【知识点详解】
1. 虚拟存储器:虚拟存储器是一种存储管理技术,它为用户提供了一个比实际物理内存容量大得多的逻辑地址空间。用户无需关心程序在内存中的具体位置,因为虚拟存储器会自动将当前需要的部分数据从磁盘(辅存)调入内存(主存)中,当这部分数据不再需要时,又将其换出到磁盘。这样,即使程序大小超过了实际内存,也能正常运行。选项B正确,即虚拟存储器是逻辑上扩大主存容量。
2. 虚拟存储器与Cache的区别与相似之处:
相似之处:
- 两者都利用了高速缓存和低速存储之间的速度差异,通过将最频繁访问的数据放在高速缓存中来提高性能。
- 缓存和虚拟存储器的替换策略都是自动进行的,对用户透明。
- 它们的目标都是提升存储系统的整体性能,同时保持较低的成本。
主要区别:
- Cache通常位于CPU和主存之间,用于减少CPU访问主存的延迟,而虚拟存储器主要是为了扩大可用内存的容量。
- Cache的替换策略(如LRU)通常更复杂且高效,未命中率相对较低;虚拟存储器的未命中成本更高,因为它涉及磁盘I/O操作。
3. FIFO与LRU替换策略:FIFO(先进先出)策略是按照页面进入内存的顺序进行替换,而LRU(最近最少使用)策略则是替换最近最少使用的页面。题目中给出了使用这两种策略在特定访问序列下的命中率计算,比如在给定的页面访问序列中,LRU策略的命中率高于FIFO策略。
4. 堆栈寻址方式:
- 堆栈是一种后进先出(FILO,First In Last Out)的数据结构,用于临时存储数据,常用于函数调用和子程序执行。
- 进栈操作是将数据存入栈顶,栈指针SP减1指向新的栈顶位置。
- 出栈操作是从栈顶取出数据,栈指针SP加1恢复原来的栈顶位置。因此,正确答案是C。
5. 微机指令格式与寻址方式:
- 指令格式包含操作码(OP)、位移量(D)和寻址特征位(X),X决定寻址方式,如直接寻址、变址寻址和相对寻址。
- 给出了不同寻址方式下的有效地址计算,例如相对寻址时,有效地址等于程序计数器(PC)值加上位移量(D)。
6. 中央处理器(CPU)组件:
- CPU包括运算器、控制器,有时还包括高速缓存(Cache)。选项A和B正确,C中的主存储器和D中的Cache是与CPU配合工作的外部部件。
7. 指令寄存器(IR)和程序计数器(PC):
- IR用于存储当前正在执行的指令。
- PC存储下一条要执行指令的地址,具有自增功能,用于指向下一条指令的位置。
8. 存数指令(STA)流程:
- "STA R1, (R2)"指令表示将寄存器R1的内容存储到由寄存器R2给出地址的内存单元中。在数据通路中,这涉及到地址寄存器(AR)、数据缓冲寄存器(DR)以及内存读写操作。
以上是对上海交大计算机组成与系统结构第2次作业中涉及知识点的详细解析。这些知识点涵盖了虚拟存储器的概念、缓存与虚拟存储器的比较、堆栈寻址方式、微机指令格式、CPU组件、以及指令执行过程。