嵌入式系统设计师存储管理复习精华

"嵌入式系统设计师考试复习笔记之存储管理篇" 嵌入式系统设计师考试中的存储管理部分是重点考察的领域，这部分内容涉及到计算机存储器的层次结构、高速缓存的工作原理、地址映射与变换策略、以及存储管理单元（MMU）的功能等关键知识点。 1、存储器系统的层次架构 计算机的存储体系是一个分层结构，由快至慢分别是：CPU内部寄存器、芯片内部高速缓存（如L1、L2 Cache）、芯片外部高速缓存（如SRAM、DRAM）、主存储器（包括Flash、EEPROM）、外部存储器（如硬盘、光盘、闪存卡）和远程二级存储器（如分布式文件系统、WEB服务器）。这种层次设计旨在平衡性能和成本，每一层都有其特定的访问速度、容量和成本。 2、高速缓存（Cache） 高速缓存利用程序执行时的局部性原理，提高数据和指令的访问速度。地址映射和地址变换是Cache工作的核心，它们决定了主存地址如何在Cache中找到对应的位置。常见的映射方式有直接映射、组相联映射和全相联映射，每种方法都有其优缺点。地址变换则涉及缓存替换算法，如轮转法和随机替换法，用于决定何时将数据移出Cache。 3、高速缓存类型 Cache分为不同的类型，例如统一Cache同时存储数据和指令，而独立的数据/指令Cache则将两者分开处理。写通Cache在数据更新时立即写回主存，而写回Cache则在满足特定条件时才写回。读操作分配Cache允许读取时直接从Cache中获取，而写操作分配Cache则规定了写操作时的策略。 4、存储管理单元（MMU） MMU是处理器和物理内存之间的桥梁，它负责将虚拟地址转换为物理地址，实现虚拟内存到物理内存的映射。MMU还负责存储器访问权限的控制，确保只有授权的进程或线程才能访问特定的内存区域。此外，MMU可以设置虚拟内存的缓冲特性，如页表机制，其中页表是存储在内存中的表格，记录了虚拟地址对应的物理地址信息。 5、页式存储管理 在嵌入式系统中，页式存储管理是一种常用的方法。每个虚拟地址被划分为固定大小的页，页表则记录了每个虚拟页对应的物理页地址。通过页表，MMU可以实现虚拟地址到物理地址的转换，并且页表还可以用来实现存储保护和交换机制。 这些知识点在嵌入式系统设计师考试中占有重要地位，理解和掌握这些内容对于顺利通过考试至关重要。复习时应重点关注这些点，并结合历年试题进行深入练习，以提高对存储管理的理解和应用能力。