【考研计算机组成原理】强化 存储系统大题

文章目录:

一:影响Cache组成的因素

二:常见题型

三:补充知识点 

四:存储系统硬件图示

1.全相联映射TLB+2路组相联映射cache

2.TLB4路组相连映射图示

3.4路组相连映射图示

4.TLB全连映射图示

5.TLB 4路组相连映射图示

五:存储系统示意图


一:影响Cache组成的因素

影响Cache组成的因素:Cache大题要注意的六个条件
    A:物理地址PA位数/主存地址
    B:Cache总行数
    C:Cache块大小
    D:Cache-主存映射方式(直接映射、全相联映射、组相连映射)
    E:写策略(直写write-through、写回write-back)
    F:替换算法(LRU、FIFO、随机RAND)

二:常见题型

1.Cache行组成
    1.1 标记位Tag
        判断“Tag”占多少个bit?
        关注条件A B C D
    1.2 有效位V
        一定存在,占1 bit
    1.3 替换信息
        判断"替换信息"占多少bit?
        关注条件D F
            1.3.1 若采用“随机替换算法”,则替换信息位占Obit
            1.3.2 若采用“直接映射方式”,则替换信息位占Obit    
            1.3.3 若采“用LRU 或 FIFO”,则替换信息位占Nbit
                1.3.3.1 N=log2(总行数)——“全相联映射”
                1.3.3.2 N=log2(路数)  ——“组相连映射”
    1.4 行号
        0 bit
    1.5 组号
    1.6 脏位
        关注条件E
            1.6.1 直写法,不需要设置脏位 0 bit脏位
            1.6.2 写回法,需要1 bit脏位
    1.7 块内数据
        关注条件C
            通常题目会直接说每个块内数据多大
            也可能通过块内地址位数推出块内数据大小
    1.8 块内地址



2.拆分物理地址PA
    关注条件A B C D
        2.1 全相联=Tag+块内地址
        2.2 组相联(多行一组)=Tag+组号+块内地址
        2.3 直接映射(一行一组)=Tag+行号+块内地址

3.地址访问的完整过程
    3.1 从虚拟地址开始,到最后访问到目标数据的过程
    3.2 TLB命中分析、缺页分析、Cache命中率分析
    3.2 结合一维数组、二维数组考察
        二维数组需注意按行优先 or列优先存储
        给出数组起始地址、某数组元素下标,要能算出来该元素的地址



4.看图说话
    硬件结构图——熟悉课件中给大家附上的几种硬件图的画法,混个眼熟
    C语言+机器语言视角的内容图

                      需要注意以下条件                                                    Cache行组成

组相联/ 直接映射=

Tag+组号/行号+块内地址

标记位Tag 有效位V

替换

信息

行号 组号 脏位

块内

数据

块内

地址

拆分物理地址PA

Cache大题要注意的六个条件

物理地址PA位数/主存地址

Cache总行数
Cache块大小

Cache-主存映射方式

  (直接、全相联、组相联)

写策略

 (直写、写回)

替换算法(LRU、FIFO、随机RAND)

三:补充知识点 

1.知道其中2个可以求出第3个:Cache总行数、Cache块大小、Cache总大小

2.总行数=路数*组号

3.页=页框;页框=物理块/磁块&主存块可以不同;主存块=Cache块=Cache行大小相同;页框!=Cache行/块

4.PA——>Cache(未命中则访存)
    4.1 关注D映射方式
    4.2 根据A B C D拆分PA
    4.3 拆好PA后
            全:Tag有效位
            组:PA内的组号找分组,Tag有效位
            直:PA内的行号找行  ,Tag有效位

5.VA虚拟地址——>PA物理地址(未命中查页表    命中得PPN->PA)
    5.1 拆VA=虚拟页号VPN+页内偏移量vpo
    5.2 查TLB
            全:VPN=Tag,Tag有效位
            组:VPN末尾的M位确定组号 组号找分组(M=log2组数),VPN的前几个bit(去除组号)
    5.3 没有命中:查内存慢表(注意缺页问题 PPA)
            VPN拆分成多级页号
            查页目录->查页表

四:存储系统硬件图示

1.全相联映射TLB+2路组相联映射cache

 

2.TLB4路组相连映射图示

3.4路组相连映射图示

4.TLB全连映射图示

5.TLB 4路组相连映射图示

五:存储系统示意图

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