【学习笔记】《计算机组成原理与设计》学习笔记

这学期学了计组。期末的时候照着之前的笔记和PPT稍微整理了一下考点里的内容。仅供参考。

第一章

一、基础知识

• 冯诺伊曼机五大部件：

  • 存储器、控制器、运算器、输入设备、输出设备

• 计算机的分类：

  • 个人计算机、服务器计算机、高性能（超级）计算机、嵌入式计算机、智能终端、云计算

• 计算机设计八大定律（思想）：

  • 摩尔定律
  • 用抽象简化设计
  • 加速常用时间
  • 并行
  • 流水线
  • 预测
  • 多层次存储系统
  • 冗余提高可靠性

• 计算机结构层次：

  • 硬件
  • 指令架构、硬件软件接口
  • 系统软件（编译、操作系统、数据库）
  • 应用软件

• 指令系统架构（软硬件接口），简称ISA

• 四种架构：

  • MIPS, x86, RISC-V, arm

二、性能衡量与计算

• 性能衡量标准

  • 响应时间

    完成一个任务的时间，完整的需要包括输入输出时间、调用操作系统、空闲等待。

    其中只有处理器执行时间和操作系统执行时间用在CPU，被称为CPU时间。

  • 吞吐量（单位时间完成的任务个数）

• CPU性能参数：

  • 主频：1GHz = 1,000 MHz = 1,000,000,000 Hz
  • 时钟周期：1 s = 1,000 ms = 1,000,000 ns = 1,000,000,000 ps
  • CPU time = 执行周期数 / 主频
  • ISA 决定了每条指令需要多少个周期是固定的，计算时一般用每条指令的平均周期数（CPI）

• 功耗：\(P = CV^2F\)

三、注意事项

• CPI 的“指令”指的是汇编指令，不是高级语言指令。

第二章

一、基础知识

• 一些名词及其缩写

  • CISC 复杂指令系统计算机
  • RISC 精简指令系统计算机

• 字节：1 byte = 8 bits，字：1 word = 4 bytes

• Misp 是大端存储（区别于 x86），高位放在低地址

• 对齐：

  Misp 规定一个 32 位的数的最低位地址必须被 4 整除

• 寄存器编号于机器码编号的对应

  • $t0 - $t7 are reg's 8 - 15
  • $t8 - $t9 are reg's 24 - 25
  • $s0 - $s7 are reg's 16 - 23

• 寄存器的功能与名称的对应：

  • a0 - a3 存放参数
  • v0 - v1 存结果（返回值）
  • t0 - t9，s0 - s7，t 是临时的。s 在过程调用后要复原。
  • gp（global static data），sp（栈）
  • fp（frame，帧指针，指向这个过程用到的堆栈的第一个地址）
  • ra （return address，调用过程后会把 PC 存进 ra）

• 进程的组成：

  • 栈与动态数据空间、静态数据、代码

二、misp 指令的大致分类与结构

• 三类指令

  • 运算指令
  • 传送指令（访存指令）
  • 分支指令（条件分支、无条件分支）

• 指令的构成

  • 32位：6位操作码 + 26位操作数

• R 型指令

  • op(6) + rs(5) + rt(5) + rd(5) + shanmt(5) + funct(6)
  • op 和 funct 决定了指令的功能，shanmt 是位移量，在 sll 和 srl 指令中会用上，其它时候置 0。
  • 代表指令：
    1. add rd, rs, rt 和 addu rd, rs, rt 和 sub 等
    2. and rd, rs, rt 和 or
    3. mult rs, rt 和 multu 和 div 和 divu（rd 和 shanmt 是 0，结果低位/商存入 lo，高位/余数存入 hi）
    4. sll rd, rt, shamt 和 srl 等
    5. nor rd, rs, rt （not or）和

• I 型指令

  • op(6) + rs(5) + rt(5) + 立即数或地址(16，有符号)
  • 代表指令：addi, addui, bne, beq, lw, sw 等

• J 型指令

  • op(6) + addr(26)

三、寻址

• 五种寻址模式
  • 立即数寻址（直接通过立即数给出数据）
  • 寄存器寻址（数据存在寄存器中，通过寄存器来访问）
  • 基址寻址（寄存器的值 + 形式地址，只是相加，没有左移，是字节地址）
  • PC 相对寻址（16 位形式地址左移两位与 PC 相加）
  • 伪直接寻址（26 位地址左移两位与 PC 计数器的高 4 位相连）

四、特殊指令及其使用

• 算术位移与逻辑位移

  • 算术右移（sra），前面补的是符号位；逻辑右移，前面补的是 0。

• 如何取非：nor $t0, $t1, $zero

• 如何置 0：add $s0, $zero, $zero

• 比较指令：

  • 小于置1指令：

    slt rd, rs, rt 和 sltu rd, rs, rt（rs 比 rt 小就 rd 置 1）

    slti rt, rs, imm

  • 在早期的 misp，只有这两条指令和 bne，beq配合

• 过程调用与栈：

  • jal procedureLabel

    把 PC 存到 ra，顺便把 procedureLabel 赋给 PC

  • jr $ra

• 过程的嵌套调用：

  • 举例：（n in $a0，返回值 in $v0）

    int fact(int n) {
        if(n < 1) return 1;
        return n * fact(n - 1);
    }
    

    其汇编代码对应为：

    fact:
    	addi $sp, $sp, -8
    	sw $ra, 4($sp)
    	sw $a0, 0($sp)
    	
    	slti $to, $a0, 1 #判断a0是否小于1
    	beq $t0, $zero, L1
        
    	addi $v0, $zero, 1
    	addi $sp, $sp, 
    	jr $ra #小于1于是返回了
    
    L1:	addi $a0, $a0, -1
    	jal fact
    	
    	lw $a0, 0($sp)
    	lw $ra, 4($sp)
    	addi $sp, $sp, 8
    	mul $v0, $a0, $v0
    	jr $ra
    

• 字节、半 word 操作指令

  • lb/lh rt, offset(rs)：读入这个地址开始的八位/十六位作为低位，然后根据符号位补全，放入寄存器中
  • lbu, lhu：类似，但补 0
  • sb sh：类似，将寄存器的低字节写进去
  • 注意，上面的“低位”，实际上是最靠右的位（因为大端存储）

• 如何给寄存器赋 32 位的整数

  • lui rt, constant 把常数赋到寄存器高 16 位里，同时低 16 位清 0

  • 而低 16 位的数值可以用或运算弄上去

  • 举例：

    lui $s0, 61
    ori $s0, $s0, 2304
    

• 同步指令：

  • 常出现在多处理器或多线程中。内存与寄存器的交换过程是原子操作，不可分割。

  • ll 与 sc，需要成对使用。前者指定一个锁内存单元。若中途有人修改了这段内存，那么 sc 会在 rt 里返回 0，表示失败；否则会把 rt 写入内存，并把它的值（返回值）设为 1

  • 例子：

    try:	add $t0, $zero, $s4
    		ll $t1, 0($s1)
    		.... 这中间的指令要一次性执行完
    		sc $t0, 0($s1)
    		beq $t0, $zero, try
    		add $s4, $zero, $t1
    

五、注意事项

• 0 不能用在立即数，得用 $zero。

• 汇编里，源寄存器在目的寄存器之后；但在机器语言里，目的寄存器在后面。

第三章

一、规格化浮点数表示

• 标准形式：

  • IEEE Std 754 - 1985

  • \(x = (-1)^S \times (1 + Fraction) \times 2^{Exponent - Bias}\)

  • 分为单精度和双精度（32 和 64）两种

  • S(1) + Exponent(8/11) + Fraction(23/52)

• 指数的取值与含义：

  • 为了比较的方便，我们将阶码加上 127/1023（bios） 转化为整数，称为移码
  • 注意，浮点数的指数不能为全0也不能为全1。因为这两种情形有另外的含义
  • 指数全为1 小数全为0 表示正负无穷
  • 指数全为1 但小鼠不全为0 表示NaN（即 Not a number，不合法的数字）
  • 指数全为 0，表示 \(x = (-1)^S \times (0 + Fraction) \times 2^{1 - Bias}\)

• 注意，0.0 有正负 0 两种表示方法。

二、浮点运算

• 由协处理器完成
• 步骤：
  • 对阶（移位器）：把较小的阶调整到较大的阶
  • 小数部分相加（加法器）
  • 规格化相加和（移位器）
  • 判断指数溢出（若溢出，抛出异常；否则下一步）
  • 舍入（若舍入后不再规格化，还要再回到第三步）

三、整数相加溢出判断

• 有符号数

  • 首先，若 A 与 B 异号，相加不可能溢出

  • 若 A 与 B 同号，但 S 与 A 异号，则发生了溢出

  • 通过 xor 后的值与 0 的大小关系，可以判断出是否异号。

    addu $t0, $t1, $t2 # $t0 = sum
    xor $t3, $t1, $t2
    slt $t3, $t3, $zero # check if signs differ
    bne $t3, $zero, NO_overflow
    xor $t3, $t0, $t1
    slt $t3, $t3, $zero
    bne $t3, $zero, Overflow
    

• 无符号数

  • 要判断的是 \(A + B > 2^{32} - 1\)

  • 可转化为 \(B > 2^{32} - 1 - A\)，大于号右边实际上为 A 的按位取反。

    addu $t0, $t1, $t2
    nor $t3, $t1, $zero
    sltu $t3, $t3, $t2
    bne $t3, $zero, Overflow
    

四、注意事项与小技巧

• 如何给补码取负：连同符号位一起取反后加一即可。
• 如何舍入：
  • 偶数舍入法：为了保证舍入是均衡的（有的入有的舍对半分）
  • 最后两位 00舍 11入 101入 001舍（？不要求掌握）
• 设计规则：
  • 简单来自规则（一样的指令长度，类似的结构）
  • 折中（只有三种格式）
  • 越小越快（指令集有限，寻址方式有限）
  • 加速常见事件

第四章

一、单周期处理器设计

• 一个时钟周期执行一条指令
• 单周期的时钟周期，取得是执行时间最久的那条指令的周期。（一般为 lw）
• 指令的执行过程：
  • 三个步骤：取址，译码，执行
  • 取址：从内存中取指令，PC+4
  • 译码：将指令给 Control 产生控制信号，读寄存器
  • 执行：各有不同
• 如果只有一个内存接口，会产生结构冒险，所以我们将读取数据的和取址的分开
• 第一个下降沿取出数据，然后马上经过组合逻辑过程算出结果，然后在第二个下降沿马上写入状态单元。
• 取完址后，要把寄存器地址送到寄存器堆，把操作码和功能码送到控制单元。
• 对于R型指令的执行：先根据 op 和 funct 对 rs 和 rt 里的数据进行操作，然后写入到 rd 里。不同的操作对 ALU 有不同的要求，于是我们有：ALU control 信号。
• 注意到并不是每一个周期都有写回这一个操作（如 sw），我们需要一个额外的写控制信号来控制寄存器堆的写入。我们称之为：RegWrite。
• 对于 Load 和 Store（I型）的执行：
  • 首先，计算地址时，需要用偏移量+寄存器值，所以，需要把偏移量扩展到 32 位。为此，我们增设一个Sign Extend 符号扩展单元。
  • 涉及到内存的读写，我们需要 MemRead 和 MemWrite 信号。
• 对于 Branch 指令的执行：
  • 需要用到 ALU 比较 rs 和 rt 的值。
  • 需要计算地址不仅要把偏移量扩展到 32 位，还要左移两位。因此需要一个额外的左移两位运算器。
  • 需要用新的地址来更新PC。为此也需要额外的控制信号。
• 对于 J 指令：
  • 需要左移两位，还需要取出 PC 的高 4 位。
  • 需要额外的左移两位扩到28位的运算器和取出PC高四位的数据线。
  • 需要额外的控制信号。
• 观察到由于指令的不同，需要传入 ALU 或 Write 接口的数据来源不同。所以，我们需要额外的多路选择器。而有了选择器，我们自然需要与之对应的选择信号。
  • 观察到写回寄存器的来源有 ALU 和 Mem，所以我们需要一个 MemtoReg 信号。
  • 传入 ALU 的数据，有的来源寄存器，有的来源符号扩展后的立即数，所以要有 ALUSrc 信号。
  • 观察到 Branch 指令跳转与不跳转的 PC 不同。所以需要 PCSrc 信号。
  • 观察到目标寄存器在 r 型里是 rd，i 型的是 rt，所以要有 RegDst 来决定取哪个位置的。
• op 传入控制单元，产生上述的各种控制单元。
• funct 传入 ALU control，和 ALUOp（根据 op 产生，两位）一同，产生 ALU control（4位）信号。
• ALU 的 zero 输出与 Branch 信号，相与产生 PCSrc。还有 j 指令，所以还需要 Jump 信号。

二、多周期处理器设计

• 每个周期只执行一个操作，因此存储器和指令存储器可以合并，加法器也不需要搞很多个。
• 需要注意的是 j 指令的 Shift left 2 与 branch 的不一样。
• 需要添加状态单元，存下每个周期的东西。
• IR 和 MDR。前者存指令，后者存内存中读取的数据。我们需要 IRWrite 来区分二者。而内存读写器的地址来源也需要一个信号：IorD 来控制。
• ALU 由于用途增多，需要的选择信号也更复杂了。PC，A。B，4，立即数，左移两位的立即数。
• 至于图上的 PCSrc 的变化，只是把 jump 也合了进去罢了。

三、流水线处理器设计

• 五级流水线：
  1. IF: Instruction fetch from memory
  2. ID: Instruction decode & register read
  3. EX: Execute operation or calculate address
  4. MEM: Access memory operand
  5. WB: Write result back to register
• 流水线处理器的周期大小是流水线中耗时最久的一级的大小。
• 三种冒险：
  • 结构冒险：例如，IF 和 数据操作 的冒险。解决方法是增加额外的内存读写器。
  • 数据冒险：解决方法如下：
    • 阻塞：塞两个气泡就够。因为都是前半周期写入，后半周期读取。
    • 旁路
    • 对代码重新排序
  • 控制冒险：
    • 阻塞
    • 分支预测（只有预测错误时才阻塞）
• 由于每个周期，各个段执行的是不同的指令，如果像之前那样直接连接，会导致数据丢失（因为是组合逻辑）。所以，我们需要四个流水线寄存器，分别为：IF/ID，ID/EX，EX/MEM，MEM/WB。
• 除了存数据外，流水线寄存器还会存控制信号。
  • 译码时，会将操作码传入控制单元，一次性产生所有的控制信号。包括 EX，MEM，WB。
  • 但是下一级是 EX，只会用到 EX 的，所以 MEM 和 WB 的控制信号还要传给下一级的流水线寄存器。
• 数据冒险的旁路设计
  • 冒险的判断由三个部分组成：（以 EX 冒险为例）
    1. EX/MEM.RegWrite = 1
    2. EX/MEM.RegisterRd 不为 0（也就是 $zero，或是无 Rd）
    3. EX/MEM.RegisterRd = ID/EX.RegisterRs/RT
  • EX/MEM 和 MEM/WB 的 Rd 编号会传到旁路单元里，这个单元会根据当前正在译码的这个 Rs 和 Rt 来判断是否需要旁路，并输出 forwardA 和 forwardB 信号（对应 Rs 和 Rt）
  • 需要注意到，有时，一条指令会同时面临两种冒险，这时我们需要的是最近的数据。所以，对于 MEM 冒险，我们还需要判断是否同时存在 EX 冒险。只有当 EX 冒险的条件不满足时，才当成 MEM 冒险处理。
  • Load 产生的冒险，是无法仅通过旁路解决的。（因为它的值到 MEM 才被取出）
    • Load 是 I 型指令，它的目的寄存器是 Rt。Load 会产生 MemRead 信号。可以根据这个来判断。
    • 但要注意判断的时机。ID 阶段是已经把东西拿出来了。所以，我们要在 IF/ID 阶段就判断，然后塞入气泡。
    • 判断条件如下：ID/EX.MemRead and ((ID/EX.RegisterRt = IF/ID.RegisterRs) or (ID/EX.RegisterRt = IF/ID.RegisterRs))
    • 满足条件时，阻塞，塞入气泡。
    • 阻塞，就是：
      1. 将 ID/EX 寄存器的控制信号清 0（这意味着后面三个阶段会做 nop）
      2. 阻止更新 PC 和 IF/ID 寄存器（意味着当前这个指令会被不断地解码，下个指令会不断取址）
    • 以上过程由一个独立的单元：冒险检测单元完成。
• 控制冒险的处理
  • 分支决定的位置。可在 EX。一般我们更早一点，在 ID 决定。为此，我们将 PC 计算的部件（符号扩展和加法器）挪到 ID，同时加上一个等于比较器。
  • branch 分支的数据冒险处理方法类似
  • 分支预测。但是就算你预测了，你还是需要一个周期来计算地址。
  • 分支延时槽。把后面一些无影响的指令提前拉上来执行。但是，这很难做到。
• 异常的处理
  • 被中断的指令地址会被存在 EPC 里。
  • System Control Coprocessor（CP0），或者叫协处理器（？）
  • 故障寄存器。在 Misp 中，每一位，就是一种异常。（区别于 intel 每种值一种异常）
  • 中断是由软件来处理。由 CPU 执行中断处理程序。
  • 中断处理程序在 BIOS 主板上。

第五章

一、存储器基础知识

• 最开始，冯诺依曼机的性能瓶颈在于 CPU。后来，转移到了存储器上，现在以存储器为中心了。

• 容量大、速度快，是我们对存储器的期望。

• 多级存储器（存储层次）

  • 离 CPU 越近，速度越快；越远，容量越大。
  • CPU -- Cache（封装在 CPU 里） -- Mem（内存条插在主板上）-- Disk（上面这两都是通过总线与 CPU 连接）

• 程序在内存中占用的是连续的内存空间，因此称其具有空间局部性

• 存储器的性能差异源于材质

  • RAM：SRAM（Cache），DRAM（Mem）

  • flash 固态硬盘，机械硬盘

  • ROM：

    控制存储器、BIOS（主板上的驱动程序）都属于 ROM。

    PROM，EPROM，E2PROM 等

• 存储器的基本原理（要求）：

  • 要有两种稳定状态来表示 0 和 1（能表示）
  • 可以由外部信号来转换这两状态（能写入）
  • 能读出其中的信息（能读出）
  • 无外部原因时能保存（能保持）

• 存储器性能指标

  • 存储容量，存储速度

  • 存储速度分两类，第二类比较常用

    存取时间 ta：读写一次花的时间

    存取周期 tm：间隔多长时间后可以启动第二次读写（算上了电路的恢复过程）

• 硬盘性能计算：（前两项为主）

  • 平均寻道时间（产家固定）
  • 等待时间（平均旋转延时，转半圈的时间，注意 rpm 的单位是每分钟多少转）
  • 传输时间，控制延时

二、Cache - Mem

• 三种映射方法

  • 直接映射

    若 Cache 有 n 个块，这个地址的块号是 i，那它就会被对应到 Cache 中索引为 i % n 的块上。

  • 全相联

    不规定约束。只要空出来的块就可以塞。每个块都有一个比较器，用于比较标签和有效位是否对应。

  • 多路组相联

    有多少路，就意味着每个索引含有多少个块。每个索引（或者说每个组）内是全相联的。

• Miss 会发生什么？

  • 首先，阻塞流水线
  • 从下一级存储器中获取这个块
  • 重新取址 或 继续完成数据过程

• 写方法（命中时）

  • 写直达法：命中后，既改 Cache，又更新主存。

    但这会让写变得很慢。

    一种解决方法是：使用写缓存区，当缓存区满了再一起写入主存。

  • 写回法：命中后，只写 Cache，不写主存。

    需要脏位。当一个脏块被替换时，把它写回内存。

• 写方法（缺失时）

  • 写直达法：两种应对方式
    • 写分配法：把块拿到 Cache 里
    • 写不分配法：不拿过来。这种一般可能用于操作系统或是应用程序的初始化。
  • 写回法：总是会把块提取到 Cache 里

• 多级 Cache

  • 第一级专注速度，第二季专注减少 miss

• 缺失延时与带宽计算

  • 举例：（图中的 bus clock 不是 CPU clock，是由总线频率决定的）

• 涉及此的 CPI 计算

  • 举例：

    )

• 影响缺失率的因素

  • 块的大小

    由空间局限性，块的增大，也许可以提高命中率。

    但块的增大，同样意味着更少的块、更多的竞争，这有可能反过来使得缺失率上升。

    块增大后可能会造成“污染”。也就是增加了调入大量无用数据的可能性。

    同时，更大的块也意味着更大的缺失延时。

  • 相联方式

    受限于硬件成本。

  • 多级 cache

  • 编译优化

  • 软件、代码自身写法（比如经典的二重循环分块）

• 替换方式：

  • LRU，MRU 和 随机

  • 一般是 LRU（最近最少使用替换算法）

  • 如何算对要替换哪个？

    把组内的标签按最近访问的顺序排，访问到哪个就把它提到最前面，然后替换就拿走最后面的那个（MRU 是拿走最前面的）

• 计算注意事项

  • Cache 包含数据、标签和有效位，算的时候一般不算脏位和引用位，若算上了，需要文字说明。
  • 注意题目对 Cache 大小和块大小的定义，尤其是一道题里出现两个不同的 Cache 时。
  • 注意大小的单位是字还是字节。
  • 上来第一件事是对地址进行划分。先把块内地址，或者说块内偏移量的那几位划出来，然后余下的块号再来讨论。
  • 求 CPI 时，记得如果给延时单位不是时钟周期，要先根据主频算出时钟周期，再把延时转化为时钟周期数。

三、可靠性评价

• 可靠性评价：
  • MTTF：mean time to failure （平均无故障时间）
  • MTTR：mean time to repair （平均修理时间）
  • MTBF = MTTF + MTTR：mean time between failures
  • Availability = MTTF / MTBF
• 两种提高可靠性的方式：
  • 提高无故障时间：错误避免、容忍（备份）、预测
  • 降低修复时间（提高诊断、维修的能力，设备备份、快速替换）

四、校验码

• 奇偶校验：
  • 一般用于计算机内部数据传输，距离短，外界干扰少
• 常用校验码：
  • 汉明码
  • CRC无限冗余校验码
• 汉明码：
  • 给数分组，每一组加一个奇偶校验位，这个分组是交叉分组的
  • 如果位数是2的次幂，那那一位就是校验位。假如它是 \(2^p\) 位，那么它校验的是所有第 p 位为 1 的位。
  • 一般为偶校验
• 汉明码举例：原八位：0110 1101

H1 0001	H2 0010	H3 0011	H4 0100	H5 0101	H6 0110	H7 0111	H8 1000	H9 1001	H10 1010	H11 1011	H12 1100
P1	P2	0	P3	1	1	0	P4	1	1	0	1
0		0		1		0		1		0
	0	0			1	0			1	0
			1	1	1	0					1
							1	1	1	0	1

​ 所得校验码为：000111011101

• 如何检验出错误的位？

  • 定义：vi = pi 异或上 (pi 检验的所有位的异或和)，如：

  • v1 = p1 ^ H3 ^ H5 ^ ...

    v2 = p2 ^ H3 ^ ...

    v3 = p3 ^ H5 ^ ..

    v4 = p4 ^ H9 ^ ..

  • v4v3v2v1 表示的二进制数，实际上就是出错的位数。

• 如何检测出是有两位错误？

  • 在后面再加一个第 13 位。检验前面的所有 12 位。
  • 若这一位与前面所有的异或和的异或和为1，表明有一个错。
  • 若异或为0，且有错，那就是两个错。

• 有几位校验位？\(2^P \geq P + d + 1\)

五、虚拟存储器

• 一些名词及其缩写

  • VM，virtual machine，虚拟机
  • VMM，Virtual Machine Monitor，是软件，将虚拟的内存访问转化为对物理内存、输入输出、CPU的实际调用。

• 虚拟空间：

  • 又称程序空间，操作系统为每个运行起来的程序分配的空间。
  • 虚拟地址可以对应到物理地址。

• 页：

  • 主存 与 Disk 之间，也是按块传输的，这个块比较大，被叫做“页”。

  • 虚拟存储器和主存也按同样大小来画页。类似的，有“虚拟页号”，“页内地址”。

• 页表：

  • 虚拟地址与物理地址的转化由 CPU 完成。但其对应表，页表由操作系统产生，并存放在主存中。
  • 有一个寄存器会存页表首地址的位置。
  • 页表的索引就是虚拟页号。每个表项是一个虚拟页号对应的物理页号。
  • Disk 到 Mem 是全相联的。主存满了就 LRU。
  • 每个表项里有：物理地址或辅存地址、有效位、脏位、reference位。CPU 隔一段时间就会清空 r 位。
  • 有效位 1 表示已经在内存中。
  • 写硬盘的方法是写回法。因为写回去要花的时间太久了。

• 页故障：

  • 有效位为 0。
  • CPU 会调用操作系统的页故障处理程序，把辅存的那一页调到主存中（这一过程不是由 CPU 完成）。
  • 这非常的慢。

• TLB：

  • 为了方便地址的转换（不需要多次访存）而设置的 Cache。称为快表。
  • 保存的是最近要用的虚拟页号与主存页号的对应关系。
  • 与一般的 Cache 类似，这个也有标记位、有效位、脏位等。也有三种映射方式。
  • 记住，是用虚拟页号去索引的，不是用虚拟地址哦！

• 注意看题目给的是字地址还是字节地址。

六、小知识

• U盘写多了二氧化硅层会薄，然后无法阻挡电子，然后就寄了

• 辅存相关：

  • 辅助存储器，disk、硬盘，属于外设。

  • flash 半导体存储元是有寿命的，写 1000 次就写穿了，所以需要有软件算法来保证负债均衡。

  • 机械硬盘（温切斯特盘）常封死，防尘防潮

• cache 和 Mem 是一时性的，断了电就没了。

• 辅存的读写：

  • 寻道：把磁头移到磁道上
  • 等待：等待扇区转到合适的位置上（旋转延时）

  硬盘有专门的硬盘控制器

• 文件系统最重要的是建立文件索引，格式化会将索引写进去，所以格式化完容量会减少

• 刚开机时，mem 和 cache 是空的，会先有一个装载操作系统的过程

• 5G基站的覆盖范围只有 100m，所以现在基本只在大城市有