免费智能真题库 > 历年试卷 > 软件设计师 > 2019年下半年 软件设计师 上午试卷 综合知识
  第1题      
  知识点:   高速缓存
  关键词:   多级高速缓存   高速缓存        章/节:   计算机硬件基础知识       

 
在cpu内外常需设置多级高速缓存(cache),主要目的是(1)。
 
 
  A.  扩大主存的存储容量
 
  B.  提高cpu访问主存数据或指令的效率
 
  C.  扩大存储系统的存量
 
  D.  提高cpu访问内外存储器的速度
 
 
 

 
  第2题    2022年上半年  
   67%
以下关于SRAM和DRAM储存器的叙述中正确的是()。
  第3题    2011年下半年  
   20%
在程序的执行过程中,Cache与主存的地址映像由(3)。
  第6题    2021年下半年  
   50%
()是一种需要通过周期性刷新来保持数据的存储器件。
   知识点讲解    
   · 高速缓存
 
       高速缓存
        高速缓存(Cache)是位于CPU和主存之间的高速存储子系统。采用高速缓存的主要目的是提高存储器的平均访问速度,使存储器的速度与CPU的速度相匹配。Cache的存在对程序员是透明的。其地址变换和数据块的替换算法均由硬件实现。通常Cache被集成到CPU内,以提高访问速度,其主要特点是容量小、速度快、成本高。
        1)Cache的组成
        Cache的组成如下图所示。Cache由两部分组成,即控制部分和缓存部分。缓存部分用来存放主存的部分复制信息。控制部分的功能是:判断CPU要访问的信息是否在Cache中,若在即为命中,若不在则没有命中。命中时直接对Cache寻址;未命中时,要按照替换原则,决定主存的一块信息放到Cache的哪一块里面。
        
        高速缓存的组成框图
        2)Cache中的地址映像方法
        因为处理机访问都是按主存地址访问的,而应从Cache中读写信息,因此这就需要地址映像,即把主存中的地址映射成Cache中的地址。地址映像的方法有3种,即直接映像、全相联映像和组相联映像。
        (1)直接映像就是主存的块与Cache中块的对应关系是固定的。主存中的块只能存放在Cache的相同块号中。因此,只要主存地址中的主存区号与Cache中的主存区号相同,则表明访问Cache命中。一旦命中,以主存地址中的区内块号立即可得到要访问的Cache中的块。这种方式的优点是地址变换很简单,缺点是灵活性差。
        (2)全相联映像允许主存的任一块可以调入Cache的任何一块的空间中。在地址变换时,利用主存地址高位表示的主存块号与Cache中的主存块号进行比较,若相同则为命中。这种方式的优点是主存的块调入Cache的位置不受限制,十分灵活;其缺点是无法从主存块号中直接获得Cache的块号,变换比较复杂,速度比较慢。
        (3)组相联映像是前面两种方式的折中。具体做法是将Cache中的块再分成组。组相联映像就是规定组采用直接映像方式而块采用全相联映像方式。这种方式下,通过直接映像方式来决定组号,在一组内再用全映像方式来决定Cache中的块号。由主存地址高位决定主存区号,与Cache中区号比较可决定是否命中。主存后面的地址即为组号,但组块号要根据全相联映像方式,由记录可以决定组内块号。
        3)替换算法
        选择替换算法的目标是使Cache获得最高的命中率。常用的替换算法有以下几种。
        (1)随机替换(RAND)算法:用随机数发生器产生一个要替换的块号,将该块替换出去。
        (2)先进先出(FIFO)算法:将最先进入的Cache信息块替换出去。
        (3)近期最少使用(LRU)算法:将近期最少使用的Cache中的信息块替换出去。这种算法比先进先出算法要好些,但此法也不能保证过去不常用的将来也不常用。
        (4)优化替换(OPT)算法:先执行一次程序,统计Cache的替换情况。有了这样的先验信息,在第二次执行该程序时便可以用最有效的方式来替换,达到最优的目的。
        4)Cache的性能分析
        若H为Cache的命中率,tc为Cache的存取时间,tm为主存的访问时间,则Cache的等效访问时间ta
        ta=Htc+(1-H)tm
        使用Cache比不使用Cache的CPU访问存储器的速度提高的倍数r可以用下式求得,即
        
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第1题    在手机中做本题