一、存储系统层次结构必考分层速度从快→慢容量从小到大成本从高→低寄存器 → Cache高速缓存 → 主存内存 RAM → 辅存硬盘 / SSD/U 盘寄存器CPU 内部速度最快容量极小存放运算临时数据CacheCPU 与内存之间缓解 CPU 和内存速度差基于局部性原理主存内存程序运行必须加载到内存断电数据丢失外部存储器辅存长期持久存储断电不丢速度最慢局部性原理选择题高频时间局部性刚访问过的数据短时间大概率再次访问循环、变量空间局部性访问某单元相邻单元很快会被访问数组、连续代码 Cache 完全依靠该原理提升效率。二、高速缓存 Cache 核心考点1. 命中率h命中次数 / 总访问次数 平均访问时间公式计算题必考 Tavgh×Tc(1−h)×(TcTm) TcCache 访问时间Tm内存访问时间2. Cache 三种映射方式区分特点直接映射主存块只能固定映射到某一块 Cache硬件简单冲突率高。全相联映射主存任意块可放入任意 Cache 块冲突少电路复杂、成本高、速度慢。组相联映射考试最常考折中方案主存块映射到固定一组组内全相联综合前两者优点。3. 替换算法Cache 满了淘汰谁FIFO先进先出LRU重点淘汰最近最少使用命中率最高软考最爱考RAND随机替换三、主存内存分类与参数1. RAM 随机存取存储器断电丢失SRAM静态 RAM不用刷新速度快 → 用作 CacheDRAM动态 RAM电容存储电荷需要定期刷新 → 普通内存条2. ROM 只读存储器断电不丢ROM出厂固化不可改PROM可编程一次EPROM紫外线擦除重复写EEPROM/Flash电擦写U 盘、固态硬盘、BIOS3. 内存编址计算大题 / 选择高频公式记住 存储单元总数 总容量 / 每个单元位数 地址线位数 n可寻址 2n 个单元 例容量 4MB字长 32 位按字节编址 4MB222B → 地址线 22 根四、存储器扩展位扩展、字扩展、字位同时扩展位扩展芯片位数不够多片并联凑数据位宽地址线全部并联字扩展芯片容量小多片串联增加存储字数用译码器区分片选字位扩展同时增加字数、位数考试综合计算题常出五、辅存外部存储磁盘为主考点1. 磁盘结构磁道、扇区、柱面同一半径所有磁道组成一个柱面 存取三部分时间寻道时间磁头移动到目标磁道耗时最长旋转延迟扇区转到磁头下传输时间读写数据2. 磁盘调度算法必考选择题目标减少平均寻道时间FCFS先来先服务无优化SSTF最短寻道优先容易饥饿SCAN电梯算法单向走到尽头再折返最常用C-SCAN单向扫描到头直接回到最内侧3. RAID 磁盘阵列软考高频RAID0条带化无冗余速度最快坏一块全部丢失RAID1镜像两块互备份可靠性高容量减半RAID5奇偶校验允许坏一块兼顾速度与存储利用率RAID10先镜像再条带高可靠高性能六、虚拟存储器操作系统 存储交叉考点逻辑地址虚拟地址程序自身地址空间物理地址真实内存地址分页存储页虚拟、页框物理页表完成地址转换缺页中断访问页面不在内存调入辅存页面页面置换算法同 CacheLRU 最优七、应试速记总结速度寄存器 Cache 内存 硬盘易失寄存器 / Cache / 内存断电丢失Flash / 磁盘持久保存Cache 核心局部性、三种映射、LRU 替换、平均访问时间计算磁盘核心寻道时间最长、SCAN 电梯调度、RAID 区分计算题两大块内存地址线计算、Cache 平均访问时间
