2022年軟件設(shè)計(jì)師計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)考點(diǎn)：存儲(chǔ)系統(tǒng)（2）

【考法分析】

一般以選擇題形式考查，要求判斷相關(guān)概念描述是否正確，Cache映射方式的對(duì)比區(qū)分，Cache映射方式的控制由硬件直接控制。

【要點(diǎn)分析】

1、Cache的相關(guān)概念：理論依據(jù)（局部性原理），大小、速度、成本等對(duì)比。

Cache的工作原理是基于程序訪問(wèn)的局部性。對(duì)大量典型程序運(yùn)行情況的分析結(jié)果表明，在一個(gè)較短的時(shí)間間隔內(nèi)，由程序產(chǎn)生的地址往往集中在存儲(chǔ)器邏輯地址空間的很小范圍內(nèi)。指令地址的分布本來(lái)就是連續(xù)的，再加上循環(huán)程序段和子程序段要重復(fù)執(zhí)行多次。因此，對(duì)這些地址的訪問(wèn)就自然地具有時(shí)間上集中分布的傾向。

Cache 存儲(chǔ)器部分用來(lái)存放主存的部分拷貝（副本）信息?？刂撇糠值墓δ苁桥袛?CPU 要訪問(wèn)的信息是否在 Cache 存儲(chǔ)器中，若在即為命中，若不在則沒(méi)有命中。命中時(shí)直接對(duì) Cache 存儲(chǔ)器尋址;未命中時(shí)，要按照替換原則決定主存的一塊信息放到Cache 存儲(chǔ)器的哪一塊里。

Cache(高速緩存)

作用：提高CPU對(duì)主存的訪問(wèn)速度。Cache是訪問(wèn)速度最快的層次。

特點(diǎn)：容量小，速度快，成本高

性能分析：若H代表對(duì)Cache的命中率，t_c為Cache的讀寫時(shí)間，t_m為主存的讀寫時(shí)間，則Cache的等效訪問(wèn)時(shí)間t_a為：t_a = Ht_c + (1-H)t_m

2、Cache映射方式：全相聯(lián)、組相聯(lián)、直接相聯(lián)映像的對(duì)比（沖突率依次增高，電路復(fù)雜度依次降低）。

3.中斷方式

①多中斷信號(hào)線法：每個(gè)中斷源都有屬于自己的一根中斷請(qǐng)求信號(hào)線向著CPU提出中斷請(qǐng)求。

②中斷軟件查詢法：當(dāng)CPU檢測(cè)到一個(gè)終端請(qǐng)求新號(hào)后，即轉(zhuǎn)入到中斷服務(wù)程序去【輪詢】需每個(gè)中斷源確定是誰(shuí)發(fā)出了中斷請(qǐng)求信號(hào)

③菊花鏈法：硬件查詢方法。所有的I/O模塊共享一根共同的中斷請(qǐng)求線，中斷確認(rèn)信號(hào)以鏈?zhǔn)皆诟髂K間相連。當(dāng)CPU檢測(cè)到中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，則發(fā)出中斷確認(rèn)信號(hào)。中斷確認(rèn)信號(hào)依次在I/O模塊間傳遞，直到發(fā)出請(qǐng)求的模塊。該模塊把它的ID送往數(shù)據(jù)線由CPU讀取。

④總線仲裁法：一個(gè)I/O設(shè)備發(fā)出中斷請(qǐng)求之前，必須先獲取總線控制權(quán)。當(dāng)CPU發(fā)出中斷信號(hào)后，該設(shè)備把自己的ID發(fā)往數(shù)據(jù)線。

⑤中斷向量表法：保存各個(gè)中斷源的中斷服務(wù)的【入口地址】

【備考點(diǎn)撥】

由于局部性原理不能保證所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)百分之百地在Cache中，這里便存在一個(gè)命中率。即CPU在任一時(shí)刻從Cache中可靠獲取數(shù)據(jù)的幾率。

【相關(guān)考題】

1.在cpu內(nèi)外常需設(shè)置多級(jí)高速緩存cache，主要目的是( )。

A、擴(kuò)大主存的存儲(chǔ)容量

B、提高cpu訪問(wèn)主存數(shù)據(jù)或指令的效率

C、擴(kuò)大存儲(chǔ)系統(tǒng)的存量

D、提高cpu訪問(wèn)內(nèi)外存儲(chǔ)器的速度

信管網(wǎng)參考答案及解析：m.xiexiliangjiufa.com/st/4171911819.html

2.高速緩存Cache 與主存間采用全相聯(lián)地址映像方式，高速緩存的容量為4MB，分為4 塊，每塊1MB，主存容量為256MB。 若主存讀寫時(shí)間為30ns，高速緩存的讀寫時(shí)間為3ns，平均讀寫時(shí)間為3.27ns，則該高

緩存的命中率為（1）%。若地址變換表如下所示，則主存地址為8888888H時(shí)，高速緩存地址為（2）H。

（1）A、90

B、95

C、7

D、99

（2）A、488888

B、388888

C、288888

D、188888

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