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备考高级系统分析师-计算机系统知识-计算机存储系统-Cache原创2022-04-03 13:58·等红灯的民工继续肝，周六时间充足，但是成年人的家庭琐事也是只能抽出时间更新了！加油吧打工人。本次主要讲计算机存储系统跟Cache1.计算机存储系统下图：从上到下存储容量越来越大，存储速度越来越慢！价格也越来越便宜。计算机存储系统结构计算机采用分级存储体系的主要目的是为了解决存储容量、成本和速度之间的矛盾问题。两级存储：Cache-主存、主存－辅存（虚拟存储体系）。设置两级存储主要是为了满足速度之间的矛盾，cpu里的寄存器存储速度太快了，导致主存跟不上，也就设置了cache，还有两级存储架构，成本也是制约因素。局部性原理：总的来说，在CPU运行时，所访问的数据会趋向于一个较小的局部空间地址内，包括下面两个方面：时间局部性原理：如果一个数据项正在被访问，那么在近期它很可能会被再次访问，即在相邻的时间里会访问同一个数据项。空间局部性原理：在最近的将来会用到的数据的地址和现在正在访问的数据地址很可能是相近的，即相邻的空间地址会被连续访问。2.Cache2.1cache概念高速缓存Cache用来存储当前最活跃的程序和数据，直接与CPU交互，位于CPU和主存之间，容量小，速度为内存的5-10倍，由半导体材料构成。其内容是主存内存的副本拷贝，对于程序员来说是透明的。Cache由控制部分和存储器组成，存储器存储数据，控制部分判断CPU要访问的数据是否在Cache中，在则命中，不在则依据一定的算法从主存中替换。2.2地址映射 地址映射：在CPU工作时，送出的是主存单元的地址，而应从Cache存储器中读／写信息。这就需要将主存地址转换为Cache存储器地址，这种地址的转换称为地址映像，由硬件自动完成映射（历年都有考点），分为下列三种方法：直接映像全相联映像组组相连映像这三个考试不常考，了解下概念即可，小伙伴们感兴趣的可以在自己深入了解下，下边只给出概念！直接映像：将Cache存储器等分成块，主存也等分成块并编号。主存中的块与Cache中的块的对应关系是固定的，也即二者块号相同才能命中。地址变换简单，但不灵活，容易造成资源浪费。全相联映像：同样都等分成块并编号。主存中任意一块主存块号都与Cache中任意一块对应。因此可以随意调入Cache任意位置，但地址变换复杂，速度较慢。因为主存可以随意调主存块号入Cache任意块，只有当Cache满了才会发生块冲突，是最不容易发生块冲突的映像方式（考点）。组组相连映像：前面两种方式的结合，将Cache存储器先分块再分组，主存也同样先分块再分组，组间采用直接映像，即主存中组号与Cache中组号相同的组才能命中，但是组内全相联映像，也即组号相同的两个组内的所有块可以任意调换。2.3替换算法（cache满了就要替换）替换算法的目标就是使Cache 获得尽可能高的命中率。常用算法有如下几种：（a)随机替换算法：就是用随机数发生器产生一个要替换的块号，将该块替换出去。（b)先进先出算法：就是将最先进入Cache的信息块替换出去。（c)近期最少使用算法：这种方法是将近期最少使用的Cache中的信息块替换出去。（d)优化替换算法：这种方法必须先执行一次程序，统计Cache的替换情况。有了这样的先验信息，在第二次执行该程序时便可以用最有效的方式来替换。2.4cache命中率Cache命中率的概念，即当CPU所访问的数据在Cache中时命中，直接从Cache中读取数据，设读取一次Cache时间为1ns,若CPU访问的数据不在Cache中，则需要从内存中读取，设读取一次内存的时间为1000ns,若在CPU多次读取数据过程中，有90%命中Cache,则CPU读取一次的平均时间为（90%*1+10%*1000)ns（也是考点）考题来了（根据上边的知识点基本都覆盖了考题）1.按照Cache地址映像的块冲突概率，从高到低排列的是（）。A.全相联映像→直接映像→组相联映像B.直接映像→组相联映像→全相联映像C.组相联映像→全相联映像→直接映像D.直接映像→全相联映像→组相联映像2.以下对于Cache与主存间地址映射的叙述中，正确的是（）。A.操作系统负责管理Cache与主存之间的地址映射B.程序员需要通过编程来处理Cache与主存之间的地址映射C.应用软件对Cache与主存之间的地址映射进行调度D:由硬件自动完成Cache与主存之间的地址映射3.地址编号从80000H到BFFFFH且按字节编址的内存容量为（)KB,若用16K*4bit的存储器芯片构成该内存，共需（）片。A.128 B.256 C.512 D.1024A.8 B.16 C.32 D.64主要是考题3，单位的计算，字节Byte，比特bit，KB，MB，GB这个写个单位的换算，一会上更新灵魂画师的作品，上答案，先学到这里，后边继续！觉得内容对大伙有帮助的，希望各位多多点赞+关注，你们的支持，是我持续更新的学习的动力，加油吧老铁，祝福各位大佬们都能一次性通过系统分析师考试！只肝最后一题计算题，注意，16进制转换成10进制，然后就是开始地址到结束地址怎么计算了，假设开始地址2到结束地址10中间有多少个字节的地址？10-2+1=8（字节），所以BFFFFH-80000H+1=40000H（H代表16进制清楚吧，B是16进制的11），一个字节就是一个B，1B=8bit感谢大伙点赞+关注的支持，是我持续学习更新的动力，关注公众号：Coding-9527，跟大伙一起学习，成长，进步！
2024年12月30日，最后，我们应该鼓励更多的人去考取驾照，尤其是那些具备条件和需求的人。因为掌握驾驶技能不仅可以方便我们的出行和生活，还可以提升我们的综合素质和竞争力。
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