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1、存 储 系 统,第 6 章,6.1 存储系统层次结构6.2 主存储器 6.2.1 主存储器概述 6.2.2 主存储器的组成与控制6.3 高速缓冲存储器 6.3.1 Cache概述 6.3.2 Cache的工作原理,6.3.3 Cache的组织方式 6.3.4 替换算法和更新策略6.4 虚拟存储器 6.4.1 虚拟存储器概述 6.4.2 段式虚拟存储器 6.4.3 页式虚拟存储器 6.4.4 段页式虚拟存储器 6.4.5 快表与慢表,掌握cache的基本原理、地址映射、替换策略；掌握虚拟存储器的基本概念以及段式、页式、段页式虚拟存储器的原理；了解只读存储器、闪速存储器的原理及存储保护的原理。了解
2、外存储设备的发展动态。,教 学 要 求,习题课,一、填空题1.层次化存储体系涉及到主存、辅存、Cache和寄存器，按照存取速度排序依次是_。2.Cache介于主存和CPU之间，其速度比主存_容量比主存小很多；它的作用是弥补CPU与主存在_上的差异。3.将辅助存储器(磁盘)当作主存来使用，从而扩大程序可访问的存储空间，这样的存储结构称为_.4.主存地址映射是用来确定_地址与_地址之间的逻辑关系。5.常用的地址映射方法有_、_组相联映射三种。6.按照主存-外存层次的信息传送单位不同，虚拟存储器有_式_式和 式三类。,答案：1 寄存器、Cache、主存、辅存 2 快 速度 3 虚拟存储器 4 主存C
3、ache 5 直接映射 全相联映射 6 段式、页式、段页式,7.虚拟存储器在运行是时，CPU根据程序指令生成的地址是_，该地址经过转换的形成_8.虚拟存储器通常是由主存和_两级存储体系组成的。为了在一台特定的机器上执行程序，必须把_映射到这台机器主存储器的_空间上，这个过程成为地址映射。9.建立高速缓冲存储器的理论依据是_。10.计算机系统中，下列部件都能够存储信息：a.主存 b.CPU内的通用寄存器 cCache d磁带 e磁盘按照CPU存取速度排列，由快到慢依次为 _，,答案：7虚拟地址(逻辑地址)主存实地址(物理地址)8辅存 逻辑地址 物理地址9程序访问的局部性原理10bcaed,11.
4、使用高速缓冲存储器是为了解决_问题，存储管理主要由_实现。使用虚拟存储器是为了解决_问题，存储管理主要由_实现。后者在执行程序时，必须把_映射到主存储器的_空间上，这个过程称为_。12.在计算机中，主存的工作方式是_；辅存的工作方式是_,答案：11 速度 硬件 容量 软件 逻辑地址 物理地址 虚实地址的转换12 随机按字存取 DMA成组传送,二、选择题1.计算机的存储器采用分级方式是为了_A减少主机箱的体积 B解决容量、价格、速度C.保存大量数据方便 D操作方便2.在主存和CPU之间增加cache的目的是_A增加内存容量 B提高内存的可靠性C解决CPU与内存之间的速度匹配问题D增加内存容量，同
5、时加快存取速度3.采用虚拟存储器的主要目的是_A提高主存储器的存取速度B扩大存储器空间，并能进行自动管理C.提高外存储器的存取速度D扩大外存储器的存储空间,答案：1B 2C 3B,4程序访问的局限性是使用_的依据。A.缓冲 B.Cache C.虚拟内存 D.进程5有关高速缓冲存储器Cache的说法正确的是_.A只能在CPU以外 BCPU内外都可设置Cache C.只能在CPU以内 D若存在Cache，CPU就不能再访问内存6现行奔腾机的主板上都带有Cache存储器，这个Cache存储器是_。A.硬盘与主存之间的缓存 B.软盘与主存之间的缓存 C.CPU与视频设备之间的缓存 D.CPU与主存储器
6、之间的缓存,答案：4B 5B 6D,三、综合题1.CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为1900次，主存完成存取的次数为100次，已知cache存取周期为50ns，主存存取周期为250ns，求cache的命中率和平均访问时间。解：（1）命中率:（2）平均访问时间：2.已知cache命中率H=0.98，主存比cache慢4倍，主存存取周期为200ns，求cache的平均访问时间。解：平均访问时间:,3一台计算机的主存容量为1MB，字长为32位，直接映像的Cache容量为512字，Cache块长为1字，试设计Cache和主存的地址格式。解：Cache块长为1字，字长为32位，所以有4个字
7、节，字地址为2位。Cache容量=512 32=29*25=214bit=211BCache地址格式：主存容量为1MB=220B，所以主存地址格式为：,4.有一主存-Cache层次的存储器，主存容量lMB，cache容量64KB，每块8KB，采用直接映像方式。（1）求主存地址格式?（2）主存地址为25301H的存储单元，问它在主存的哪个块?对应Cache的哪一块？解：（1）cache容量64KB=216B，每块8KB=213B，所以块内地址为13位，块地址为16-13=3位;主存容量1MB=220B，故主存标记为20-16=4位。主存地址格式如下：（2）25301H=0010 0101 001
8、1 0000 0001B 所以区号=0010，块号=010，块内地址=1 0011 0000 0001,5.一个组相联映像cache由64个存储块构成，每组包含4个存储块。每组包含4个存储块，每块由128字组成。访存地址为字地址。(1)写出主存地址位数和地址格式。(2)写出Cache地址位数和地址格式。解：(1)cache由64个存储块构成，Cache容量=64*128字=213字 cache地址格式为：(2)主存包含4096个存储块，每组包含4个存储块，所以主存有1 024个组,主存容量=4096128字=219字主存地址格式为：,6.页式存储系统的逻辑地址是由页号和页内地址两部分组成。假定
9、页面的大小为4K，地址变换过程如下图所示，图中逻辑地址用十进制表示。图中有效地址经过变换后，十进制物理地址a 应为（A）。,A33220 B8644 C4548 D2500,8644=2页*4K+X=2*4*1024+X,X=452。对应物理第8 块物理地址=8*4K+452=8*4*1024+452=33220,6.1 存储系统层次结构6.2 主存储器 6.2.1 主存储器概述 6.2.2 主存储器的组成与控制6.3 高速缓冲存储器 6.3.1 Cache概述 6.3.2 Cache的工作原理,6.3.3 Cache的组织方式 6.3.4 替换算法和更新策略6.4 虚拟存储器 6.4.1 虚拟存储器概述 6.4.2 段式虚拟存储器 6.4.3 页式虚拟存储器 6.4.4 段页式虚拟存储器 6.4.5 快表与慢表,第6章 存储系统,小结,
