吉林大学 计算机系统结构题库 第五章

第五章存储层次

知识点汇总

存储器层次结构、存储层次性能参数(平均每位价格、命中率、平均访存时间) 、存储层次4个问题、CPU 访存地址分割、全相联映像、直接映像、组相联映像、查找方法、替换算法(随机、先进先出、最近最少使用法)、写直达法、写回法、按写分配、不按写分配、Cache性能分析、3C失效(强制失效、容量失效、冲突失效)、Victim Cache、伪相联映像Cache、硬件预取、编译器优化(数组合并、内外循环交换、循环融合、分块)、写缓冲合并、单字宽存储器、多字宽存储器、多体交叉存储器、存储体、虚拟存储器(页式、段式)、快表(TLB)

简答题

1.单级存储器的主要矛盾就是什么？通常采取什么方法来解决？(知识点:多级存储器)

答:主要矛盾:

(1) 速度越快,每位价格就越高。

(2) 容量越大,每位价格就越低。

(3) 容量越大,速度越慢。

采取多级存储层次方法来解决。

2.“Cache-主存”与“主存-辅存”层次的主要区别就是什么？(知识点:存储层次)

3.在存储层次中应解决哪四个问题？ (知识点:存储层次的四个问题)

答:(1)映像规则:当把一个块调入高一层存储器时,可以放到哪些位置上。

(2)查找算法:当所要访问的块在高一层存储器中时,如何找到该块。

(3)替换算法:当发生失效时,应替换哪一块。

(4)写策略:当进行写访问时,应进行哪些操作。

4.地址映像方法有哪几种？它们各有什么优缺点？ (知识点:地址映像)

(1)全相联映像。实现查找的机制复杂,代价高,速度慢。Cache空间的利用率较高,块冲突概率较低,因

而Cache的失效率也低。

(2)直接映像。实现查找的机制简单,速度快。Cache空间的利用率较低,块冲突概率较高,因而Cache的

失效率也高。

(3)组相联映像。组相联就是直接映像与全相联的一种折中。

5.Cache的3C失效就是哪三种失效？针对每种失效给出一种降低失效率的方法。(知识点:3C失效)

答:强制性失效、容量失效、冲突失效。

6.简述Cache的两种写策略(知识点:写直达、写回)

写直达法:执行“写”操作时,不仅写入Cache,而且也写入存储器

写回法:执行“写”操作时,只写入Cache,并将对应Dirty Flag位置1。

当任意一个Cache块将要被替换时,若Dirty Flag位为1,则先将该Cache块写回存储器,再进行替换动作;

否则不用写回,直接替换。

7.简述Cache写失效的两种处理方法(知识点:按写分配、不按写分配)

经过cache法(按写分配):发生写失效时,先把地址对应的内存块调入Cache,再进行写操作。

绕过cache法(不按写分配):发生写失效时,不把地址对应的内存块调入Cache,而就是绕过cache直接将数据写入存储器

选择题

1．虚拟存储器中,可采用如下映像规则:( D )(知识点:映像规则、虚拟存储器)

A．直接映像;

B．组相联映像;

C．全相联映像;

D．上述三者均可。

2．衡量一个存储器性能可从( A )方面考虑。(知识点:存储器层次结构)

A．容量、速度、价格

B．制造工艺、封装、材料

C．容量、速度、功耗

D．Cache-主存存储层次、主存-辅存存储层次、辅存-磁带存储层次

3．当发生Cache写失效时,就是否调入相应的块,有哪两种选择？(D )(知识点:写直达法、写回法、按写分配、不按写分配)

A.按写分配法与写回法

B.按写分配法与写直达法

C.写回法与写直达法

D.按写分配法与不按写分配法

4．虚拟存储器主要就是为了解决( A )。(知识点:存储器层次结构、虚拟存储器)

A．扩大存储系统的容量

B．提高存储系统的速度

C．扩大存储系统的容量与提高存储系统的速度

D．便于程序的访存操作

5．与全相联映像相比,组相联映像的优点就是( A )。(知识点:全相联映像、组相联映像) A．目录表短,实现成本低

B．块冲突概率低

C．C ache命中率高

D．主存利用率高

6．Cache 存储器主要就是为了解决( B )。(知识点:存储器层次结构)

A．扩大存储系统的容量

B．提高存储系统的速度

C．扩大存储系统的容量与提高存储系统的速度

D．便于程序的访存操作

7．容量与块大小均相同的Cache,块冲突概率由高到低的顺序就是( B )。(知识点:全相联映像、直接映像、组相联映像)

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．全相联映像、组相联映像、直接映像

D．组相联映像、直接映像、全相联映像

8．容量与块大小均相同的Cache,主存地址中索引位的位数由少到多的顺序就是( C )。(知识点:全相联映像、直接映像、组相联映像、CPU访存地址分割)

A．全相联映像、直接映像、组相联映像

B．组相联映像、直接映像、全相联映像

C．全相联映像、组相联映像、直接映像

D．直接映像、组相联映像、全相联映像

9．以下(B)的值不能从CPU发出的主存地址中直接获得。(知识点:CPU访存地址分割) A．主存块地址

B．主存物理页号

C．用于选择Cache块/组的索引

D．用于匹配Cache块的标识

填空题

1.存储层次中的写策略主要有两种,它们就是:( 写直达)与( 写回)。(知识点:写策略)

2.在全相联映像、直接映像与组相联映像中,块冲突最小的就是( 全相联)。Cache存储器的地址映像

规则一般不能用( 全相联),否则,主存Cache的地址映像表太大,查表速度太慢,硬件难以实现。(知识点:全相联映像、直接映像、组相联映像)