计算机体系结构概念总汇5-8章

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1、第5章存储层次存储器的三个主要指标从用户的角度来看，存储器的三个主要指标是：容量、速度和价格。多级存储层次由若干个采用不同实现技术的存储器构成的存储器系统。各存储器处在离CPU不同距离的层次上。其目标是速度接近丁•离CPU最近的存储器的速度，容量达到离CPU敁远的存储器的容量。失效开销CPU向第二级存储器发出访问济求到把这个数据块调入第一级存储器所耑的时间。平均访问时间rArA=命中吋间+失效率x失效开销“Cache—主存”层次在CPU和主存之间增加一级速度快、但容呈较小而每位价格较贵的髙速缓冲存储器。借助T辅助软硬件，它与主存构

2、成一个冇机的整体，以弥补主存速度的不足。“主存一辅存”层次“主#一辅存”层次的H的是为了弥补主相容莆的不足。它是在主存外面增加一个容莆更大、每位价格更便宜、但速度更慢的存储器。它们依靠辅助软硬件的作用，构成一个整体。全相联映像当把一个块从主存调入Cache吋，它'可以被放H到Cache中的任意一个位直接映像当把一个块从主存调入Cache时，它只能被放置到Cache中唯一的一个位罝。组相联映像当把一个块从主存调入Cache时，它可以被放贾到Cache中唯一的一个组中的任何一个位買（Cache被等分为若干组，每组由若干个块构成），n路

3、组相联在组相联映像中，如果每组中有n个块，则称该映像规则为n路组相联。目录表目录表所包含的项数与Cache的块数相同，每一项对应于Cache中的一个块，川子指出当前该块中存放的信息足哪个主存块的。候选位S一个主稃块可能映像到Cache屮的一个或多个Cache块位買，这驻Cache块位.胃.称为候选位.胃.＜，写直达法在执行“写”操作时，不仅把信息写入Cache中相应的块，而且也写入下一级存储器中相应的块。写回法在执行“写”操作时，只把信息写入Cache屮相应的块，该块只冇在被替换时，欢被写回主存。按写分配法写失效时，先把所写单元所

4、在的块调入Cache，然后再进行写入。不按写分配法写失效时，接写入下一级存储器屮，而不把相应的块调入Cache。分离Cache将申.一的Cache分为两个Cache:—个专门存放指令，另一个专门存放数据。强制性失效当第一次访问一个块时，该块不在Cache屮，需从下一级存储器屮调入Cache，这就是强制性失效。容量失效如果程序执行时所需的块不能全部调入Cache中，则当某些块被替换后，若乂逬新被访问，就会发生失效。这种失效称为'容量失效。冲突失效在组相联或直接映像Cache屮，若太多的块映像到同一组（块）屮，则会fli现该组屮某个块

5、被別的块替换（即使别的组或块冇空闲位置），然后又被ffi新访问的情况。这就发生了冲突失效。2:1的Cache经验规则大小为N的直接映像Cache的失效率约等于大小为/V/2的两路组相联Cache的失效率。请求字当从存储器向CPU调入一块吋，块中只有一个字是CPU立即需要的，这个字称为请求字。谪求字优先调块时，首先向存储器诺求CPU所要的请求字。请求字一旦到达，就立刻送往CPU,让CPU继续执行，同时从存储器调入该块的其余部分。局部失效率对于某一级Cache来说：局部失效率=该级Cache的失效次数/到达该级Cache的访存次数全局

6、失效率对于某一级Cache来说：全局失效率=该级Cache的失效次数/CPU发出的访存总次数虚拟Cache访问Cache的索引和标识都是虚拟地址的一部分。物理Cache访问Cache的索引和标识都是物理地址的一部分。进程标识符字段（HD）虚拟Cache中，为了减少清空Cache的次数，在地址标识中增加一个进程标识符字段，指出Cache中各块的数据是属于哪个程序的。多体交叉存储器把存储芯片组织力多个体，让它们并行工作，从而能一次读或写多个字。存储器的各个体足按字交叉的。独立存储体将存储器分为若干个独立的存储体，每个体有独立的地址线、

7、独立的数据总线，有多个存储控制器，以允许多个体独立操作。TLB一个专用的髙速缓冲器，用于存放近期经常使用的页表项，其内容是页表部分内容的一个副本。第6章输入/输出系统输入颇出系统简称I/O系统，它包括I/O设备以及I/O设备与处理机的连接。存储外设可靠性能的参数可靠性、可用性和可信性系统可靠性指系统从初始状态开始一H提供服务的能力。通常用平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)来衡萤。系统的失效率平均无故障时间MTTF的倒数。系统可用性系统正常工作时间在连续两次正常服务间隔时间屮所A的比率。系统的可信性指服务的

8、质贵，即在多大程度上可以合理地认为服务是可靠的。有效构建方法在构建系统的过程中消除故障隐患，这样建立起來的系统就不会出现故障。纠错方法在系统构建屮设计容错部件，即使出现故障，也可以通过容错信息保证系统正常工作。RAID廉价磁盘冗余阵列或独立磁盘冗余