电大资源网《计算机组成原理》形成性考核册作业3答案
最近更新：2020-04-11
1. 在计算机中,为什么要采用多级结构的存储器系统?它们的应用是建立在程序的什么特性之上的?
答：在现代的计算机系统中,通常总是采用由三种运行原理不同,性能差异很大的存储介质分别构建高速缓冲存储器、主存储器和虚拟存储器,再将它们组成三级结构的统一管理、高度的一体化存储器系统.由高速缓冲存储器缓解主存储器读写速度慢,不能满足 CPU运行速度需要的矛盾;用虚拟存储器更大的存储空间,解决主存储器容量小,存不下更大程序与更多数据的难题.
这种三级结构的存储器系统的运行原理,是建立在程序运行的局部性原理之上的.即在一小段时间内,运行的程序只使用少量的指令和少量的数据,而这少量的指令和少量的数据往往又集中在存储器的一小片存储区域中,指令顺序执行比转移执行的比例要大,故可以按对所使用的指令和数据的急迫和频繁程度,将其存入容量、速度、价格不同的存储器中,从而取得更高的性能价格比.主要体现在时间、空间、指令执行顺序三个方面.
2. 多级结构的存储器是由哪三级存储器组成的?每一级存储器使用什么类型的存储介质,这些介质的主要特性是什么?在多级结构的存储器系统中,何谓信息的一致性原则和包含性原则?
答：多级结构的存储器是由高速缓冲存储器、主存储器和虚拟存储器.
高速缓冲存储器使用静态存储器芯片实现,主存储器通常使用动态存储器芯片实现,两者是半导体电路器件,以数字逻辑电路方式进行读写;虚拟存储器则使用快速磁盘设备上的一片存储区,是在磁性介质层中通过电磁转换过程完成信息读写的.卓越人社区 --Joyren.cn
这三级不同的存储器中存放的信息必须满足如下两个原则： (1)一致性原则,即同一个信息会同时存放在几个级别的存储器中,此是同一信息在几个级别的存储器中必须保持相同的值. (2)包含性原则,即处在内层(更靠近 CPU)存储器中的信息一定被包含在各外层的存储器中,即内层存储器中的全部信息一定是各外层存储器中所存信息中一小部分的副本.这是保证程序正常运行、实现信息共享、提高系统资源利用率所必须的.
3. 为什么要采用磁盘阵列技术?何为逻辑盘,何为物理盘?作为一个逻辑盘使用的多个物理盘需要在转速和所用扇区等方面严格的同步吗?为什么?
答：使用统一管理的由多个磁盘组成的磁盘阵列,这一技术的着眼点,是通过多个磁盘设备的并行操作来提高设备总体的性能和可靠性.如果一个磁盘有 xMB的容量,单位时间提供 y传送能力,则概念上讲, n个这样的磁盘就有 n*xMB的容量, n*yMB的传送能力,即要读出 yMB的数据,所用的平均时间只要原来单个磁盘所用时间的 1/n;还有一点好处是通过合理地在多个磁盘之间组织数据,可以得到比较理想的容错能力,这指的是,额外拿出一定的存储容量,用于保存检错纠错的信息.在总体价格上,使用多个磁盘也不会给用户带来太大的经济负担.实际使用的多个磁盘就是物理盘.
为了统一管理磁盘阵列,使用户所感觉到的不再是多个物理盘,似乎就是一个性能更高的单个磁盘,就要使用一块特点的接口卡( RAID阵列控制卡),把组成阵列的多个物理磁盘连接为一个逻辑整体,这就是逻辑磁盘.
作为一个逻辑盘使用的多个物理盘不需要在转速和所用扇区等方面严格同步.阵列磁盘运行过程中,有以下两项重要技术.一个是并发命令请求和排队管理,并使多个命令得以并发处理;如果在处理命令的时候,还能进行某些性能优化,而不是机械地按命令到来的先后次序处理,还可以进一步提高数据读写的速度.最简单的例子,对两个等待操作的命令,磁头先到达哪一个命令的数据扇区,就先执行哪一个命令,这在磁盘本身的控制器部分来处理可能更方便.另外一项技术是设备的快速接入和断开,即当一个占据了总线的磁盘开始执行一个读命令,数据又尚未准备好时,它应快速地暂时把自己从总线上分离出来,以便使另外正急于使用总线的磁盘可能抢到总线,从而提高总线的使用效率和系统性能,当这个磁盘准备好数据时,应保证它能把自己尽快地接通到总线上去.这实质是把占用总线的时间压缩到尽可能短的一项处理技术
