计算机系统结构(高教版)张晨曦 习题答案 第五章.pdf

5.1 解释下列术语  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。使得靠近 CPU 的存储器速度较快，容量较小。整个存储系统的速 度接近与离CPU 最近的存储器的速度，而容量和每位价格接近于最低层次的容量和价格。  全相联映像：指主存中的任一块可以被放置到Cache 中的任意一个位置。  直接映像：指主存中的每一块只能被放置到Cache 中唯一的一个位置。  组相联映像：指主存中的每一块可以被放置到Cache 中固定的一个组中的任意位置。  替换算法：由于主存中的块比Cache 中的块多，所以当要从主存中调入一个块到Cache 中时， 会出现该块所映像的Cache 块位置已经被占用的情况。替换算法即解决如何选择替换块的问 题。  LRU：最近最少使用法。选择近期最少被访问的块作为被替换的块。  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：只把信息写入Cache 中相应的块，该块只有在被替换时才被写回主存。  按写分配法：在写失效时，先把所写单元所在的块从主存调入Cache，然后再进行写入。  不按写分配法：写失效时，直接写入下一级存储器而不将相应的块调入Cache 。   命中时间：CPU 所要访问的块在Cache 中，确认并取走所花费的时间开销。  失效率：CPU 一次访存不命中的概率。  失效开销：CPU 一次访存不命中，而额外增加的访存开销。  强制性失效：当第一次访问一个块时，该块不在Cache 中，需从下一级存储器中调入Cache 。  容量失效：如果程序执行执行时所需的块不能全部调入Cache 中，则当某些快被替换后，若 又重新被访问，就会发生失效。  冲突失效：在组相联或直接映像Cache 中，若不多的块映像到同一组中，则会出现该组中某 个块被别的块替换，然后又重新被访问的情况。  2：1 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N/2 的2 路组相联 Cache 的失效率。  相联度：组相联中每组的块数n 成为相联度。  Victim Cache：在Cache 和它的下一级存储器之间增设一个全相联映像的Cache，存放因冲突 而被替换出去的块。  故障性预取：在预取时，若出现虚地址故障或违反保护权限，就会引发异常。  非故障性预取：在预取时，若出现虚地址故障或违反保护权限，不会引发异常，而是放弃预 取，转变为空操作。  非阻塞Cache：Cahce 在等待预取数据返回的同时，还能继续提供指令和数据。  尽早重启动：在请求字没有到达时，CPU 处于等待状态时，一旦请求字到达，就立即发送给 CPU，让等待的CPU 尽早冲启动，继续执行。  请求字优先：调块时，首先向存储器请求 CPU 所要的请求字。请求字一旦到达，就立即送 往CPU，让CPU 继续执行，同时从存储器调入该块的其余部分。  虚拟Cache：和失效相比，Cache 命中发生的频度高的多。按照“以经常性事件为重点”的 指导思想，应在Cache 中使用虚拟地址。这样的Cache 成为虚拟Cache 。  多体交叉存储器：在存储系统中采用多个DRAM，并利用它们潜在的并行性，可以把存储芯 片组织为多个体，并让他们并行工作。从而能一次读或写多个字，存储器内的各个体是按字 交叉的。  存储体冲突：两个请求要访问同一体。  TLB ：地址变换缓冲器，用于存放近期使用的页表项，其内容是页表部分内容的一个副本。  5.2 简述“Cache——主存”层次与“主存——辅存”层次的区别    Cache——主存  主存——辅存  目的  为了弥补主存速度的不足  为了弥补主存容量的不足  存储管理实现  全部由专用硬件实现  主要由软件实现  访问速度  几比一  几万比一  典型的块大小  几十个字节  几百到几千个字节  CPU 对第二级的访问方式  可直接访问  均通过第一级  不命中时CPU 是否切