【1.6计算机组成与体系结构】存储系统

1.层次化存储结构

由 ⬆ CPU：寄存器。
快 ⬆ Cache：按内容存取(相联存储器)。
到 ⬆内存（主存）：DRAM。
慢 ⬆ 外存（辅存）：硬盘，光盘，u盘等。

例题：

解析：选D。

2.Cache

2.1 Cache的介绍

√ Cache的功能:提高CPU数据输入输出的速率，突破冯·诺依曼瓶颈即CPU与存储系统间数据传送带宽限制。
√ 在计算机的存储系统体系中，Cache是访问速度最快的层次。
√ Cache对程序员来说是透明的。
√ 使用Cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理。
（1）.时间局限性。
（2）.空间局限性。

2.2 局部性原理

√ 时间局部性: 指程序中的某条指令一旦执行，不久以后该指令可能再次执行，典型原因是由于程序中存在着大量的循环操作。
√ 空间局部性:指一旦程序访问了某个存储单元，不久以后，其附近的存储单元也将被访问，即程序在一段时间内所访问的地址可能集中在一定的范围内，其典型情况是程序顺序执行。
√ 工作集理论:工作集是进程运行时被频繁访问的页面集合。
例题1：

解析：选A。高速缓存也就是Cache是对于程序员是透明的。

例题2：

解析：选B。选项A时间复杂度影响的是效率而不是命中率；选项C容量不相等；选项D错误距离cpu越近那容量应该越小。

2.3 Cache应用

映射方式
√ 直接相联映像:硬件电路较简单，但冲突率很高。
√ 全相联映像: 电路难于设计和实现，只适用于小容量的Cache，冲突率较低。
√ 组相联映像:直接相联与全相联的折中。

Cache页面淘汰算法
√ Ⅰ 先进先出算法 (FIFO)
√ Ⅱ 近期最少(久)使用算法 (LRU)
√ Ⅲ 随机算法 (RAND)
√ Ⅳ 近期最少使用算法-计数器 (LFU)

Cache的读写过程
√ 写直达: 同时写Cache与内存。
√ 写回: 只写Cache，淘汰页面时，写回内存。
√ 标记法: 只写入内存，并将标志位清0，若用到此数据，需要再次调取。
例题：

解析：选B。LFU会使用计数器，实现较困难。