1 存储系统

• 计算机存储系统的层次结构，如下图所示
  

• 计算机采用分级存储体系的主要目的是为了解决存储容量、成本和速度之间的矛盾问题

• 两级存储：Cache缓存、主存-辅存（虚拟存储体系）

• 局部性原理：总的来说，在CPU运行时，所访问的数据会趋向于一个较小的局部空间地址内，包括下面两个方面

  • 时间局部性原理：如果一个数据项正在被访问，那么在近期它很可能会被再次访问，即在相邻的时间里会访问同一数据项
  • 空间局部性原理：在最近的将来会用到的数据的地址和现在正在访问的数据地址很可能是相近的，即相邻的空间地址会被连续访问

2 高速缓存Cache

• 高速缓存Cache用来存储当前最活跃的程序和数据，直接与CPU交互，位于CPU和主存之间，容量小，速度为内存大额5-10倍，由半导体材料组成，其内容时主存内存的副本拷贝，对于程序员来说是透明的

• Cache由控制副本和存储器组成，存储器存储数据，控制部分判断CPU要访问的数据是否在Cache中，在则命中，不再则依据一定的算法从主存中替换

• 地址映射：在CPU工作时，送出的是主存单元的地址，而应从Cache存储器中读/写信息，这就需要将主存地址转换为Cache存储器地址，这种地址的转换成为地址影像，由硬件自动完成映射，分为下列三种方法：

  • 直接映像：将Cache存储器等分成块，主存也等分成块并编号，主存中的块与Cache中的块的对应关系是固定的，即二者块号相同才能命中，地址变换简单但不灵活，容易造成资源浪费，如下：
    

  • 全相连映射：同样都等分成块并编号，主存中任意一块都与cache中任意一块对应，因此可以随意调入Cache任意位置，但是地址变换复杂，速度较慢，因为准粗可以随意调入Cache任意块，只有当Cache满了才会发生块冲突，是最不容易发生块冲突的影像方式，如下图所示：
    

  • 组组相连映射：前面两种方式的结合，将Cache存储区先分块再分组，主存也同样先分块再分组，组间采用直接映像，即主存中的组号与Cache中组号相同的组才能命中，但是组内全相连映像，也即组号相同的两个组内的所有块可以任意调换

考试真题

• 题目如下，答案为：B
  

3 Cache命中率

• 当CPU所访问的数据在Cache中时，称之为命中，直接从Cache中读取数据，否则没有命中，需要从主存中读取所需的数据

考试真题

• 题目如下,答案为：A、B
  

解析：这里需要注意的就是只有20%需要取数

4 主存编址

• 题目如下，答案为：B、C
  

解析：这里需要主要注意的是字节和比特，以及K是1024

5 总线结构

• 从广义上讲，任何连接两个以上的电子元器件的导线都可以称为总线，通常分为一下三类：
  • 内部总线：内部芯片级别的总线，芯片与处理器之间通信的总线
  • 系统总线：是板级总线，用于计算机内各部分之间的链接，具体可以分为数据总线（并行数据传输位数）、地址总线（系统可管理的内存空间大小）、控制总线（传送控制命令）。代表的有ISA总线、EISA总线、PCI总线
  • 外部总线：设备一级的总线，微机与外部设备的总线，代表的有RS232（串行总线），SCSI（并行总线）、USB（通用串行总线，即插即用，支持热插拔）

考试真题

• 题目如下，答案为：C
  

解析：半双工是指同一时刻只能有一方向另一方向传输，全双工的含义是同一时刻也可以双向传输

6 系统可靠性分析

• 平均无故障时间MTTF=1/失效率
• 平均故障修复时间MTTR=1/修复率
• 平均故障间隔时间MTBF=MTTF+MTTR
• 系统可用性=MTTF/(MTTF+MTTR)*100%
• 无论什么系统，都是由多个设备组成的，系统工作，而这些多个设备的组合方式可以是串联、并联，也可以是混合模式，建设每个设备的可靠性为R1，R2，…Rn,则不同的系统的可靠性R的计算公式如下
  • 串联系统，R=R1xR2X…xRn
  • 并联系统：R=1-（1-R1）x（1-R2）x…x(1-Rn)
  • 混合系统：划分串并联，再计算

考试真题

• 题目如下，答案为：C