计算机组成原理cache
计算机组成原理第四章作业答案
第四章作业答案解释概念：主存、辅存，Cache, RAM, SRAM, DRAM, ROM, PROM ,EPROM ,EEPROM CDROM, Flash Memory.解：1主存：主存又称为内存，直接与CPU交换信息。
2辅存：辅存可作为主存的后备存储器，不直接与CPU交换信息，容量比主存大，速度比主存慢。
3 Cache: Cache缓存是为了解决主存和CPU的速度匹配、提高访存速度的一种存储器。
它设在主存和CPU之间，速度比主存快，容量比主存小，存放CPU最近期要用的信息。
4 RAM; RAM是随机存取存储器，在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。
5 SRAM: 是静态RAM，属于随机存取存储器，在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。
靠触发器原理存储信息，只要不掉电，信息就不会丢失。
6 DRAM 是动态RAM，属于随机存取存储器，在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。
靠电容存储电荷原理存储信息，即使电源不掉电，由于电容要放电，信息就会丢失，故需再生。
7 ROM: 是只读存储器，在程序执行过程中只能读出信息，不能写入信息。
8 PROM: 是可一次性编程的只读存储器。
9 EPROM 是可擦洗的只读存储器，可多次编程。
10 EEPROM: 即电可改写型只读存储器，可多次编程。
11 CDROM 即只读型光盘存储器。
12 Flash Memory 即可擦写、非易失性的存储器。
存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？答：存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。
Cache—主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。
主存—辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。
计算机组成原理--cache主存地址映射
计算机组成原理--cache主存地址映射
1.位（bit）<字节（byte）<字？
计算机内存中，最⼩的存储单位是“位（bit）”，8个“位”构成⼀个“字节（byte）”，字节是内存的基本单位，也是编址单位。
例如，某计算机的内存是2GB，指的就是该计算机的内存中共有2×1024×1024×1024个字节。
计算机的性能越强，⼀次运算所能处理的“位”越多，
例如：16位计算机⼀次运算能处理16个“位”，即两个“字节”，称为⼀个“字”。
16位计算机中，⼀个“字”就是两个“字节”
32位计算机⼀次运算能处理32个“位”，即四个“字节”，称为⼀个“字”。
32位计算机中，⼀个“字”就是四个“字节”。
PS: 32位编译系统中，int与long均占四字节。
⽽64位操作系统中，int占四字节，范围为-2147483648~ 2147483647（⼗位数）。
long占8字节，long数据范围变为：-263~263-1。
（long因平台实现不同⽽不同，有4字节，6字节和8字节三种。
）
2.访存地址为字地址,访存地址为字节地址有什么异同?
字块内地址：b = 4位(16字)+2位(32位=4B)=6位
因题中给定：按字访存，故此时只需考虑块长
字块内地址：b = 2位(块长=4)。
计算机组成原理中Cache性能优化
计算机组成原理中Cache性能优化在计算机组成原理中，Cache是一个非常重要的概念。
它是指CPU内部的一块高速缓存，用来存储CPU常用的数据和指令，其目的是为了加速对这些数据和指令的访问速度，提高计算机的整体性能。
然而，Cache的性能也会影响计算机的整体性能，因此，优化Cache的性能是计算机组成原理的一个重要方向。
Cache的性能优化的方法有很多种，下面我们就简单谈一谈其中的一些方法。
增加Cache的大小Cache的大小与访问速度直接相关。
一般来说，Cache大小越大，CPU访问Cache的速度就会越快。
因此，增加Cache的大小是一种有效的优化Cache性能的方法。
但是，增加Cache大小具有一定的限制，因为Cache的大小不仅会影响CPU的访问速度，还会影响CPU的成本和功耗。
因此，在增加Cache大小时，需要综合考虑各种因素，并做出合理的折衷。
使用高速Cache高速Cache是指访问速度更快的Cache。
普通的Cache通常有1级和2级。
而高速Cache主要包括3级和4级别的Cache。
相比普通的Cache，高速Cache能够更快的响应CPU的操作请求，从而提高计算机的整体性能。
使用高速Cache的方法也比较简单，只需要对Cache进行升级或者更换即可。
使用多级Cache使用多级Cache，是一个提高Cache性能的另一个有效方法。
多级Cache通常包括三层缓存：L1、L2和L3。
L1位于CPU内部，大小比较小，但速度非常快；L2位于CPU和内存之间，大小比L1大，速度比L1慢；L3位于主板上，大小比L2更大，速度比L2更慢。
多级Cache的优势在于，当L1 Cache大小有限时，数据和指令能够被传递到L2 Cache中，并在L3 Cache中更多地缓存。
这种方法能够减少L1 Cache的访问次数，从而提高CPU的性能。
使用硬件加速Cache硬件加速Cache是一种专为Cache设计的硬件，主要用于提高Cache的性能。
计算机组成原理 cache行号的计算例题
计算机组成原理 cache行号的计算例题一、引言Cache是计算机系统中的一种重要硬件组件，用于提高数据访问的效率。
在Cache中，行号是用于定位缓存数据的关键信息。
本文档将通过一个计算例题来介绍如何计算Cache行号。
二、Cache概述Cache是一种基于缓存技术的硬件组件，用于存储计算机系统中的数据副本，以便在需要时快速访问。
Cache通过预测未来的数据访问模式，将频繁使用的数据存储在缓存中，以提高数据访问的效率。
三、Cache行号计算方法1. 确定缓存大小：首先，需要确定Cache的总容量，以确定缓存中可以存储的数据量。
2. 确定行大小：根据Cache的设计，确定每行的大小。
行大小通常以字节为单位。
3. 计算行号：将缓存总容量除以每行的大小，即可得到Cache的总行数。
在计算行号时，通常从0开始，逐行编号。
例如，假设一个Cache的总容量为1MB（1,048,576字节），每行的大小为64字节。
根据上述计算方法，可得到Cache的总行数为：1,048,576 / 64 = 16,384行这意味着该Cache共有16,384行。
在实际使用中，Cache行号的范围通常从0到Cache总行数减1。
四、例题及解答假设有一个大小为2MB的Cache，每行大小为64字节。
请计算该Cache的行号。
根据上述计算方法，可得到：2,097,152 / 64 = 32,060行所以，该Cache共有32,060行。
行号的范围从0到32,059。
五、总结通过以上例题，我们了解了如何计算Cache行号。
在实际使用中，Cache行号的计算对于正确地访问缓存数据至关重要。
合理地设计Cache结构和选择合适的行大小，可以提高Cache的性能和效率。
计算机组成原理 第17讲_Cache
… …
m-1
盛建伦jlsheng@
直接映射 Direct Mapping 若 Cache有m行，每行n字，主存有2S块， S— r位 主存地址（S+w位） Cache地址（r+w位） 标志Tag r位 行地址Line 行地址Line 选中1行 Cache的 内容 Tag 字0 字1 设 m=2r ，n=2W w位 字地址Word 字地址Word 选中行内1个字 …… 字 n-1
From Processor 主存地址 块号 已装不进 Cache 替换策略 块内地址
地址总线
若Cache已满，则按 照某种替换策略把该 行替换进Cache。 CPU访问Cache， 每次1个字。
Miss
Hit 装入 Cache 1行 主存- Cache 地址映射变换机构 Cache地址
Address Mapping
主存地址
地址总线
块号
已装不进 Cache
块内地址
Miss Hit 装入 Cache
主存- Cache 地址映射变换机构 Cache地址
Address Mapping
替换策略
块 号 块内地址
主存
直接通路
1行
Cache
1个字
To Processor
数据总线
主存-Cache地址映射变换机构将处理机发出的主存地址变换 成Cache地址，判定该字所在行是否在Cache中。 如果在Cache中，称为命中Hit，则访问Cache。 如果不在Cache中，称为不命中Miss（块失效），则访问主存。 同时，将包含该字的一行装入Cache。
装入 Cache 主存- Cache 地址映射变换机构 Cache地址
Address Mapping
计算机组成原理——cache高速缓存存储器
计算机组成原理——cache⾼速缓存存储器cache-⾼速缓存存储器在主存与CPU之间插⼊⼀级或多级SRAM组成的⾼速缓存存储器。
扩展cache有限，因为SRAM价格昂贵。
cache作⽤：为了解决CPU和主存之间速度不匹配⽽采⽤的⼀项重要技术。
cache特性：具有空间局部性以及时间局部性。
cache的组成：SRAM和控制逻辑。
如果cache在CPU芯⽚外，它的控制逻辑⼀般和主存控制逻辑合成在⼀起，称主存/cache控制器。
若cache在CPU 内，则由CPU提供它的控制逻辑。
CPU与cache之间的数据交换是以字为单位，⽽cache与主存之间的数据交换是以块为单位。
⼀个块由若⼲字组成，是定长的。
cacheache的命中率：为了使主存的平均读出时间尽可能接近cache的读出时间，cache命中率应接近于1.地址映射含义：为了把主存块放到cache中，必须应⽤某种⽅法把主存地址定位到cache中，称作地址映射。
地址映射⽅式：全相联映射⽅式、直接映射⽅式和组相联映射⽅式。
全相联映射⽅式⼩结：（1）在全相联cache中，全部标记⽤⼀个相联存储器来实现，全部数据⽤⼀个普通RAM来实现。
（2）优点”冲突率⼩，cache利⽤率⾼（3）缺点：⽐较器难于设计与实现（4）只适⽤⼩容量cache。
直接映射⽅式⼩结：（1）优点：硬件简单，成本低。
（2）缺点：每个主存块只有⼀个固定得⾏位置可存放。
（3）发⽣冲突率⼤。
（如果块号相距m整数倍得两个块存于同⼀cache⾏时）（4）适合⼤容量cache.组相联映射⽅式⼩结：适度兼顾了“全相联映射⽅式”和“直接映射⽅式”的优点以及尽量避免两者的缺点。
替换策略含义：当⼀个新的主存块需要拷贝到cache，⽽允许存放块的⾏位置都被其他主存占满时，就要产⽣替换。
适合的地址映射⽅式：全相联映射⽅式和组相联映射⽅式（1）最不经常使⽤（LFU）算法含义：将⼀段时间内被访问次数最少的那⾏数据换出。
计算机组成原理 408 单选题 cache缺失率
计算机组成原理 408 单选题 cache缺失率【计算机组成原理 408 单选题 cache缺失率】一、引言计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的重要核心课程，涵盖了计算机硬件的基本原理和组织结构。
在学习过程中，我们经常会接触到一些重要的概念和技术。
本文将重点探讨计算机组成原理中一个关键概念——缓存（cache）的缺失率问题，从浅入深地剖析其含义和影响因素，以期增加对该概念的深刻理解。
二、缓存的定义和作用1. 缓存的概念缓存是计算机系统中用于存储数据的一种高速存储器，位于CPU和主存之间。
它通过缓存存储一部分最常用的数据，以提高数据访问速度并减少对主存的访问次数。
2. 缓存的作用缓存的存在可以大大加快计算机系统的运行速度，因为CPU可以更快地获取和处理数据。
缓存利用了局部性原理，即数据访问的局部性倾向于聚集在较小的数据块中，而不是完全随机地访问整个存储空间。
缓存可以避免频繁访问主存，从而提高计算机的整体性能。
三、缺失率的定义和计算方法1. 缺失率的定义缺失率是指在数据访问过程中，需要访问的数据在缓存中不存在的比例。
其可以表示为缺失次数与总访存次数的比值，通常用百分比表示。
2. 缺失率的计算方法缺失率的计算方法是通过统计缓存未命中（缺失）的次数来获得。
假设访存总次数为N，缺失次数为M，则缺失率可以计算为M/N*100%。
四、影响缺失率的因素1. 缓存容量缓存容量决定了缓存能够存储的数据量。
当缓存容量较小时，由于无法容纳更多的数据，缺失率可能较高。
相反，当缓存容量较大时，可以存储更多的数据，从而降低缺失率。
2. 缓存映射方式缓存的映射方式决定了数据如何在缓存中进行组织和定位。
常见的缓存映射方式有直接映射、全相联映射和组相联映射。
不同的映射方式对缺失率产生不同的影响。
3. 缓存替换策略当缓存已满时，需要替换一部分已经缓存的数据以腾出空间。
缓存的替换策略不同，可能导致不同的缺失率。
4. 缓存块大小缓存块大小决定了每次访问缓存时可以获取多少数据。
cache计算机组成原理
cache计算机组成原理小伙伴们！今天咱们来唠唠计算机组成原理里超级有趣的一个东西——Cache（高速缓冲存储器）。
你可以把计算机想象成一个超级大的办公室。
这里面有各种各样的员工（部件）在忙忙碌碌地干活。
而Cache呢，就像是办公室里最机灵的小秘书。
为啥这么说呢？你想啊，CPU（中央处理器）这个大老板，每天都要处理好多好多的数据，就像大老板每天要做各种决策一样。
这些数据呢，原本是放在内存这个大仓库里的。
可是呀，内存离CPU有点远，每次CPU要找个数据，就像大老板要从老远的大仓库里找个文件一样，特别费时间。
这时候，Cache就闪亮登场啦。
Cache这个小秘书特别聪明，它就在CPU的身边，离得超级近。
它就像有个超能力，会提前猜一猜CPU这个大老板接下来可能会用到哪些数据。
然后呢，它就偷偷地从内存这个大仓库里把那些可能会用到的数据拿过来，放在自己这里。
当CPU说：“我要找个数据啦。
”Cache就会特别快地说：“老板，你要的是不是这个呀？”然后一下子就把数据给CPU了。
这速度，就像闪电一样快。
Cache这个小秘书呀，它的存储空间可没有内存那么大。
它就像是一个小巧精致的文件柜，虽然装不了太多东西，但是放的都是最最常用的文件。
比如说，你每天都要用到的办公软件的一些小设置之类的。
它把这些常用的数据放在身边，就为了能让CPU快速拿到。
那Cache是怎么知道哪些数据是常用的呢？这就像是小秘书有自己的小秘诀。
它会根据数据被访问的频率呀，还有一些算法来判断。
就好像小秘书会观察，哪些文件大老板经常看，哪些偶尔才看一次。
经常看的就牢牢放在自己身边的小文件柜里，不常看的就先放一边。
有时候呀，也会出点小状况。
比如说，Cache以为CPU会用到某个数据，就把它从内存里拿过来了，结果CPU要的是另外一个数据。
这就像小秘书猜错了大老板的心思。
不过没关系呀，Cache会很快调整自己的策略，再去内存里找正确的数据。
而且呢，Cache还有不同的级别。
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计算机组成原理cache
计算机组成原理中的cache，是指作为CPU与内存之间的缓存器，用于提高计算机访问内存的速度。
cache一般由高速SRAM组成，速度比DRAM快得多，而且由于其容量较小，可以用来缓存CPU最频繁使用的数据和指令，从而减少对内存的访问次数，提高计算机的执行效率。
cache的大小和组织方式是影响计算机性能的重要因素之一。
一般来说，cache的大小越大，覆盖的内存区域也就越大，可以缓存更多的数据和指令，从而提高计算机的性能。
同时，cache还可以通过分为多级来提高性能，其中一级cache位于CPU内部，速度最快，容量最小，常常只能缓存几十KB的数据，而二级cache则通常位于CPU 和内存之间，容量较大，速度较快，可以缓存几百KB或几MB的数据。
当CPU需要访问内存中的数据或指令时，首先会检查cache中是否已经缓存了这些数据或指令。
如果已经缓存了，CPU就可以直接从cache中读取，从而避免了对内存的访问。
如果cache中没有缓存这些数据或指令，CPU就会从内存中读取，并将其缓存到cache中，以备以后使用。
cache还有一种常见的问题，就是缓存一致性问题。
由于多个CPU 或多个核心可能共享同一块内存区域，当其中一个CPU或核心修改了这个内存区域中的数据时，其他CPU或核心的cache中缓存的数据就已经过时了，需要进行更新。
为了解决这个问题，常常需要通过总线协议、缓存行标记等机制来保证缓存的一致性。
总之，cache是计算机组成原理中的重要概念之一，对于理解计算机系统的运作原理和优化计算机性能都有重要的作用。