存储器层次结构

关于存储器层次结构的四个问题：

Q1：一个块可以放在什么位置？

Q2：如何查找一个块？

Q3：当发生缺失时，应该替换哪个块？

Q4：写操作时会发生什么？

一、Cache的放置（映射规则）、查找、替换和写策略：

1. 放置策略（映射规则）：直接映射、全相联映射和组相联映射。

2. 查找策略：Cache地址划分：标志字段（判断是否命中）+ 索引字段（选择组）+块内偏移（从块中选择需要的数据）

3. 替换策略：随机替换、LRU、FIFO

4. 写策略：写直达（Write Through）、写回（Write Back）

写失效时的策略：按写分配（内存的块先读到Cache中，再执行上个写命中时的操作），不按写分配（直接修改底层存储器中的块，而不将该块取到Cache中）。

二、内存的放置、查找、替换和写策略：

1. 放置策略：操作系统允许将块放在内存的任意位置，即全相联。

2. 查找策略：虚拟地址通过页表转换成物理地址，进行查找。

由于页表非常大，需要放在内存中。导致从存储器中访问数据至少需要访存两次，一次获得物理地址，另一次访问数据。利用局部性原理，将一部分页表放在硬件Cache中，称为TLB或快表，来加快地址转换。

3. 替换策略：LRU。

4. 写策略：写回。因为访问内存的下一级存储，即磁盘，延迟非常大。

三、虚存保护

计算机运行着多个进程，每个进程有自己的地址空间。虚存是一种存储器共享技术，把物理存储器分块并分配给不同的进程使用。因此需要一套保护机制，即只能让一个进程访问属于自己的地址空间。

进程保护的一个方法是权限控制，不同的进程拥有不同的权限。