20145322《信息安全系统设计基础》第7周学习总结（二）
教材学习内容总结
存储器结构本质：
可以从存储器层次结构中看出，每一级都是下一级的缓存，例如L1是L2的缓存。
缓存命中与不命中：
程序需要K+1层的数据d，先读K层，若有，缓存命中，若K层没有，则从K+1层中拷贝到K层，若K层已满，则根据替换策略来选择牺牲块进行替换（驱逐），切拷贝过来的块会保持在K层等待之后的访问。
缓存不命中分为：
冷缓存：空的缓存，不命中种类成为强制性不命中或者冷不命中。
放置策略会引起冲突不命中（映射到同一个缓存块的块间总是发生不命中）
当工作集的大小超过缓存的大小时，就会发生容量不命中（缓存太小）
缓存管理：
某种逻辑将缓存划分为快，在不同层之间传送，判断命中与否。如：编译器管理寄存器文件。
通用的高速缓存存储器结构：
如图：
每个存储器地址有m位，一个机器的高速缓存被组织成一个有S个高速缓存组的数组，每个组包含E个高速缓存行，每个行由B字节的数据块、一个有效位以及一个标记位组成。
高速缓存的结构可以用元组（S,E,B,m）来描述，高速缓存的大小C=SEB。
每个存储器有2^m个地址，，其中m个地址被划分为t个标记位，s个索引组和b个块偏位移。
直接映射高速缓存：
如图：
每个组只有一行的高速缓存。
直接映射高速缓存中的组选择:
高速缓存从w的地址中间抽取出s个组索引位。
直接映射高速缓存中的行匹配:
确定是否有字w的一个拷贝存储在组i包含的一个高速缓存行中。
直接映射高速缓存中的字选择:
快偏移提供了所需要的字的第一个字节的偏移。
直接映射高速缓存中不命中时的行替换:
替换策略是用新取出的行替换当前的行。
综合：
运行中的直接映射高速缓存。
直接映射高速缓存中的冲突不命中:
当程序访问大小为2的幂的数组时，直接映射高速缓存中通常会发生冲突不命中，高速缓存反复地加载和驱逐相同的高速缓存块的组（抖动）。
解决：在每个数组的结尾放B字节的填充。
全相联高速缓存：
由一个包含所有高速缓存行的组（E=C/B）组成的。
全相联高速缓存中的组选择：只有一个组，所以地址中没有组索引位。
全相联高速缓存中的行匹配和字选择：与组相联高速缓存相同。
写命中：
直写：立即将w的高速缓存块写回到紧接着的低一层中。
写回：尽可能的推迟存储器更新，只有当替换算法要驱逐更新过的块时，才把它写回紧接着的低一层中。
写不命中：
写分配：加载相应的第一层中的块到高速缓存中，然后更新这个高速缓存块。
非写分配：避开高速缓存，直接把这个字写到第一层中。
教材学习中的问题和解决过程
1 一开始不理解P413中读1地址为什么是高速缓存命中，误以为地址1在组1中，后来根据图6-32（下图）所示可得地址0和1在组0，读地址0的字之后组0有效位变为1，然后地址1的标志位和此时组0标志位相符，所以缓存命中。
注：地址0和1在块0中，而块0在组0中，所以第二次缓存命中。
2 P415刚开始不能理解为什么每个数组后面加B个字节就可以修真抖动问题，后来发现其实是自己想多了，其实很简单，抖动是因为冲突不命中，即在同一个组内发生冲入，解决如下图：
解决：左图和右图，区别在于Y元素的地址从哪开始读，因为Y元素紧跟X元素被引用，右图Y元素一开始被索引到组1，和X元素不同组，所以避免了冲突不命中。
其他（感悟、思考等，可选）
有时候停留在一个简单的知识点上太久，效率低，学习的时候应该更加集中注意力，才能对被一些简单的问题犯迷糊。
学习进度条
| 代码行数（新增/累积） | 博客量（新增/累积） | 学习时间（新增/累积） | 重要成长 | |
|---|---|---|---|---|
| 目标 | 5000行 | 30篇 | 400小时 | |
| 第一周 | 100/100 | 1/1 | 13/20 | |
| 第二周 | 100/200 | 1/2 | 15/38 | |
| 第三周 | 100/300 | 1/3 | 20/60 | |
| 第五周 | 70/370 | 2/5 | 30/90 | |
| 第六周 | 200/570 | 2/7 | 40/90 | |
| 第七周 | 0/570 | 2/9 | 30/120 |