虚拟存储器与Cache技术：习题及解析

"计算机系统结构自考练习题答案" 在计算机系统结构中，存储体系是关键组成部分，它涉及到CPU与存储器之间的交互，以及数据的快速存取。本练习题主要考察了以下几个知识点： 1. **Cache存储器**：Cache是高速缓冲存储器，用于解决CPU与主存速度不匹配的问题。选项D正确地指出，Cache可以通过流水线技术提高访问速度，使其与CPU匹配。Cache的容量虽然小，但命中率高，而地址变换通常通过硬件快速完成。 2. **虚拟存储器**：虚拟存储器通过分页或分段机制，使得程序可以运行在大于实际内存容量的地址空间中。等效访问速度与页地址流（A）、页面调度策略（B）和主存容量（C）有关，但与辅助存储器（如硬盘）的容量（D）直接关联不大。 3. **页面虚拟存储器**：将程序空间和主存空间划分为固定大小的页面，以便于管理和替换。 4. **全相联映射Cache**：在这种映射方式下，主存中的任何一块都可以映射到Cache的任意位置，提供最大的灵活性。 5. **解决速度差异的方法**：针对CPU与主存速度差距，常见的解决方案包括使用Cache、预取技术、多级存储层次、以及优化地址变换机制。 6. **二级虚拟存储层次**：等效访问时间通常等于主存访问时间加上因缺页引起的磁盘I/O时间。提高存储层次速度的方法包括优化替换算法、增加Cache大小、使用更快的磁盘等。 7. **虚拟存贮器操作实例**：这个问题涉及全相联映射和FIFO替换算法。题目要求分析页地址流并计算命中率，具体解答需要根据给定的页地址流和初始状态来完成。 8. **页表法地址映象**：页表用于将虚页号映射到实页号，以确定实际的内存位置。问题要求找出页面失效的虚页号，并计算特定虚地址对应的主存实地址。 9. **替换算法**：替换算法决定当主存满时，哪一页应该被替换出去。选项C正确地描述了其功能。 10. **虚拟地址变换**：虚拟地址变换是将进程的逻辑地址转换为实际在物理内存中的地址，通常通过页表或段表实现。 这些题目覆盖了计算机系统结构中存储体系的关键概念，包括Cache原理、虚拟存储器的工作机制、页面替换策略以及地址映射。理解这些知识点对于深入学习计算机系统结构至关重要。