第七 系{前{ 一、 二、高速緩沖 三、虛 了解四、相 器 保掌握1 器系統(tǒng)的層次結(jié) 3、相 4 保 磁 器（硬盤、軟盤 器（光盤 1、隨機存 可隨 任 單元2、順序存 器 的信息完全按順序進存取3、直接存 序檢索 度、價格不同的器，使該器的速度接近速度最大的、容量等于容量最大的器、價位比接近與最便宜的那個器。一 器的層次結(jié) 要求：容量大、速度快、成本低2、程序的局部性原過的程序和數(shù)據(jù)很有可能被再次。在一個小的區(qū)內(nèi)3、解決方選用生產(chǎn)成本不同、容量不同、存取速度不同的介質(zhì)組成一個。如：用容量小、速度快的M組成cach，容量大、速度適中的組成主儲器。4、層次之間應(yīng)滿足的②包含性原則：處在內(nèi)層的信息一定被包含在其外層的器中，反之不大多數(shù)機器采用三層結(jié)構(gòu)：cache—主存—輔三 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通主主輔輔二、高速緩 很高的高速緩沖器。cache 從整體看，cach－主存層面的存取速度接近于cach的存取速度，但容量接近于主存，每位價格也接近于主存的每平均價格。因此，解決了高速度和低成之間的 。由于這個層次完全由硬件現(xiàn)，不用系統(tǒng)輔助軟件干預(yù)，所以對用是透明的。標(biāo)志dirty加以注明，直到該數(shù)據(jù)被②寫直達法：cache中的內(nèi)容改變Cache工作原理CPU與cache之 的單位字，cache與主存之間 的主存地址到cache和主cache控制cache組1的大小為2b，字塊號0~2m 字塊號0~2c -1。 公式：JImod主存的第0塊、第2c能第2c+1塊像到cache的第主存地址：主存字塊標(biāo)記-字塊地址-字塊內(nèi)地直接映像cache組 映像關(guān)系共有（2m）*（2c）種。主存地址：主存字–塊內(nèi)地址分利缺點：標(biāo)記位數(shù)增加cache標(biāo)記容量大，成本相聯(lián)映映像規(guī)則：把主存和cache按組間為直接映像，組內(nèi)為全相聯(lián)映像公式J=(Imod2c)*2r+k個字塊，0≤k≤2r r0時為直接映像，r1時為兩路組相聯(lián)映r=c時為全相聯(lián)映cache按相同cache被分成8J=(Imod2c’)*2r+=（15mod8）*2+=7*2+0k2r–1=1k=01J14主存地址：主存字塊標(biāo)記–組地根據(jù)主存的組地址cache，并映像方式的優(yōu)點，大大提高了。2、替換方①先進先出（FIFO）把最先調(diào)入cache的字塊替換出去②近期最少使用（LRU）把近期最少使用的字塊替換出去。是經(jīng)常使用的一種算法，把各塊的使用情況記錄在一張表上，而且最近使用過的放在最上面。原始狀態(tài)71210753210743220543326544376664機替換法（RAND）隨機選擇一個字塊2003年高級程序使 最高的替換算法是（DC、先進后D、替換最近最少多層次1、指令cache和數(shù)據(jù) 2、多層次cache集成 內(nèi)，片內(nèi)比片cache速度快，但容量小輔主輔主3、cache一致性問MESI協(xié)M修E排S共I無本cache字塊中的數(shù)據(jù)無效cache1、命中(Cachehit)率 h NcNcNm跟程序、cache容量、組織方式、2、cache存取時間為tc，為h，主存的存取時間為tm則系統(tǒng)平均存取時ta=h*tc+(1-h)*tm etc例：某計算機系統(tǒng)的內(nèi)存系統(tǒng)是由cache和主存系統(tǒng)2000次，其中主存100次，問 中率是多少 該內(nèi) 系統(tǒng)的平均時間cache--主存的效率是多少（1）h=Nc/(Nc+Nm)=(2000-（2）ta=h*tc+(1-h)*=0.95*45+0.05*200=(3)e=tc/ta期是200nscache主存系統(tǒng)平均時間為50ns，求cache中率？50=h*40+（1-h= 缺失率*缺失代價缺失(Cachemiss)率： 缺失代價：由于目標(biāo)不在cache失率、減少缺失代價、減少cache中三、虛 段頁 管理部虛 器的基本概1961年英國曼徹斯kilbrn 虛擬器由主存（DRAM）和虛擬器將主存或輔存的地址 虛擬器工作原理：平時各種程序同：①依據(jù)相②地址映像②數(shù)據(jù)通路③透明性不④缺失代價段 3、段缺點：址變換時間長②主存利用率低（碎塊③輔存管理難頁 主存空間和虛存 1KB~16KB。U通常設(shè)置一個頁表基址寄存器，每道程序使用其中的一個基址寄存器，頁表放在主存中，從基址寄存器中讀出頁表的起始地址，把它與多用戶地址中的虛頁號相加可得到該程序頁的頁表地址。 快表是慢表的一個副本②頁③地址變換④輔存管理容易缺點：②頁表段頁式段頁式管理具有段式管理的優(yōu)虛 器兩大特點 四、相 器 保 基本組成 ××××××××××××××××…×001111100…0…………字i 位

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00000000001男1男2男3女4男5女6女7男8男…N女101001110111011110準 志愿總 證 第二次查找結(jié) 第一次查找結(jié)2002年高級程序 D、先入保 1 區(qū)保 式無效給主存的每一頁配一個鍵，用戶有鍵。如果兩鍵相符，則可以訪對正在運行的程序進2 方式保 目態(tài)：執(zhí)行用戶程序時方式保護主存信息的使用可以有三種方式:讀(R),寫(W),和執(zhí)行(E),”執(zhí)行“指作為指令來用。所以,相應(yīng)的訪問方式保護就有E三種以及由這三種方式形成的邏輯組合。 方式保護可以和上述區(qū)域保護結(jié)合起來使用.例如,在界限寄存器中加一位 方式位;采用環(huán)式保護和頁式保護時將 方式位放在頁表和段表中,使得同一環(huán)內(nèi)或同一段內(nèi)的各頁可以有不同的 方式,從而增強了保護的靈活性。方式保護 為了防止因程序員