挑战408——存储器与存储系统——刷题

这部分的刷题，其知识点是计算机组成原理与操作系统的交叉篇，计算机组成原理，应该说在Cache这部分内容后，就有了千丝万缕的关系。
本节刷题内容：存储器
题库参考：百度文库，王道考研，408真题
涉及的知识点：

1. Cache与主存之间的映射
2. Cache地址字段含义
3. 程序的局部性原理
4. 虚拟存储器原理
5. 虚实地址映射的过程
6. TLB

第一题

解析：概念题，Cache只是主存中的一部分内容的副本，所以，Cache的内容本身就从属于主存，选B

第二题

解析：这道题信息量有点多，慢慢分析.Cache一共有16块，每组有2块，所以一共有8组。那么一块的大小为32B，试问，129号存储单元位于第几块呢？（注意存储块与存储单元是不同的）

第三题

解析：这是一道典型的操作系统跟组成原理结合的题目，很是有意思。先从条件推已知：
按字编址（不是字节了），Cache有4行，采用的是2路，于是得出结论，有两组，每组两行。在Cache的设计中我们知道，cache中的块大小跟主存中的块大小是一样的，所以，在主存中的两个相邻的单元，被划分成为同一块。

由计算组数的公式可以算出块号所在的组号，在组内的块随机存放，但是一旦存满了，就要进行置换，方式题目中说了是LRU，所以，根据LRU的算法，画出对应的置换过程：

为什么这里倒数第二列中，4置换掉的是0而不是8呢？明明8存在的时间最长？注意了LRU是指最近未被访问，8在倒数第四次的时候，被访问，只不过是命中罢了。

第四题

解析：先读题，容量为16kb，若按字节编址，那么就要用到14位来表示它的地址。所以把所给地址中，取后面的14位就可以得到正确答案。不过，这样似乎有些不太好理解，因为我们教材中的地址格式是这样的：

我们更想知道具体的位数，所以，一行有16B，所以按字节编址的形式容量应该是 1K X 16B，也就是说，字块内地址是4位，Cache字块地址为10位（因为有1k块）。最后得出结果：

第五题

解析：对比上一题，都是考对地址字段的理解，先读题。128kB，每块16B，所以我们知道一共有8K块。8路组相联，自然是8块为一组。所以有1K个组
显然，我们可以得出组内地址有10位，块内地址有4位。现在问的不是地址了，是tag。所以我们反过来取出所给的地址中，除去后面的14位的二进制数就好了，具体过程如下：

第五题

分析：首先从题目中我们可以得到下面这些信息：一块的大小为8X32位，也就是32B，每个字32位，所以字块内的地址为5位。
所以Cache中一共有（16kb/32B） = 0.5K块。也就是需要9位来表示，题目问的是块号，我们写出直接映射的地址格式：

所以我们只要写出所给地址的后14位，再把后面的5位去掉，就可以得到块号。计算中，答案给的是十进制数，多位的二进制数往往不好直接转换成10进制数，所以，灵活点，变成16进制数，再转10进制。过程如下：

第六题

分析：这是一道含有代码的题目。咋看之下，第一眼确实是没什么思路，都不知道跟题目有什么关系。这需要一定的编程基础。先看看信息。一个int类型的数据占4B，一个块大小为16B，这里我们知道一个块最多可以装4个int类型的数据。一开始Cache为空，我们知道，第一次访问一定不会命中（这是废话）。
学过C/C++的同学应该知道，数组是顺序存储的，第一个元素的地址就是其首指针。所以，循环里面的语句，是从数组的地址中，取出这个数，然后运算后再重新放回其同一地址，所以，一次操作要进行两次访存。这里有个很重要的知识点，就是主存与Cache之间是使用块作为单位传递的。所以Cache不命中的时候，就会从主存中，调入一个块出来（里面有4个整型值）。k自增的时候，除了第一次会缺失，其他三次都会命中，所以：

8次访问，第一次会缺失，后面都存在Cache中，不会缺失。

第七题

分析：这也是一道代码题。不过比上题简单多了。这里只要明白了时间局部性跟空间局部性的原理就可以了。
1.循环执行某一个操作，体现了时间局部性
2.频繁的访问数组A的地址，体现了空间局部性。

第八题

分析：这道题目看起来挺吓人的，不过认真分析，发现也挺简单的。采用页式管理，首先想到的是，它的页内偏移地址跟实地址中的偏移地址是一样的（这个不多解释，之前的博文有解释）。而页面的大小是4KB，意味着，页内偏移有12位二进制数，也就是3位16进制数，所以实地址的后三位一定是180H。显然，页内偏移地址前面的就是页号了，查所给的页表，找到03FFFH，于是找到对应的页框号，有效位为1，说明所要找的存在与主存中，所以没有缺页。最后，实际地址与页偏移拼接在一起得到A答案。

第九题

分析：这里写的很详细了

未完待续…