存储层次 比较项目 目 的 存储管理实现 访问速度的比值 (第一级和第二级) 典型的块(页)大小 CPU对第二级的 访问方式 失效时CPU是否切换
“Cache －主存”层次 为了弥补主存速度的不足 主要由专用硬件实现 几比一 几十个字节 可直接访问 不切换 “主存－辅存”层次 为了弥补主存容量的不足 主要由软件实现 几百比一 几百到几千个字节 均通过第一级 切换到其他进程
56． 存储层次设计要解决的四个问题指什么？ 答：
映象规则：当把一个块调入高一层(靠近CPU)存储器时，可以放在哪些位置上? 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? 替换算法：当发生失效时，应替换哪一块？ 写策略：当进行写访问时，应进行哪些操作?
57． 说明cache并行查找与顺序查找的优缺点？ 答：
并行查找速度快，但硬件代价大，顺序查找速度慢，通常采用MRU策略提高速度，硬件代价相对小。
58． 说明Cache并行查找的两种实现方法。 答：
方法一：利用相联存储器，速度较快，逻辑控制简单，但需特殊器件支持。
方法二：利用单体多字存储器＋比较器，速度相对较慢，可利用一般SRAM等实现。
59． 简述三种替换算法及其优缺点。 答：
随机法：实现简单
FIFO法：实现较为简单，失效率与程序访问特性有关。 LRU法：失效率低。
60． 简述cache的两种写策略及其优缺点。 答：
写直达法：执行“写”操作时，不仅写入Cache，而且也写入下一级存储器。 写回法：执行“写”操作时，只写入Cache。仅当Cache中相应的块被替换时，才写回主存。需设置“污染位”来记录数据块是否被更新。
写回法速度快，所使用的存储器频带较低；写直达法易于实现，一致性好。 61． 简述cache的两种写调块策略。
按写分配(写时取)：写失效时，先把所写单元所在的块调入Cache，再行写入。
不按写分配(绕写法)：写失效时，直接写入下一级存储器而不调块。
62． 什么是写合并技术？
当把数据写入写缓冲器时，判断本次所写入单元的块地址是否与写缓冲器中某个有效块的地址相同，若是，则把新数据与该块合并。这样可提高写缓冲的利用率。
63． 解释Victim cache的基本思想。
答：
在Cache和它从下一级存储器调数据的通路之间设置一个全相联的小Cache，用于存放被替换出去的块，以备重用。这些被保存的替换块被称为Victim块，存放这些块的缓冲称为Victim cache。Victim cache对于减小冲突失效很有效，特别是对于小容量的直接映象数据Cache，作用尤其明显。
64． 解释伪相联cache的工作原理。
答：
在逻辑上把直接映象Cache的空间上下平分为两个区。对于任何一次访问，伪相联Cache先按直接映象Cache的方式去处理。若命中，则其访问过程与直接映象Cache的情况一样。若不命中，则再到另一区相应的位置去查找。若找到，则发生了伪命中，否则就只好访问下一级存储器。
65． 简述通过编译优化降低cache失效率的基本思想。
答：
在编译时，对程序中的指令和数据进行重新组织，是连续访问的指令或数据能够具有根号的时间和空间局部性，以降低Cache失效率。
66． Cache中的写缓冲器导致对存储器访问的复杂化，在处理读失效时，针对这个问题的解
决方法是什么？ 答：
推迟对读失效的处理；检查写缓冲器中的内容。
67． 简述在cache失效率的策略中，编译优化分块策略的基本思想。 答：
编译器把对数组的整行或整列访问改为按块进行，使得块内的访问具有较好的局部性，从而降低失效率。
68． 解释子块放置技术。
答：
把Cache块进一步划分为更小的块(子块)，并给每个子块赋予一位有效位，用于指明该子块中的数据是否有效。Cache与下一级存储器之间以子块为单位传送数据。但标识仍以块为单位。
69． 解释局部失效率与全局失效率。
答：
局部失效率＝该级Cache的失效次数/到达该级Cache的访问次数， 全局失效率＝该级Cache的失效次数/CPU发出的访存的总次数。
70． 解决虚拟Cache的清空问题的方法是什么？ 答：
在地址标识中增加PID字段(进程标识符)
71． “虚拟索引＋物理标识”的优缺点是什么？ 答：
优点：兼得虚拟Cache和物理Cache的好处。
局限性：Cache容量受到限制 (页内位移)，Cache容量≤页大小×相联度。
72． 从主存的角度讲，减少cache失效开销的方法是什么？ 答：
减少主存延迟，提高主存带宽。
73． 简述提高主存性能的四种方法。
答：
增加存储器的宽度；采用简单的多体交叉存储器；采用独立存储体；避免存储体冲突。
74． 简述虚拟存储器的特点。
答：
多个进程可以共享主存空间；程序员不必做存储管理工作；采用动态再定位，简化了程序的装入。
75． 什么是TLB？
答：
TLB是一个专用的高速缓冲器，用于存放近期经常使用的页表项。
76． 简述蓄存系统中采用大页面和小页面各自的优点。 答：
大页面的优点：
页表的大小与页面大小成反比。较大的页面可以节省实现地址映象所需的存储空间及其它资源；较大的页面可以使快速Cache命中的实现更简单；在主存和辅存之间传送较大页面比传送较小的页面更有效。TLB的项数有限，对于给定数目的项数，较大的页面意味着可以高效地实现更多存储空间的地址变换，从而减小TLB失效的次数。
小页面的优点：可以减少空间的浪费。
77． 简述RAID 1的优缺点。
答：
优点：系统可靠性好；设计简单。缺点：硬件开销大；效率低。
78． 简述RAID 5的特点。
答：
块交叉分布式奇偶校验盘阵列，即数据以块交叉的方式存于各盘，但无专用的校验盘，而是把冗余的奇偶校验信息均匀地分布在所有磁盘上。由于对数据块每一行的相联奇偶校验不再限制在单一磁盘上，只要块单元不位于同一个磁盘内，这种组织方法就可以支持多个写同时执行。这种策略读数据速率高；盘阵列利用率高，但设计复杂。
79． 总线按用途分类可分为哪两类？各有什么特点。
答：
CPU-存储器总线： CPU-存储器总线则比较短，通常具有较高的速度，并且要和存储器系统的速度匹配来优化带宽。
I/O总线：由于要连接许多不同类型、不同带宽的设备，因此I/O总线比较长，并且还应遵循总线标准。
80． 四种I/O工作方式是什么？
答：
程序控制、中断、DMA、I/O处理机。
81． 简述通道的三种类型和特点。
答：
字节多路通道：简单的共享通道，为多台低速或中速的外围设备服务。采用分时方式工作。
选择通道：为高速外围设备（如磁盘存储器等）服务。在传送数据期间，只能为一台高速外围设备服务，在不同的时间内可以选择不同的设备。
数组多路通道：为高速设备服务。各台高速设备重迭操作。
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