数据库软考笔记（二）——计算机体系结构与存储系统笔记（一）

爱被打了一巴掌 2022-11-12 05:26 141阅读 0赞

**目录**

流水线技术

高速缓存

地址映像

直接映像

全相联映像

组相联映像

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## **流水线技术** ##

流水线周期：各子任务中执行时间最长的（最慢的）子任务的执行时间

**流水线执行完n条指令所需要的时间：Tn=执行一条指令所需时间+（n-1）\*流水线周期**

吞吐率：单位时间里流水线处理机流出的结果数。对指令而言，就是单位时间里执行的指令数。

吞吐率：p=1/max（t1,t2,...,t3）即最长子过程所用时间的倒数。

## **高速缓存** ##

Cache是介于CPU与主存之间的一级存储器，其容量较小，，但速度较快，一般比主存快5-10倍。

主要作用：调和CPU的速度与内存存取速度之间的差异，从而提升系统性能。

它使用的是程序的局部性原理，内容是主存局部域的副本

当CPU需要读取数据时，首先判断要访问的信息是否在Cache中，如果在即为命中，如果不在，就要按替换算法把主存中的一块信息调入Cache中。

替换算法：随机替换算法、先进先出替换算法、近期最少使用替换算法、优化替换算法等。

CPU工作时给出的主存地址，要从Cache存储器中读写信息，就需要将主存地址转换成Cache存储器的地址，这种地址的转换叫做地址映像

## **地址映像** ##

### **直接映像** ###

主存的块与Cache块的对应关系是固定，**主存中的块只能存放在Cache存储器的相同块号中。**

优点：地址变换简单、访问速度快。

缺点：块冲突率高、Cache空间得不到充分利用

主存地址：主存区号/区内块号/块内地址（例：主存容量为1Mb，高速缓存容量为16kb，块的大小为512B）

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### **全相联映像** ###

主存与Cache存储器均分成容量相同的块。允许主存的任一块可以调入Cache存储器的任何一个块的空间中。

优点：灵活、块冲突率低，只有在Cache中的块全部装满后才会出现冲突，Cache利用率高。

缺点：无法从主存块中直接获得所对应Cache的块号，变换比较复杂，地址变换速度慢，成本高。

主存地址：主存块号/块内地址

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### **组相联映像** ###

前两种方式的折衷。将Cache中的块再分成组，组采用直接映像方式，而块采用全相联映像方式。主存的任何区的0组只能存到Cache的0组，1组只能存放到1组中，以此类推。而组内的块可以存入Cache中相同组的任一块中。

**公式：**

主存地址位数=区号+组号+主存块号+块内地址

Cache地址位数=组号+组内块号+块内地址

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