计算机组成原理

主存储器与CPU的连接

1. 连接原理：
   • 主存储器通过数据总线、地址总线和控制总线与CPU连接
   • 数据总线的位数与工作频率的乘积正比于数据传输速率
   • 地址总线的位数决定了可寻址的最大内存空间
   • 控制总线(读/写)指出总线周期的类型和本次输入/输出操作完成的时刻
2. 主存容量的扩展
   • 位扩展法
   • 字扩展法
   • 位字同时扩展法
3. 存储芯片的地址分配和片选
   • 线选法
   • 译码片选法
4. 存储器与CPU的连接
   • 合理选择存储芯片
   • 地址线的连接(cpu的地址线通常比芯片的地址线多，地位连接，高位片选)
   • 数据线的连接
   • 读写命令线的连接
   • 片选线的连接

外部存储器

1. 磁盘存储器

   1. 组成

      • 磁盘驱动器
      • 磁盘控制器

   2. 存储区域

      • 磁头数
      • 柱面数
      • 扇区数

   3. 性能指标

      • 记录密度
      • 磁盘的容量 = 记录面数 * 柱面数* 每道扇区数 * 每个扇区的容量
      • 存取时间
      • 数据传输速率

   4. 磁盘地址

      柱面号（磁道号）	盘面号（磁头）	扇区号

   5. 磁盘的工作过程

      寻址、读盘、写盘。

      1. 取控制字
      2. 执行控制字

   6. 磁盘阵列（RAID）

      1. RAID0：无冗余和无校验的磁盘阵列
      2. RAID1：镜像磁盘阵列
      3. RAID2：采用纠错的海明码的磁盘阵列
      4. RAID3：位交叉奇偶校验的磁盘阵列
      5. RAID4：块交叉奇偶校验的磁盘阵列
      6. RAID5：无独立校验的奇偶校验磁盘阵列

2. 固态硬盘（SSD）

   1. 劣势：随机写很慢，擦除块较慢
   2. 优势：
      1. 半导体存储器，没有移动部件，随机访问速度比磁盘块很多，无噪音和震动；
      2. 能耗低，抗震性好，安全性高
   3. 磨损均衡
      1. 动态磨损均衡
      2. 静态磨损均衡（操作系统重合知识点）

   高速缓冲存储器Cache

   1. 程序访问的局部性原理

   2. Cache的基本工作原理

      1. 当CPU发出读请求时：若命中，则将访存地址转换成Cache地址。直接对Cache进行读操作；否则，需要访问主存，并把此字所在的块一次性的从主存调入Cache。若满，则根据某种替换算法，用这个块替换。整个过程由硬件实现。
      2. 当CPU发出写请求时：若命中，有可能会遇到Cache与主存中的内容不一致的问题。需要按照一定的写策略进行处理。

   3. Cache的命中率计算

   4. Cache和主存的映射方式

      1. 直接映射

         标记	Cache行号	块内地址

      2. 全相联映射

         标记	块内地址

      3. 组相联映射

         标记	组号	块内地址

   5. Cache中主存块的替换算法

      1. 随机算法
      2. FIFO算法
      3. LRU算法
      4. 最不经常使用算法

   6. Cache的一致性问题

      1. 全写法（直写法、write-through）

         • 写缓冲

      2. 回写法（wirte-back）

         • 脏位

      3. 写分配法(write-allocate)（写不命中）

      4. 非写分配法(not-write-allocate)（写不命中）

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