虚拟存储器（页式、段式）、快表（TLB） 简答题 单级存储器的主要矛盾是什么？通常采取什么方法来解决？（知识点：多级存储器） 答：主要矛盾： (1) 速度越快，每位价格就越高。 (2) 容量越大，每位价格就越低。 (3) 容量越大，速度越慢。 采取多级存储层次方法来解决??? “Cache-主存”和“主存-辅存”层次的主要区别是什么？（知识点：存储层次） 存储层次 比较项目“Cache-主存”层次“主存-辅存”层次目的为了弥补主存速度的不足为了弥补主存容量的不足存储管理的实现全部由专用硬件实现主要由软件实现访问速度的比值 （第一级比第二级）几比一几万比一典型的块（页）大小几十个字节几百到几千个字节CPU对第二级的访问方式可直接访问均通过第一级不命中时CPU是否切换不切换切换到其他进程 在存储层次中应解决哪四个问题？ （知识点：存储层次的四个问题） 答：（1）映像规则：当把一个块调入高一层存储器时，可以放到哪些位置上。 （2）查找算法：当所要访问的块在高一层存储器中时，如何找到该块。 （3）替换算法：当发生失效时，应替换哪一块。 （4）写策略：当进行写访问时，应进行哪些操作。 地址映像方法有哪几种？它们各有什么优缺点？ （知识点：地址映像） （1）全相联映像。实现查找的机制复杂，代价高，速度慢。Cache空间的利用率较高，块冲突概率较低，因而Cache的失效率也低。 （2）直接映像。实现查找的机制简单，速度快。Cache空间的利用率较低，块冲突概率较高，因而Cache的失效率也高。 （3）组相联映像。组相联是直接映像和全相联的一种折中。 Cache的3C失效是哪三种失效？针对每种失效给出一种降低失效率的方法。（知识点：3C失效） 答：强制性失效、容量失效、冲突失效。 简述Cache的两种写策略（知识点：写直达、写回） 写直达法：执行“写”操作时，不仅写入Cache，而且也写入存储器 写回法：执行“写”操作时，只写入Cache，并将对应Dirty Flag位置1。 当任意一个Cache块将要被替换时，若Dirty Flag位为1，则先将该Cache块写回存储器，再进行替换动作；否则不用写回，直接替换。 简述Cache写失效的两种处理方法（知识点：按写分配、不按写分配） 经过cache法(按写分配)：发生写失效时，先把地址对应的内存块调入Cache，再进行写操作。 绕过cache法(不按写分配)：发生写失效时，不把地址对应的内存块调入Cache，而是绕过cache直接将数据写入存储器 选择题 虚拟存储器中，可采用如下映像规则：（ D ）（知识点：映像规则、虚拟存储器） 直接映像； 组相联映像； 全相联映像； 上述三者均可。 衡量一个存储器性能可从( A )方面考虑。（知识点：存储器层次结构） 容量、速度、价格 制造工艺、封装、材料 容量、速度、功耗 Cache-主存存储层次、主存-辅存存储层次、辅存-磁带存储层次 当发生Cache写失效时，是否调入相应的块，有哪两种选择？（D ）（知识点：写直达法、写回法、按写分配、不按写分配） A．按写分配法和写回法 B．按写分配法和写直达法 C．写回法和写直达法 D．按写分配法和不按写分配法 虚拟存储器主要是为了解决（ A ）。（知识点：存储器层次结构、虚拟存储器） 扩大存储系统的容量 提高存储系统的速度 扩大存储系统的容量和提高存储系统的速度 便于程序的访存操作 与全相联映像相比，组相联映像的优点是（ A ）。（知识点：全相联映像、组相联映像） 目录表短，实现成本低 块冲突概率低 Cache命中率高 主存利用率高 Cache 存储器主要是为了解决（ B ）。（知识点：存储器层次结构） 扩大存储系统的容量 提高存储系统的速度 扩大存储系统的容量和提高存储系统的速度 便于程序的访存操作 容量和块大小均相同的Cache，块冲突概率由高到低的顺序是（ B ）。（知识点：全相联映像、直接映像、组相联映像） 全相联映像、直接映像