# 笔记（去重版） 去重后保留 2 个章节 ======================================================= 【2026-05-06 14:02】计算机组成原理 - 第1轮-Cache memory improves CPU ================================================== ## 搜索知识点 Cache memory improves CPU performance by storing frequently accessed data for quick retrieval, using mapping strategies like direct-mapped, fully associative, or set-associative to manage data placement and replacement. Cache hit rate and efficiency depend on cache size, block size, and mapping strategy. Cache can use write-through or write-back methods for data synchronization with main memory. 博客园logo 搜索 搜索 搜索 搜索 写随笔 我的博客 短消息 简洁模式 用户头像 返回主页 # 王陸 ## 我可不是为了被全人类喜欢才活着的，只要对于某一个人来说我是必要的，我就能活下去。 # 计算机组成原理——cache高速缓存存储器 转载自 ### 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。 ### cache原理图 ache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 [...] 替换策略 含义：当一个新的 Organization and Architecture，8th Edition，2010 例1： • 某PC主存容量分2048块,每块512B,Cache 容量8KB,分为16块,每块512B。 – 用直接映象时，主存应被分几段？Cache标记 几位？ – 用全相联映象，Cache标记几位？ – 用组相联映象，Cache每组2行（每组2块，两 路组相联），主存应划分为几段？每段几块？ Cache标记几位？ 路/块号 段号 组 字/字节 设有一个cache的容量为2K字，每个块为16字，求 (1) 该cache可容纳多少个块？ (2) 如果主存的容量是256K字，则有多少个块？ (3) 主存的地址有多少位？cache地址有多少位？ (4) 在直接映像方式下，主存中的第i块映像到cache中哪一个块中？ (5) 进行地址映像时，存储器的地址分成哪几段？各段分别有多少位 解：(1) cache中有2048/16=128个块。 (2) 主存有256K/16=16384个块。 (3) 主存容量为256K=218字，字地址有18位。 cache容量为2K=211字，字地址为11位。 (4) 在直接映像方式下，主存中的第i块映像到cache中第i mod 128个块中。 (5) 段号7位，块号为7位，块内字地址为4位。 段号 块号 块内地址 11 4 18 例2： 替换：$5.4.3，$5.8.3 • 以块（line）为单位 – 全相连：任意行 – 组相联：固定组，任意路（行） – 直接映射：固定行 • 访存接口：地址，数据，命令，状态 替换算法 • 最优替换（OPT）：未来最不可能使用者 – 置换最长时间不会被使用的行：预知work sets • 随机法，FIFO，最久优先，最少访问 – 随机：失效率比LRU高约1.1倍，但可能比近似LRU好，$5.8.3 – [...] ……，2 ======================================================= ======================================================= 【2026-05-14 21:42】计算机组成原理 - 1.1 计算机系统概述 ======================================================= ## 📖 知识点 3.1.1 存储器的分类⋯77 3.1.2 主存储器的组成和基本操作⋯78 3.1.3 存储器的层次化结构⋯79 3.1.4 存储器的主要性能指标⋯79 ## 💡 解题技巧 博客园logo 搜索 搜索 搜索 搜索 写随笔 我的博客 短消息 简洁模式 用户头像 返回主页 # kkman2000 ## # 《计算机组成原理》课程的通用核心知识点、常见题型及解题技巧 围绕《计算机组成原理》课程的通用核心知识点、常见题型及解题技巧展开，普适性的复习参考框架。 《计算机组成原理》核心知识点梳理与考频分析 计算机组成原理通常围绕计算机硬件系统的核心部件及其工作流程展开。以下是对主要知识模块的分类整理及考频评估（考频以 ★ 数量表示，5★为最高）： 一、 计算机系统概述 & 数据表示 (考频：★★★★☆) 二、 指令系统 (考频：★★★★☆) 三、 中央处理 计算机组成又称计算机设计，是指计算机系统结构的逻辑实现。 它研究的内容主要包括机器内部的数据流和控制流的组成以及逻辑 设计等。本教材主要讨论传统机器M1和微程序机器M0的组成原理 及设计思想，其他各级虚拟机的内容，将在其他的软件课程中讲 授。 计算机系统概论 第 章 1.3 计算机系统的组成 一个完整的计算机系统由硬件和软件两大部分组成。所 谓硬件，是指计算机中的电子线路和物理装置。它由看得 ## 🔍 参考答案 2.3.6 答案与解析⋯66 2.4 本章小结⋯75 2.5 常见问题和易混淆知识点⋯75 第3章 存储系统⋯77 3.1 存储器概述⋯77 3.1.1 存储器的分类⋯77 3.1.2 主存储器的组成和基本操作⋯78 3.1.3 存储器的层次化结构⋯79 3.1.4 存储器的主要性能指标⋯79 3.1.5 本节习题精选⋯80 3.1.6 答案与解析⋯81 3.2 主存储器⋯82 3.2.1 半导体随机存取存储器⋯82 3.2.2 非易失性存储器⋯85 3.2.3 多模块存储器⋯85 3.2.4 本节习题精选⋯87 3.2.5 答案与解析⋯92 3.3 主存储器与CPU的连接⋯97 3.3.1 连接原理⋯97 3.3.2 主存容量的扩展⋯97 3.3.3 本节习题精选⋯99 3.3.4 答案与解析⋯100 3.4 外部存储器⋯102 3.4.1 磁盘存储器⋯102 3.4.2 固态硬盘⋯104 3.4.3 本节习题精选⋯105 3.4.4 答案与解析⋯107 3.5 高速缓冲存储器⋯109 3.5.1 程序访问的局部性原理⋯109 3.5.2 Cache的基本工作原理⋯110 3.5.3 Cache和主存的映射方式⋯111 3.5.4 Cache中主存块的替换算法⋯114 3.5.5 Cache的一致性问题⋯115 3.5.6 Cache容量的计算举例⋯115 3.5.7 Cache的应用⋯116 3.5.8 本节习题精选⋯117 官方开源，高清带书签PDF 最新配套视频请上bilibili.com 搜索“王道” × 2027年计算机组成原理考研复习指导 3.5.9 答案与解析⋯122 3.6 虚拟存储器⋯130 3.6.1 虚拟存储器的基本概念⋯130 3.6.2 页式虚拟存储器⋯130 3.6.3 段式虚拟存储器⋯134 3.6.4 段页式虚拟存储器⋯134 3.6.5 ## ✅ 核对结果