FIFO替换算法：主存与Cache性能分析

本资源主要讨论了计算机组成原理中的替换算法——先进先出（FIFO）在内存管理中的应用，尤其是在高速缓存（Cache）设计中的作用。FIFO策略是一种简单的淘汰策略，它优先淘汰最早进入Cache的数据块。在示例中，通过对比3行/组和4行/组的配置，我们可以看到随着组大小的增加，命中率并未按预期提高，这是因为FIFO算法并不是针对组大小优化的。 首先，章节介绍了存储器层次结构，包括存储器概述、RAM芯片、主存与CPU的连接以及读写操作、高速缓冲存储器（Cache）的工作原理。Cache利用程序访问的局部性，即频繁访问的数据倾向于聚集在一起，通过预取和缓存来减少对主存的访问次数，从而提高性能。 在Cache的设计中，关注的是行（Line）和主存块的映射方式，以及如何将较小的Cache与较大的主存进行有效配合。常见的映射方式有直接映射、组相联映射等，它们会影响Cache的效率和命中率。 虚拟存储器部分则阐述了虚拟地址空间的概念，它是通过地址转换技术将程序的逻辑地址空间扩展到实际的物理地址空间之外，提供了一种解决存储容量限制的方法。虚拟存储器的实现涉及到页式和段式管理，以及存储保护机制，确保程序安全运行。 此外，还介绍了存储器的不同分类，如按工作性质分为随机存取存储器（RAM）、顺序存取存储器（SAM）、直接存取存储器（DAM）和相联存储器（AM），以及按存储介质分类的半导体存储器，如双极型存储器。 这个资源深入剖析了计算机存储体系中的关键概念，从硬件层面探讨了如何通过替换算法和存储器层次结构来优化系统性能，对于理解计算机系统内部的内存管理至关重要。对于南航考研或者其他对计算机组成原理感兴趣的读者，这是一个非常实用的学习资料。