第四章存储程序控制原理
第四章-存储器04-高速缓冲存储器
Cache 000 001 010 011 100 101 110 111 000 001 010 011 100 101 110 111
调入
4.1、地址映象——直接映像
例2：设一个Cache中有8块，访问主存进行读操作的块地址依次为： 10110、11010、10110、11010、10000、00100、10010， 求每次访问时Cache的内容。
硬件完成功能： 访存地址 转成 Cache地址 辅助存储器
Cache 的全部功能都是 由硬件完成的， 对程序员来说是透明的。
4.1、地址映象
映象：其物理意义就是位置的对应关系，将主存地址变成Cache地址。
常见的映象方式主要有三种： 1）直接映象 2）全相联映象 3）组相联映象
CPU Cache 字 数据总线 字
2位 主存区号标记 00 主存块号 比较 3位 区内块号 100 Cache块号 未命中 访问内存 000 001 010 011 100 101 110 111 块内地址 块内地址
Cache
000 001 010 011 100 101 110 111
调入
块表 000 001 010 011 100 101 110 111
4、高速缓冲存储器（Cache）
考研试题精选：
假设：CPU执行某段程序时，共访问Cache 3800 次，访问主存200 次，已知Cache存取周期为50ns，主存存取周期为250ns。
求：Cache—主存系统的平均存取时间和效率。 解： 系统命中率 h = 3800 / 3800 + 200 = 0.95
Cache
000 001 010 011 100 101 110 111 调入
块表 000 10 001 010 11 011 100 101 110 10 111
计算机组成原理第四章存储系统(一)(含答案)
第四章、存储系统（一）4.1 存储系统层次结构随堂测验1、哈弗结构（Harvard Architecture）是指（）（单选）A、数据和指令分别存放B、数据和指令统一存放C、指令和数据分时存放D、指令和数据串行存放2、如果一个被访问的存储单元，很快会再次被访问，这种局部性是（）（单选）A、时间局部性B、空间局部性C、数据局部性D、程序局部性3、下列关于存储系统层次结构的描述中正确的是（）（多选）A、存储系统层次结构由Cache 、主存、辅助存储器三级体系构成B、存储系统层次结构缓解了主存容量不足和速度不快的问题C、构建存储系统层次结构的的原理是局部性原理D、构建存储系统层次结构还有利于降低存储系统的价格4、下列属于加剧CPU和主存之间速度差异的原因的是（）（多选）A、由于技术与工作原理不同，CPU增速度明显高于主存增速率B、指令执行过程中CPU需要多次访问主存C、辅存容量不断增加D、辅存速度太慢5、下列关于局部性的描述中正确的是（）（多选）A、局部性包括时间局部行和空间局部性B、局部性是保证存储系统层次结构高效的基础C、顺序程序结构具有空间局部性D、循环程序结构具有时间局部性4.2 主存中的数据组织随堂测验1、设存储字长为64位,对short 变量长度为16位，数据存储按整数边界对齐，关于short 变量j 在主存中地址的下列描述中正确的是（）（此题为多选题）A、j的物理地址mod 8 = 0B、j的物理地址mod 8 = 1C、j的物理地址mod 8 = 2D、j的物理地址mod 8 = 32、设存储字长为64位,对char 变量长度为8位，数据存储按整数边界对齐，关于char 变量j 在主存中地址的下列描述中正确的是（）（此题为多选题）A、j的物理地址mod 8 = 0B、j的物理地址mod 8 = 1C、j的物理地址mod 8 = 2D、j的物理地址mod 8 = 33、下列关于大端与小端模式的描述中，正确的是（）（此题为多选题）A、大端模式(Big-endian)是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中B、小端模式(Little-endian)是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位保存在内存的高地址中C、0x12345678 按大端模式存放时，其所在存储单元最低字节单元存放的数据是0x12D、0x12345678 按小端模式存放时，其所在存储单元最高字节单元存放的数据是0x124、下列关于存储字长的描述中正确的是（）（此题为多选题）A、主存一个单元能存储的二进制位数的最大值B、存储字长与所存放的数据类型有关C、存储字长等于存储在主存中数据类型包含的二进制位数D、存储字长一般应是字节的整数倍5、某计算机按字节编址，数据按整数边界存放，可通过设置使其采用小端方式或大端方式，有一个float 型变量的地址为FFFF C000H ,数据X = 12345678H，无论采用大端还是小段方式，在内存单元FFFF C001H，一定不会存放的数是（）（此题为多选题）A、12HB、34HC、56HD、78H4.3 静态存储器工作原理随堂测验1、某计算机字长16位，其存储器容量为64KB，按字编址时，其寻址范围是（）（单选）A、64KB、32KBC、32KD、64KB2、一个16K*32位的SRAM存储芯片，其数据线和地址线之和为（）（单选）A、48B、46C、36D、39。
计算机操作系统第四章-存储器管理
第四章存储器管理第0节存储管理概述一、存储器的层次结构1、在现代计算机系统中，存储器是信息处理的来源与归宿，占据重要位置。
但是，在现有技术条件下，任何一种存储装置，都无法从速度、容量、是否需要电源维持等多方面，同时满足用户的需求。
实际上它们组成了一个速度由快到慢，容量由小到大的存储装置层次。
2、各种存储器•寄存器、高速缓存Cache：少量的、非常快速、昂贵、需要电源维持、CPU可直接访问；•内存RAM：若干(千)兆字节、中等速度、中等价格、需要电源维持、CPU可直接访问；•磁盘高速缓存：存在于主存中；•磁盘：数千兆或数万兆字节、低速、价廉、不需要电源维持、CPU 不可直接访问；由操作系统协调这些存储器的使用。
二、存储管理的目的1、尽可能地方便用户；提高主存储器的使用效率，使主存储器在成本、速度和规模之间获得较好的权衡。
(注意cpu和主存储器，这两类资源管理的区别)2、存储管理的主要功能：•地址重定位•主存空间的分配与回收•主存空间的保护和共享•主存空间的扩充三、逻辑地址与物理地址1、逻辑地址(相对地址，虚地址)：用户源程序经过编译/汇编、链接后，程序内每条指令、每个数据等信息，都会生成自己的地址。
●一个用户程序的所有逻辑地址组成这个程序的逻辑地址空间(也称地址空间)。
这个空间是以0为基址、线性或多维编址的。
2、物理地址(绝对地址，实地址)：是一个实际内存单元(字节)的地址。
●计算机内所有内存单元的物理地址组成系统的物理地址空间，它是从0开始的、是一维的；●将用户程序被装进内存，一个程序所占有的所有内存单元的物理地址组成该程序的物理地址空间(也称存储空间)。
四、地址映射(变换、重定位)当程序被装进内存时，通常每个信息的逻辑地址和它的物理地址是不一致的，需要把逻辑地址转换为对应的物理地址----地址映射；地址映射分静态和动态两种方式。
1、静态地址重定位是程序装入时集中一次进行的地址变换计算。
物理地址= 重定位的首地址+ 逻辑地址•优点：简单，不需要硬件支持；•缺点：一个作业必须占据连续的存储空间；装入内存的作业一般不再移动；不能实现虚拟存储。
第4章4-5节基本分页、分段存储管理方式
页号
计算公式：物理地址 块号 页面大小+块内地址 块号*页面大小 计算公式：物理地址=块号 页面大小 块内地址
0 1
块 号 2 4 6 7
逻辑地址3500：
页号：3500/1024=3 对应物理块号：7 页内地址：428
2 3
故物理地址为: 7*1024+428=7596
逻辑地址4500：
页号：4500/1024=4
第四章 存 储 器 管 理
问题：
在分页系统中，内存的利用率是不是就 可以达到100%了？ 由于进程的最后一页经常装不满一块 而形成了不可利用的碎片，称之为“页内 页内 碎片”。 碎片
第四章 存 储 器 管 理
2) 页面大小 在分页系统中的页面其大小应适中： 页面 太小 太大 页面数 分配时间 多 少 长 短 内存碎片 减小 变大 内存利 用率 高 低
n
1742 外部页表
1023 0 1 2 第n页页表 1468
图 4-4 两级页表结构 1023
… … … 内存空间
114 1151468第四章 存 Nhomakorabea 器 管 理
（2）地址变换机构
外部页号 P1 外部页内地址 页内地址 P2 d
逻辑地址
外部页表寄存器
＋
… 外部页表
＋
… 页表
b d 物理地址
图 4-5 具有两级页表的地址变换机构
第四章 存 储 器 管 理
4.4.2 地址变换机构
假设页面大小为1K 假设页面大小为
1. 基本的地址变换机构
越界中断 逻辑地址 3100 页表寄存器
页表始址 页表长度
≥
页号 3
页内地址 28
块号 页号 0 1 2 3 … 页表 物理地址 9244 1 3 4 9
《大学计算机基础》各章习题答案(Win7+Office2010)
目录第一章答案 (1)第二章答案 (3)第三章答案 (5)第四章答案 (5)第五章答案 (5)第六章答案 (5)第一章答案一、单项选择题CCBCC AABBA AC二、填空题1. 世界上一台电子计算机是1946年在美国研制，该机的英文缩写名是ENIAC 。
2．冯·诺依曼原理又称为：“存储程序控制”原理。
3．计算机的硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个部分组成。
4. 微型计算机总线一般由数据总线、地址总线和控制总线组成。
5. 请将下列数据进行相应的转换：（0.125）10=（0.001 ）2（11010011）2=（211 ）10（127）10=（1111111 ）2=（7F ）16（FD）16=（11111101 ）2=（375 ）86. 多媒体对象可为文本、图形、图像、音频、动画、视频。
7. 多媒体的特性主要包括信息载体的多样性、交互性和集成性。
8. 数据库领域中最常见的数据模型主要有层次模型、网状模型和关系模型3种。
9. 计算机科学家Niklaus Wirth曾对程序下了如下定义：程序=算法+数据结构。
10. 能够被计算机直接执行的语言是：机器语言。
11. 黑客的常见入侵手段主要有木马入侵和漏洞入侵。
三、简答题1.计算机经历了几代的发展？经过半个多世纪的时间，计算机发展已经经历了四代，现在正在向第五代发展。
2.采用二进制数表示计算机数据具有哪些好处？采用二进制数表示计算机数据具有以下好处：（1）容易表示二进制数只有“0”和“1”两个基本符号，易于用两种对立的物理状态表示。
（2）运算方便算术运算和逻辑运算是计算机的基本运算，采用二进制可以简单方便地进行这两类运算。
（3）简单可靠二进制只有“0”和“1”两个数码，代表着两种截然不同的状态，在数字传输和处理时容易识别，不易出错。
3.计算机信息的存储单位有哪些？它们之间的关系如何？计算机信息的存储单位主要有位、字节、和字等几种。
程序存储的原理
程序存储的原理
程序存储的原理是将计算机程序的指令和数据保存在计算机的存储器中。
计算机的存储器主要分为主存储器和辅助存储器两种。
主存储器是计算机中直接用来存放数据和指令的地方。
它通常由半导体随机存取存储器（RAM）组成，可以读写存储器中
的内容。
当计算机执行程序时，指令和数据首先被加载到主存储器中，然后由中央处理器（CPU）按照指令的要求进行处理。
辅助存储器用来存储在计算机程序执行过程中暂时不需要使用的指令和数据。
常见的辅助存储器有硬盘、光盘、固态硬盘等。
辅助存储器的容量通常比主存储器大得多，可以长期保存程序和数据，并且在需要时将其加载到主存储器中。
当计算机执行程序时，首先将程序和数据从辅助存储器加载到主存储器中，然后根据程序的指令依次将数据从主存储器中读取到CPU中进行处理。
处理完成后，计算结果可能会被存储
回主存储器或者保存到辅助存储器中。
程序存储的原理实际上是将数据和指令从外部的辅助存储器加载到计算机的主存储器中，通过CPU对主存储器中的数据和
指令进行操作和处理，最终产生计算结果并将其存储回存储器中。
这个过程由计算机的硬件和操作系统来完成，确保程序的正确执行和数据的有效存储。
第四章 内存管理
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第四章 内存管理
4.0 问题导入
在现代操作系统中同时有多个进程在运行，每 个进程的程序和数据都需要放在内存中，那么 程序员在编写程序时是否需要知道程序和数据 的存放位置呢？
如果不知道，那么多个进程同时在内存中运 行，每个进程应占用哪些空间呢，
如何保证各个进程占用的空间不冲突呢？ 内存空间如何进行分配和管理呢？
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第四章 内存管理
4.1 内存管理概述 4.2 内存管理的基础 4.3 连续内存分配存储方式 4.4 虚拟存储
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4.1 内存管理概述
4.1.1 存储结构
存储层次
➢ CPU寄存器
➢ 辅存：固定磁盘、可移动 介质
层次越高，访问速度越快，
价格也越高，存储容量也
最小
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4.1 内存管理概述
4.1.3 操作系统在内存中的位置
图4-2 仅有RAM时操作系统与用户程序的内存分配
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4.1 内存管理概述
4.1.3 操作系统在内存中的位置
图4-3 备有ROM时操作系统和用户程序之内存分配
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4.1 内存管理概述
4.1.3 操作系统在内存中的位置
多个小分区 适量中分区 少量大分区
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内存分配例子
分区号 大小(K) 起始地址(K) 状态
1
12
20
已分配
2
32
32
已分配
3
64
64
已分配
4
128
128
未分配
固定分区使用表
存储程序控制原理
举例（马鞍山至湖州）
如存在1，则1，2，5； 如不存在1，则2，4，5
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4.2.2 内部处理：通路选择
任务：根据已定的入端和出端号，在交换网 络中选择空闲的通路。 F-150系统交换网络内部空闲时隙 ITS 表示 TST网络的通路选择
忙闲状态表运算 通路选择流程
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4.2.2 内部处理：通路选择
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影响 BHCA的因素
处理机速度 指令功能 无呼叫发生时的开销 呼叫处理开销 其他开销 程序结构和编制 安全系数 话务参数
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BHCA值的估算
t = a + b*N t：处理机的时间开销 a：与话务量无关的固有开销 b：处理一次呼叫的平均时间开销 N：BHCA值。
58
4.3.4 程序设计语言
程序的执行级别----按实时性强弱分为三级。
1)故障级: 发生故障时即响应故障中断，调用故障级 处理程序，进行故障处理。
2)时钟级: 按一定的时间间隔定时启动运行，一到时 间无条件执行，可被故障级中断。
3)基本级: 没有固定的执行周期，有任务就执行， 可以被前面两种程序中断。
45
正常调度过程
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4.2.1 扫描与输入：双音多频 DTMF信号 双音多频信号的组成
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4.2.1 扫描与输入：双音多频 DTMF信号
识别周期和原理（10ms） 有数字到，收号器将信号出现位SP置“1”，过后
再置“0”，数字扫描程序如果发现(前次SP⊕本次 SP)∧前次SP = 1 ，就到收号器中读取数字。
18
4.2.2 内部处理：数字分析
用程序判断分析 数字分析流程 图4.13 预处理，对应前1~3位 号码分析 查表分析 塔形结构：数字分析查表举例 线性结构： 图4.15