8．磁盘的地址格式由 、 、 、 四部分组成。 答：台号、柱面号（磁道号）、盘面号（磁头号）、扇区号。 9．温彻斯特硬盘的特点是 、 和 。 答：固定盘片、活动磁头和密封结构。

10．一个完整的磁盘存储器由三部分组成，其中 又称磁盘机或磁盘子系统，是独立于主机的一个完整的设备， 是磁盘机与主机的接口部件， 用于保存信息。

答：驱动器、控制器、盘片。 三、简答题

1、 （不算CPU中的寄存器级）存储系统一般由哪三级组成？请分别简述各层存储器的作用（存放什么内容）及对速度、容量的要求。

2、 主存――辅存结构与Ｃａｃｈｅ――主存结构有什么区别。

3、简述常用的输入设备（至少三种）和输出设备（至少两种）有哪些？

4、在Cache和主存层次存储系统中，什么是地址映像？有几种基本地址映像方式？ 四、综合

1、某机采用页式虚拟存储器，页面长度为64字，页表内容如下表所示，求下列虚拟地址对应的物理地址： （1）00001111002 （2）00010011102 （3）01010101012 虚页号 0000 0001 0010 0011 0100 0101 ? 实页号 01 11 10 00 ? 页表

解：页面长度为64字，所以页内地址为6位。根据页表可知虚页号 4位，实页号2位，所以虚拟地址为10位，物理地址为8位。

（1）虚页号为0000，查表得物理页号01，故物理地址为01 111100。 （2）虚页号为0001，查表得物理页号11，故物理地址为11 001110。

（3）虚页号为0101，查表知尚未装入，此时应选择虚页号0000、0001、0011、0100中的一页从页表中调出，而将相应得实页号01、11、10、或00分配给虚页号 0101。在调出时，如果该页内容修改过，则应先将该页内容写回辅存。 2、页式存储器的逻辑地址由页号和页内地址两部分组成，若页面大小为4KB，地址转换过程如图所示，图中逻辑地址8644用十进制表示，经页表转换后，该逻辑地址的物理地址（十进制）是多少？ 提示：把逻辑地址转换成二进制来做。

装入位 1 1 0 1 1 0 ? 13

8644 逻辑地址

页号 物理块号 0 2 1 3 物理地址 2 8 A

解：

第一步:已知页面大小为4KB，可算出页内地址为12位（212＝4096） 第二步:把逻辑地址8644转换成二进制地址10000111000100，其中 高2位为页面号。

第三步:查页表，2号页面的物理块号为8，由于逻辑地址和物理地址 的页内地址部分是相同的，即可把页号与页内地址拼接， 得到物理地址为100000011100100。

第四步:把100000011100100转换成十进制数为33220。

3、某计算机系统的内存由Cache和主存构成，Cache的存取周期为45ns，主存的存取周期为200ns。已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存4500次，其中340次访问主存，求：

（1）Cache的命中率是多少？

（2）CPU访问内存的平均访问时间是多少？

解：⑴ 命中率H＝（4500－340）/ 4500＝0.92。

⑵ CPU访存平均时间TA ＝0.92×45＋(1－0.92)×(200+45)＝61ns

补充 ? 存储器的分类—按在计算机中的作用分： 主存储器：和CPU直接交换信息。速度快、容量小、每位的价格高。（包括随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM））

辅助存储器：主存的后援存储器。速度慢、容量大、每位价格低。（磁盘、磁带、光盘） 缓冲存储器：用于两个速度不同的部件之间，起到缓冲的作用。

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?

存储系统的定义：两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个系统，这就是存储系统。

存储系统的层次结构：

衡量存储器有三个指标:容量,速度和价格/位。用存储系统来实现. ? 三级存储体系结构：三级存储系统：主存、辅存、缓存

两个层次：主存－辅存层次、主存－缓存层次

一般来说： “Cache－主存”层次：弥补主存速度的不足 “主存－辅存” 层次：弥补主存容量的不足

CACHE它是位于CPU和主存之间的一个容量较小的存储器，它的工作速度倍于主存。设立cache的理论依据:程序访问的局部性。

? Cache高速缓冲存储器，它在高速的CPU与慢速的RAM(主存MM)起缓冲的作用。它先

将主存MM中的一部分内容复制到CACHE中，CPU在读写数据时，先访问CACHE。 ? 命中（hit）:cpu发出访存请求时，访问内容已在cache中。 不命中(miss) ：cpu发出访存请求时，访问内容不在cache中.

? Cache/主存存储空间的基本结构:设主存有2^n个单元，按字节编址，地址码为n位，

?

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将主存分M块，每块有B个字节；设n=m+b, 主存块数M=2^m, B=2^b Cache 地址码为（c+b)位，块数＝2^c,块内字节数与主存相同。 块长：块的大小B（=2^b），即块内字节数. ache的读工作原理

? 当CPU发出读请求时，将主存地址m位（或m位中的一部分）与cache某块的标记相

比较，根据其比较结果是否相等而区分出两种情况： ①当比较结果相等时，直接访问cache，与主存无关;这种情况称为访问cache命中(Hit),

②当比较结果不相等时，说明需要的数据尚未调入cache，访问主存，并将该块信息调入cache.这种情况称为访问cache不命中(Miss)。

? cache的容量和块的大小是影响cache的效率的重要因素。 通常用“命中率”来测量cache的效率。命中率指CPU所要访问的信息在cache中的比率，而将所要访问的信息不在cache中的比率称为“失效率”。

? 命中率Hc =命中次数/总访问次数 失效率 =1－Hc 具有Cache

的存储器的平均存取时间:设在Cache—主存中，cache是M1，主存是M2,在执行一段程序时，M1完成存取的次数为N1， M2完成存取的次数为N2，M1的存取周期是T1，M2的存取周期是T2,则M1的技术指标： 1、M1的命中率：H=N1/(N1+N2)

2、 CPU访存平均存取时间=H×T1+(1-H)×（T1+T2)=T1+(1-H)T2

? 某计算机系统的内存由Cache和主存构成，Cache的存取周期TA1为45ns，主存的存

取周期TA2为200ns。已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存4500次，其中340次访问主存，求：（1）Cache的命中率是多少？ （2）CPU访问内存的平均访问时间TA是多少？ 解：⑴ 命中率H＝（4500－340）/ 4500＝0.92。

⑵ CPU访存平均时间TA ＝0.92×45＋(1－0.92)×(200+45)＝61ns ? 地址映像

应用某种函数把主存地址映像到cache，称作地址映像。在信息按照这种映像关系装入

cache后，执行程序时，应将主存地址变换成cache地址，这个变换过程叫做地址变换。 基本地址映像方式：直接映像、全相联映像和组相联映像 地址映像前提:1）cache 容量小于主存容量 2）cache 和主存都被分成若干个块 3）每块由若干个字节组成，大小相等

4）主存和cache 数据交换以块为单位。二者地址之间具有某种逻辑关系

（1）直接映像 :在直接映像方式中，主存和cache中字块的对应关系采用直接映像函数： j=i mod 2^c .其中，j是cache的字块号，i是主存的字块号。

主存的任一块只能映像到cache的固定块中。产生冲突时，原块直接被替换，无需替换算法。

直接映象法:主存块映象到Cache中指定的块;更新数据，原块将无条件地被替换;命中率低、命中时间短。 特点：主存中的每一个块只能被放置到Cache中唯一的一个指定位置 优点：实现简单，速度快，只需利用主存地址的某些位直接判断，就可确定所需字块是否在缓存中。

缺点：不灵活，块冲突率高，空间利用率低。 （2）全相联映像

全相联映像方式是最灵活但成本最高的一种方式。它允许主存中的任一块可装入到cache中的任一块的位置上，也允许从确实已被占满的cache存储器中替换出任何一个旧字块。优点：灵活，块冲突率低，cache利用率高。

缺点：地址变换机构复杂，成本高特点:主存中的任一块可调入cache的任一

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