高速缓冲存储器与中断处理-计算机系统基础解析

"深入浅出mysql全文（文字版）" 本文主要涵盖了计算机系统的基本概念，特别是高速缓冲存储器（Cache）以及中断和I/O操作的相关知识。以下是对这些知识点的详细阐述： 1. 中断：中断是计算机硬件系统中的一种通信机制，允许外围设备如I/O接口或内存等在处理器执行正常任务时，通知处理器有事件需要处理。中断能够提高系统的响应速度，因为处理器不必持续检查外部设备的状态。 2. 多中断处理：处理多个中断通常有两种策略。一是中断屏蔽，即在处理一个中断时禁止其他中断的发生，以防止中断嵌套过多导致混乱。二是中断优先级，根据优先级级别来决定哪个中断先被处理，允许高优先级中断打断低优先级中断的处理。 3. 内存层次结构：存储器的三个关键特性是价格、容量和访问时间。这决定了内存的不同层次，例如高速缓冲存储器（Cache）、主存和磁盘存储。高速缓冲存储器位于主存和处理器之间，用于缓存最近频繁访问的数据，以减少处理器等待时间。 4. 高速缓冲存储器（Cache）：Cache是一种小而快的存储器，它的存在是为了弥补处理器与主存速度之间的差距。它通过存储最近使用过的数据，提供更快的访问速度。当处理器需要数据时，首先会查找Cache，如果找到则直接读取，称为命中；如果找不到，则需要从主存中获取，称为未命中。 5. I/O操作的三种技术： - 可编程I/O：处理器执行指令并直接控制I/O操作，等待操作完成。 - 中断驱动I/O：处理器发布指令后继续执行其他任务，直到被I/O模块通过中断信号告知操作完成。 - 直接存储访问（DMA）：数据传输由DMA控制器直接管理，处理器仅在数据传输前后进行干预。 6. 空间局部性与时间局部性：空间局部性是指程序访问内存时，倾向于访问相邻的内存位置。时间局部性则是指程序倾向于重复访问最近访问过的数据。这两种特性被用来优化存储器设计，例如通过预取机制和缓存策略提高性能。 7. 处理器寄存器：分为用户可见寄存器和控制与状态寄存器。前者供程序员使用以减少对主存的访问，后者用于控制处理器操作和程序执行。 8. 处理器指令：一条指令通常可以执行四种操作：处理器-寄存器操作、处理器-I/O操作、数据处理（如算术和逻辑运算）以及控制操作（如改变执行顺序）。 这些知识点是计算机科学和操作系统领域的基础，理解它们对于掌握计算机系统的运行原理至关重要。在实际应用中，这些概念被广泛应用于优化系统性能、设计高效的数据处理流程以及构建可靠的I/O系统。