❶ 在程序運行時，高速緩沖存儲器與主存的地址映射是由什麼實現
高速緩沖存儲器(Cache)實際上是為了把由DRAM組成的大容量內存儲器都看做是高速存儲器而設置的小容量局部存儲器，一般由高速SRAM構成。這種局部存儲器是面向CPU的，引入它是為減小或消除CPU與內存之間的速度差異對系統性能帶來的影響。Cache 通常保存著一份內存儲器中部分內容的副本（拷貝），該內容副本是最近曾被CPU使用過的數據和程序代碼。Cache的有效性是利用了程序對存儲器的訪問在時間上和空間上所具有的局部區域性，即對大多數程序來說，在某個時間片內會集中重復地訪問某一個特定的區域。如PUSH/POP指令的操作都是在棧頂順序執行，變數會重復使用，以及子程序會反復調用等，就是這種局部區域性的實際例證。因此，如果針對某個特定的時間片，用連接在局部匯流排上的Cache代替低速大容量的內存儲器，作為CPU集中重復訪問的區域，系統的性能就會明顯提高。
系統開機或復位時，Cache 中無任何內容。當CPU送出一組地址去訪問內存儲器時，訪問的存儲器的內容才被同時「拷貝」到Cache中。此後，每當CPU訪問存儲器時，Cache 控制器要檢查CPU送出的地址，判斷CPU要訪問的地址單元是否在Cache 中。若在，稱為Cache 命中，CPU可用極快的速度對它進行讀/寫操作；若不在，則稱為Cache未命中，這時就需要從內存中訪問，並把與本次訪問相鄰近的存儲區內容復制到Cache 中。未命中時對內存訪問可能比訪問無Cache 的內存要插入更多的等待周期，反而會降低系統的效率。而程序中的調用和跳轉等指令，會造成非區域性操作，則會使命中率降低。因此，提高命中率是Cache 設計的主要目標。
❷ 什麼是高速緩沖存儲器
高速緩沖存儲器意義：指存取速度比一般隨機存取記憶體（RAM）來得快的一種RAM。
一般而言它不像系統主記憶體那樣使用DRAM技術，而使用昂貴但較快速的SRAM技術，也有快取記憶體的名稱。
高速緩沖存儲器是存在於主存與CPU之間的一級存儲器， 由靜態存儲晶元(SRAM)組成，容量比較小但速度比主存高得多， 接近於CPU的速度。
在計算機存儲系統的層次結構中，是介於中央處理器和主存儲器之間的高速小容量存儲器。它和主存儲器一起構成一級的存儲器。高速緩沖存儲器和主存儲器之間信息的調度和傳送是由硬體自動進行的。
(2)緩沖存儲器與主存地址映射擴展閱讀：
高速緩沖存儲器的作用：
在計算機技術發展過程中,主存儲器存取速度一直比中央處理器操作速度慢得多，使中央處理器的高速處理能力不能充分發揮，整個計算機系統的工作效率受到影響。
有很多方法可用來緩和中央處理器和主存儲器之間速度不匹配的矛盾，如採用多個通用寄存器、多存儲體交叉存取等，在存儲層次上採用高速緩沖存儲器也是常用的方法之一。
很多大、中型計算機以及新近的一些小型機、微型機也都採用高速緩沖存儲器。
高速緩沖存儲器的容量一般只有主存儲器的幾百分之一，但它的存取速度能與中央處理器相匹配。根據程序局部性原理，正在使用的主存儲器某一單元鄰近的那些單元將被用到的可能性很大。
因而，當中央處理器存取主存儲器某一單元時，計算機硬體就自動地將包括該單元在內的那一組單元內容調入高速緩沖存儲器。
於是，中央處理器就可以直接對高速緩沖存儲器進行存取。在整個處理過程中，如果中央處理器絕大多數存取主存儲器的操作能為存取高速緩沖存儲器所代替，計算機系統處理速度就能顯著提高。
❸ 計算機內，配置高速緩沖存儲器（CACHE）是為了解決什麼
B，CPU與內存儲器之間速度不匹配問題。
高速緩沖存儲器（Cache）其原始意義是指存取速度比一般隨機存取記憶體（RAM）來得快的一種RAM，一般而言它不像系統主記憶體那樣使用DRAM技術，而使用昂貴但較快速的SRAM技術，也有快取記憶體的名稱。
高速緩沖存儲器是存在於主存與CPU之間的一級存儲器， 由靜態存儲晶元(SRAM)組成，容量比較小但速度比主存高得多， 接近於CPU的速度。在計算機存儲系統的層次結構中，是介於中央處理器和主存儲器之間的高速小容量存儲器。它和主存儲器一起構成一級的存儲器。高速緩沖存儲器和主存儲器之間信息的調度和傳送是由硬體自動進行的。
(3)緩沖存儲器與主存地址映射擴展閱讀：
高速緩沖存儲器組成結構
高速緩沖存儲器是存在於主存與CPU之間的一級存儲器， 由靜態存儲晶元(SRAM)組成，容量比較小但速度比主存高得多， 接近於CPU的速度。
主要由三大部分組成：
1、Cache存儲體：存放由主存調入的指令與數據塊。
2、地址轉換部件：建立目錄表以實現主存地址到緩存地址的轉換。
3、替換部件：在緩存已滿時按一定策略進行數據塊替換，並修改地址轉換部件。
❹ Cache與主存之間的全相聯映射，直接映射和組相聯映射的區別
高速緩沖存儲器是存在於主存與CPU之間的一級存儲器，由靜態存儲晶元(SRAM)組成，容量比較小但速度比主存高得多，接近於CPU的速度。Cache的功能是用來存放那些近期需要運行的指令與數據。目的是提高CPU對存儲器的訪問速度。為此需要解決2個技術問題：一是主存地址與緩存地址的映象及轉換；二是按一定原則對Cache的內容進行替換。
Cache的結構和工作原理如圖2.3.1所示。
主要由三大部分組成：
Cache存儲體：存放由主存調入的指令與數據塊。
地址轉換部件：建立目錄表以實現主存地址到緩存地址的轉換。
替換部件：在緩存已滿時按一定策略進行數據塊替換，並修改地址轉換部件。
2.3.2地址映象與轉換
地址映象是指某一數據在內存中的地址與在緩沖中的地址，兩者之間的對應關系。下面介紹三種地址映象的方式。
1.全相聯方式
地址映象規則：主存的任意一塊可以映象到Cache中的任意一塊
(1)主存與緩存分成相同大小的數據塊。
(2)主存的某一數據塊可以裝入緩存的任意一塊空間中。
全相聯方式的對應關系如圖2.3.2所示。如果Cache的塊數為Cb，主存的塊數為Mb，則映象關系共有Cb×Mb種。
❺ 配置高速緩沖存儲器是為了解決
配置高速緩沖存儲器是為了解決CPU與內存之間速度不匹配的問題。高速緩沖存儲器存在於主存與CPU之間的一級存儲器， 由靜態存儲晶元(SRAM)組成，容量比較小但速度比主存高得多， 接近於CPU的速度。
在計算機存儲系統的層次結構中，介於中央處理器和主存儲器之間的高速小容量存儲器。它和主存儲器一起構成一級的存儲器。高速緩沖存儲器和主存儲器之間信息的調度和傳送是由硬體自動進行的。高速緩沖存儲器最重要的技術指標是它的命中率。
(5)緩沖存儲器與主存地址映射擴展閱讀
高速緩沖存儲器通常由高速存儲器、聯想存儲器、替換邏輯電路和相應的控制線路組成。在有高速緩沖存儲器的計算機系統中，中央處理器存取主存儲器的地址劃分為行號、列號和組內地址三個欄位。
於是，主存儲器就在邏輯上劃分為若干行；每行劃分為若乾的存儲單元組；每組包含幾個或幾十個字。高速存儲器也相應地劃分為行和列的存儲單元組。二者的列數相同，組的大小也相同，但高速存儲器的行數卻比主存儲器的行數少得多。
聯想存儲器用於地址聯想，有與高速存儲器相同行數和列數的存儲單元。當主存儲器某一列某一行存儲單元組調入高速存儲器同一列某一空著的存儲單元組時，與聯想存儲器對應位置的存儲單元就記錄調入的存儲單元組在主存儲器中的行號。
當中央處理器存取主存儲器時，硬體首先自動對存取地址的列號欄位進行解碼，以便將聯想存儲器該列的全部行號與存取主存儲器地址的行號欄位進行比較：若有相同的，表明要存取的主存儲器單元已在高速存儲器中，稱為命中，硬體就將存取主存儲器的地址映射為高速存儲器的地址並執行存取操作。
❻ 如何實現高速緩沖存儲器中的地址映象方式
高速緩沖存儲器（Cache）其原始意義是指存取速度比一般隨機存取記憶體（RAM）來得快的一種RAM，一般而言它不像系統主記憶體那樣使用DRAM技術，而使用昂貴但較快速的SRAM技術，也有快取記憶體的名稱。
高速緩沖存儲器是存在於主存與CPU之間的一級存儲器， 由靜態存儲晶元(SRAM)組成，容量比較小但速度比主存高得多， 接近於CPU的速度。在計算機存儲系統的層次結構中，是介於中央處理器和主存儲器之間的高速小容量存儲器。它和主存儲器一起構成一級的存儲器。高速緩沖存儲器和主存儲器之間信息的調度和傳送是由硬體自動進行的。
高速緩沖存儲器最重要的技術指標是它的命中率。
❼ 高速緩沖存儲器有哪三種主要的映像方式
全相聯、直接相聯、組相聯三種映射方式，隨便找本計算機組成原理的書都能看的比較明白
❽ 關於計算機組成原理的Cache-主存地址映象問題
CPU工作速度較高，但內存存取速度相對較低，則造成CPU等待，降低處理速度，浪費CPU的能力，cache用於做cpu和內存的緩存。
Cache的工作原理是基於程序訪問的局部性（通俗說就是把經常用到的數據放在一個高速的cache裡面）。
對大量典型程序運行情況的分析結果表明，在一個較短的時間間隔內，由程序產生的地址往往集中在存儲器邏輯地址空間的很小范圍內。指令地址的分布本來就是連續的，再加上循環程序段和子程序段要重復執行多次。因此，對這些地址的訪問就自然地具有時間上集中分布的傾向。
數據分布的這種集中傾向不如指令明顯，但對數組的存儲和訪問以及工作單元的選擇都可以使存儲器地址相對集中。這種對局部范圍的存儲器地址頻繁訪問，而對此范圍以外的地址則訪問甚少的現象，就稱為程序訪問的局部性。
根據程序的局部性原理，可以在主存和CPU通用寄存器之間設置一個高速的容量相對較小的存儲器，把正在執行的指令地址附近的一部分指令或數據從主存調入這個存儲器，供CPU在一段時間內使用。這對提高程序的運行速度有很大的作用。這個介於主存和CPU之間的高速小容量存儲器稱作高速緩沖存儲器(Cache)。
系統正是依據此原理，不斷地將與當前指令集相關聯的一個不太大的後繼指令集從內存讀到Cache，然後再與CPU高速傳送，從而達到速度匹配。
CPU對存儲器進行數據請求時，通常先訪問Cache。由於局部性原理不能保證所請求的數據百分之百地在Cache中，這里便存在一個命中率。即CPU在任一時刻從Cache中可靠獲取數據的幾率。
命中率越高，正確獲取數據的可靠性就越大。一般來說，Cache的存儲容量比主存的容量小得多，但不能太小，太小會使命中率太低；也沒有必要過大，過大不僅會增加成本，而且當容量超過一定值後，命中率隨容量的增加將不會有明顯地增長。
只要Cache的空間與主存空間在一定范圍內保持適當比例的映射關系，Cache的命中率還是相當高的。
一般規定Cache與內存的空間比為4：1000，即128kB Cache可映射32MB內存；256kB Cache可映射64MB內存。在這種情況下，命中率都在90％以上。至於沒有命中的數據，CPU只好直接從內存獲取。獲取的同時，也把它拷進Cache，以備下次訪問。
❾ 什麼是高速緩沖存儲器它與主存是什麼關系其基本工作過程如何
高速緩沖存儲器主要是用來在內存和CPU之間作個數據緩沖的橋梁，因為CPU的處理速度是所有計算機硬體中最快的，內存轉換的速度跟不上CPU的處理速度，需要有個緩沖區域。
❿ 高速緩沖存儲器的工作原理
高速緩沖存儲器的工作原理：
當中央處理器存取主存儲器時，硬體首先自動對存取地址的列號欄位進行譯
碼，以便將聯想存儲器該列的全部行號與存取主存儲器地址的行號欄位進行比較：若有相同的，表明要存取的主存儲器單元已在高速存儲器中，稱為命中，硬體就將
存取主存儲器的地址映射為高速存儲器的地址並執行存取操作；若都不相同，表明該單元不在高速存儲器中，稱為脫靶，硬體將執行存取主存儲器操作並自動將該單
元所在的那一主存儲器單元組調入高速存儲器相同列中空著的存儲單元組中，同時將該組在主存儲器中的行號存入聯想存儲器對應位置的單元內。
當出現脫靶而高速存儲器對應列中沒有空的位置時，便淘汰該列中的某一組以
騰出位置存放新調入的組，這稱為替換。確定替換的規則叫替換演算法，常用的替換演算法有:最近最少使用演算法（LRU）、先進先出法（FIFO）和隨機法
（RAND）等。替換邏輯電路就是執行這個功能的。另外，當執行寫主存儲器操作時，為保持主存儲器和高速存儲器內容的一致性，對命中和脫靶須分別處理。
高速緩沖存儲器（Cache）其原始意義是指存取速度比一般隨機存取記憶體（RAM）來得快的一種RAM，一般而言它不像系統主記憶體那樣使用DRAM技術，而使用昂貴但較快速的SRAM技術，也有快取記憶體的名稱。