408 知识网络
进入连续学习模式(13 个问题,逐个推进)

CO-3 存储系统(Cache 与存储层次)

计算机组成原理模块

核心问题

这一部分为什么存在?

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概念体系

概念 要点 备注 块(Block/行 Line) Cache 与主存交换的最小单位(32B/64B 常见) 空间局部性的利用载体:一次取一整块 命中率 h 命中次数 / 总访存次数 平均访问时间 Ta = h tc + (1-h) tm 有效位 该行内容是否有效(开机/切换后无效) Cache 容量计算必含 脏位(修改位) 写回法下该行是否被改过 决定淘汰时是否写回主存 映射 主存块 → Cache 位置的规则 三种,见下 替换算法 位…

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实现机制

地址三段式(一切 Cache 计算的起点)

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方案比较

已在上方按问题分段比较(三种映射表、写策略表)。此处集中两个易混对:

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应用与考法

形态一:地址划分与容量计算(每年必考,选择或大题小问)

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前后联系

向前依赖:CO-1 数据表示(地址位数、编址单位、大端小端——2016 年 14 题小端存放紧邻本节考点);CO-0 性能指标(CPI、MIPS 与命中率联合,2012-43)。 向后引出: Cache 是“地址转换完成后”的那一环 → 接 X-1 完整访存链; 写缓冲、访存时序影响流水线 MEM 段 → CO-5; 主存经总线与 CPU 交换 → CO-6 总线带宽匹配(2012-43 主存带宽计算); 外存层(磁盘)作为虚存后备 →…

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闭卷回忆链

为什么需要 Cache?(CPU-主存速度差 + 局部性) 为什么按“块”而不是按字节取数?(空间局部性,摊薄取数代价) Cache 容量有限,主存块放哪里?(三种映射) 三种映射各自怎么切分地址?比较器要几个?(Tag Index Offset;1 / 全部 / n) 为什么组相联是折中?n=1 和组数=1 各退化成什么? 替换算法在哪种映射下才需要?为什么直接映射不需要? LRU 要付出什么硬件代价?(每行 \lceil\log2 …

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