1. 存儲(chǔ)器分類的底層邏輯為什么軟考年年考這個(gè)點(diǎn)軟考里但凡涉及計(jì)算機(jī)組成原理的科目存儲(chǔ)器分類幾乎是繞不開的一道坎。很多人第一次翻教材看到按存取方式分按存儲(chǔ)介質(zhì)分按信息易失性分這幾套分類維度第一反應(yīng)是背表格背完做題還是錯(cuò)。問題出在哪出在沒有把分類維度和實(shí)際硬件行為對(duì)應(yīng)起來。你背了RAM是易失性存儲(chǔ)器但題目換個(gè)問法——斷電后數(shù)據(jù)丟失的存儲(chǔ)器有哪些——你就開始猶豫ROM算不算。這種猶豫的根源不是記憶力問題是理解深度不夠。存儲(chǔ)器分類這個(gè)知識(shí)點(diǎn)表面上是名詞解釋實(shí)際上是整個(gè)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)體系的骨架。你后面學(xué)Cache映射方式、學(xué)虛擬存儲(chǔ)器的頁表機(jī)制、學(xué)磁盤調(diào)度算法全都要回到這個(gè)骨架上來。比如Cache為什么用SRAM而主存用DRAM這個(gè)選擇的背后就是速度-成本-容量三角約束在起作用。再比如虛擬存儲(chǔ)器為什么能擴(kuò)大主存容量本質(zhì)上是利用了外存的非易失性和大容量特性做了一層地址映射。這些內(nèi)容如果孤立地背考完就忘但如果掛在存儲(chǔ)器分類的骨架上就能串成一條線。我在帶人復(fù)習(xí)軟考的時(shí)候習(xí)慣先讓對(duì)方畫一張存儲(chǔ)器的分類樹不是照抄教材那種而是自己按如果我是設(shè)計(jì)者我會(huì)怎么分的思路來畫。畫完之后再對(duì)照教材查漏補(bǔ)缺。這個(gè)方法的好處是分類維度不再是外部強(qiáng)加的條條框框而是你從工程直覺出發(fā)自然推導(dǎo)出來的結(jié)果。下面我就按這個(gè)思路把存儲(chǔ)器分類這件事從頭到尾拆一遍。2. 按存儲(chǔ)介質(zhì)分類從物理層面理解存儲(chǔ)的本質(zhì)2.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)與光存儲(chǔ)的物理差異按存儲(chǔ)介質(zhì)分類教材上通常給三類半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁表面存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器。這個(gè)分類看起來簡單但考試?yán)锝?jīng)常用下列哪種存儲(chǔ)器屬于磁表面存儲(chǔ)器這種形式來考你選項(xiàng)里混入半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的具體型號(hào)比如把EEPROM和硬盤放一起讓你選。如果你只知道硬盤是磁存儲(chǔ)但不知道EEPROM是半導(dǎo)體存儲(chǔ)就容易翻車。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的核心元件是半導(dǎo)體器件比如MOS管、浮柵晶體管。RAM、ROM、Flash都屬于這一類。它的特點(diǎn)是存取速度快、體積小、功耗低但單位容量成本相對(duì)較高。你手機(jī)里的運(yùn)行內(nèi)存和閃存、電腦里的內(nèi)存條和固態(tài)硬盤本質(zhì)上都是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。這里有個(gè)容易混淆的點(diǎn)固態(tài)硬盤雖然叫硬盤但它用的是Flash芯片屬于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器不是磁表面存儲(chǔ)器。軟考選擇題里這個(gè)坑出現(xiàn)過不止一次。磁表面存儲(chǔ)器靠磁化方向記錄信息典型代表是機(jī)械硬盤和磁帶。它的優(yōu)勢(shì)是單位容量成本低、技術(shù)成熟但存取速度受機(jī)械運(yùn)動(dòng)限制隨機(jī)訪問性能差。磁帶更是典型的順序存取設(shè)備你要讀第1000個(gè)數(shù)據(jù)塊得從頭轉(zhuǎn)過去。這類存儲(chǔ)在軟考里經(jīng)常和順序存取這個(gè)概念綁定考查。光存儲(chǔ)器用激光在介質(zhì)上燒蝕或改變反射率來記錄信息CD、DVD、藍(lán)光都屬于這一類。它的特點(diǎn)是存儲(chǔ)密度高、保存時(shí)間長但讀寫速度一般且寫入往往需要專用設(shè)備。軟考里光存儲(chǔ)出現(xiàn)的頻率不如前兩類高但偶爾會(huì)在按存取方式分類的題目里作為順序存取或直接存取的例子出現(xiàn)。注意固態(tài)硬盤的歸類是軟考高頻易錯(cuò)點(diǎn)。記住一個(gè)判斷原則——看它有沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件。沒有機(jī)械部件的存儲(chǔ)設(shè)備基本可以排除磁表面存儲(chǔ)器。2.2 介質(zhì)分類在考試中的典型考法介質(zhì)分類的考法主要有兩種。第一種是直接判斷某設(shè)備屬于哪類介質(zhì)比如U盤屬于什么存儲(chǔ)器。U盤用的是Flash芯片屬于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。第二種是結(jié)合存取方式一起考比如下列存儲(chǔ)器中既屬于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器又屬于直接存取方式的是哪一個(gè)。這種題需要你把兩個(gè)維度的分類交叉起來判斷。我整理了一個(gè)交叉對(duì)照表復(fù)習(xí)的時(shí)候可以直接拿來用存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)介質(zhì)存取方式信息易失性內(nèi)存條DRAM半導(dǎo)體隨機(jī)存取易失內(nèi)存條SRAMCache用半導(dǎo)體隨機(jī)存取易失BIOS芯片ROM/Flash半導(dǎo)體隨機(jī)存取非易失機(jī)械硬盤磁表面直接存取非易失磁帶磁表面順序存取非易失CD/DVD光直接存取非易失U盤/固態(tài)硬盤半導(dǎo)體直接存取非易失這張表建議自己動(dòng)手默寫一遍比看十遍教材管用。默寫的時(shí)候重點(diǎn)盯住固態(tài)硬盤和U盤這兩行它們同時(shí)踩中了半導(dǎo)體介質(zhì)和直接存取兩個(gè)屬性是出題人最喜歡設(shè)陷阱的地方。3. 按存取方式分類隨機(jī)、順序、直接、相聯(lián)到底怎么區(qū)分3.1 四種存取方式的核心判據(jù)按存取方式分類是軟考里最容易出歧義的一個(gè)維度因?yàn)殡S機(jī)存取和直接存取這兩個(gè)詞在日常語境里聽起來差不多但在存儲(chǔ)體系里有嚴(yán)格區(qū)分。教材上的定義是隨機(jī)存取指存取時(shí)間與存儲(chǔ)單元的物理位置無關(guān)順序存取指存取時(shí)間與物理位置密切相關(guān)必須按順序訪問直接存取介于兩者之間先定位到某個(gè)區(qū)域再在區(qū)域內(nèi)順序訪問相聯(lián)存取則是按內(nèi)容檢索不是按地址。我用一個(gè)生活化的類比來解釋這四種方式。隨機(jī)存取就像你家的書架每本書有固定位置你伸手就能拿到任何一本拿第一本和拿第一百本花的時(shí)間一樣。順序存取就像老式磁帶聽歌你要聽第五首得先把前四首快進(jìn)過去。直接存取像圖書館的閉架書庫你先告訴管理員你要哪一排定位到區(qū)域然后管理員在那排里幫你找區(qū)域內(nèi)順序或直接訪問。相聯(lián)存取像你問有沒有講存儲(chǔ)器分類的書管理員按內(nèi)容主題幫你檢索而不是按書架編號(hào)找。這個(gè)類比能幫你快速判斷題目里的設(shè)備屬于哪種方式。但考試不會(huì)這么直白它會(huì)用具體設(shè)備來考。比如磁盤屬于哪種存取方式——答案是直接存取因?yàn)榇疟P要先尋道定位到磁道然后在磁道上旋轉(zhuǎn)等待扇區(qū)尋道時(shí)間與磁頭當(dāng)前位置有關(guān)但定位到磁道后扇區(qū)訪問是直接的。再比如磁帶屬于哪種存取方式——順序存取因?yàn)榇艓П仨殢念^轉(zhuǎn)到尾。3.2 存取方式與存取周期的計(jì)算關(guān)聯(lián)軟考中級(jí)和高級(jí)科目里存取方式經(jīng)常和存取周期計(jì)算結(jié)合出題。比如給一個(gè)磁盤的參數(shù)平均尋道時(shí)間8ms旋轉(zhuǎn)速度7200rpm每磁道扇區(qū)數(shù)讓你算平均存取時(shí)間。這類題的核心公式是平均存取時(shí)間 平均尋道時(shí)間 平均旋轉(zhuǎn)延遲 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。其中平均旋轉(zhuǎn)延遲 60 / (2 × 轉(zhuǎn)速)單位換算要小心。我拿一個(gè)具體數(shù)字走一遍。轉(zhuǎn)速7200rpm即每分鐘7200轉(zhuǎn)每轉(zhuǎn)耗時(shí)60/7200秒 8.33ms。平均旋轉(zhuǎn)延遲是半圈的時(shí)間即4.17ms。如果平均尋道時(shí)間8ms傳輸時(shí)間忽略不計(jì)平均存取時(shí)間就是8 4.17 ≈ 12.17ms。這個(gè)計(jì)算過程在軟考里屬于送分題但前提是你得先判斷出磁盤是直接存取設(shè)備才能套用這個(gè)公式。如果你把磁盤誤判成隨機(jī)存取就會(huì)覺得存取時(shí)間應(yīng)該和位置無關(guān)公式就用錯(cuò)了。提示軟考計(jì)算題里凡是涉及平均尋道時(shí)間旋轉(zhuǎn)延遲的一定是磁盤類直接存取設(shè)備?？吹巾樞蜃x寫從頭到尾的描述基本是磁帶類順序存取設(shè)備。這兩個(gè)關(guān)鍵詞可以作為快速判據(jù)。3.3 相聯(lián)存儲(chǔ)器的特殊地位相聯(lián)存儲(chǔ)器在軟考里出現(xiàn)頻率不高但一旦出現(xiàn)就是區(qū)分度題。它的特點(diǎn)是按內(nèi)容訪問而不是按地址訪問。你給它一個(gè)內(nèi)容特征它并行比較所有存儲(chǔ)單元返回匹配的單元。這種特性決定了它適合做快表TLB和Cache的標(biāo)記比較。為什么TLB用相聯(lián)存儲(chǔ)器因?yàn)轫摫聿樵冃枰鶕?jù)虛擬頁號(hào)快速找到對(duì)應(yīng)的物理頁框號(hào)如果按地址逐條查頁表速度太慢。相聯(lián)存儲(chǔ)器可以并行比較所有表項(xiàng)一次就能命中。這個(gè)設(shè)計(jì)選擇背后的邏輯是用硬件并行性換時(shí)間和Cache用SRAM替代DRAM是同一個(gè)思路——在關(guān)鍵路徑上不惜成本。軟考里相聯(lián)存儲(chǔ)器的考法通常是概念判斷比如按內(nèi)容存取的存儲(chǔ)器是哪種或者結(jié)合Cache的地址映射方式考。你只需要記住相聯(lián) 按內(nèi)容訪問 并行比較這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系基本就能應(yīng)付。4. 按信息易失性分類RAM與ROM的邊界到底在哪4.1 易失性存儲(chǔ)器的細(xì)分DRAM與SRAM按信息易失性分存儲(chǔ)器就兩大類易失性斷電后數(shù)據(jù)丟失和非易失性斷電后數(shù)據(jù)保留。易失性存儲(chǔ)器的代表是RAM但RAM內(nèi)部還要再分DRAM和SRAM這個(gè)細(xì)分是軟考的高頻考點(diǎn)。DRAM用電容存儲(chǔ)電荷來表示信息電容會(huì)漏電所以需要定期刷新。刷新的本質(zhì)是讀出再寫回這會(huì)占用存取周期。DRAM的優(yōu)點(diǎn)是集成度高、單位容量成本低適合做大容量主存。缺點(diǎn)是速度相對(duì)慢且需要刷新電路。你電腦里的內(nèi)存條就是DRAM。SRAM用觸發(fā)器存儲(chǔ)信息不需要刷新速度快但集成度低、成本高。它適合做Cache因?yàn)镃ache要求高速訪問容量小一點(diǎn)可以接受。CPU內(nèi)部的L1 Cache通常就是SRAM。這個(gè)選擇的邏輯可以用一個(gè)類比來理解DRAM像一個(gè)大倉庫容量大但取貨慢適合存大量貨物SRAM像你手邊的小抽屜容量小但伸手就拿到適合放最常用的工具。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)體系的設(shè)計(jì)就是小抽屜放最常用的大倉庫放不常用的這就是存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)的思想。軟考里DRAM和SRAM的考法包括判斷某存儲(chǔ)器是DRAM還是SRAM、DRAM為什么需要刷新、SRAM為什么適合做Cache、兩者的速度與成本對(duì)比。我見過一道題問下列存儲(chǔ)器中不需要刷新的是選項(xiàng)里混了DRAM和SRAM如果你不清楚刷新是DRAM的專利就容易選錯(cuò)。4.2 非易失性存儲(chǔ)器的演進(jìn)從ROM到Flash非易失性存儲(chǔ)器以ROM為代表但ROM家族本身也在演進(jìn)。教材上通常列了MROM掩膜ROM、PROM可編程ROM、EPROM可擦除可編程ROM、EEPROM電可擦除可編程ROM、Flash Memory閃存。這個(gè)演進(jìn)線索的核心是可編程性和可擦除性的逐步增強(qiáng)。MROM出廠時(shí)數(shù)據(jù)就燒死了用戶不能改。PROM用戶可以用專用設(shè)備寫一次寫完不能改。EPROM用紫外線照射擦除擦除后可以重寫。EEPROM用電信號(hào)擦除可以按字節(jié)擦寫。Flash介于EEPROM和磁盤之間按塊擦除速度快、密度高是現(xiàn)代固態(tài)存儲(chǔ)的基礎(chǔ)。這個(gè)演進(jìn)在軟考里的考法是下列哪種ROM可以電擦除或者Flash Memory屬于哪類存儲(chǔ)器。你只需要抓住一條主線從不可編程到可編程從不可擦除到可擦除從整片擦除到按塊/按字節(jié)擦除。Flash的按塊擦除特性是它區(qū)別于EEPROM的關(guān)鍵也是它適合做大容量存儲(chǔ)的原因——塊擦除比字節(jié)擦除效率高得多。注意軟考有時(shí)候會(huì)把Flash歸到ROM大類里考有時(shí)候單獨(dú)考。判斷標(biāo)準(zhǔn)是看題目語境——如果題目在講非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器Flash算ROM家族的延伸如果題目在講固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)Flash就是獨(dú)立的一類。不要死記歸類要看題目問的是什么維度。4.3 易失性判斷的實(shí)戰(zhàn)技巧易失性判斷的題目看似簡單但出題人喜歡用斷電后數(shù)據(jù)是否丟失來包裝。我總結(jié)了一個(gè)快速判斷法看這個(gè)存儲(chǔ)器是不是工作內(nèi)存。CPU直接訪問的、用來存放當(dāng)前運(yùn)行程序和數(shù)據(jù)的基本都是易失性的Cache、主存。用來存放固件、配置、長期數(shù)據(jù)的基本都是非易失性的BIOS芯片、固態(tài)硬盤、U盤。但有一個(gè)例外要注意CMOS存儲(chǔ)器。它存放BIOS設(shè)置參數(shù)靠主板上的小電池供電保持?jǐn)?shù)據(jù)斷電后電池繼續(xù)供電所以數(shù)據(jù)不丟。但它本質(zhì)上還是RAM通常是低功耗SRAM如果電池沒電了數(shù)據(jù)就丟了。軟考里偶爾會(huì)考CMOS問它屬于易失還是非易失標(biāo)準(zhǔn)答案是靠電池供電維持屬于非易失性使用方式但物理上是易失性存儲(chǔ)器。這種題屬于偏題遇到就按有電池備份算非易失來判斷。5. 存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)分類知識(shí)的最終落腳點(diǎn)5.1 從寄存器到外存的完整層次存儲(chǔ)器分類如果只停留在分幾類的層面價(jià)值有限。軟考真正想考的是你能不能把分類知識(shí)用到存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)上。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)體系是一個(gè)金字塔寄存器 → Cache → 主存 → 外存。越往上速度越快、容量越小、成本越高越往下速度越慢、容量越大、成本越低。這個(gè)層次結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)邏輯是局部性原理。程序運(yùn)行時(shí)最近訪問過的數(shù)據(jù)和指令很可能再次被訪問時(shí)間局部性相鄰地址的數(shù)據(jù)很可能被連續(xù)訪問空間局部性。所以把最常用的數(shù)據(jù)放在最快的存儲(chǔ)器里用容量換速度用速度換成本。Cache就是利用時(shí)間局部性把主存中最近用過的數(shù)據(jù)塊復(fù)制一份到SRAM里。主存和Cache之間的映射方式直接映射、全相聯(lián)、組相聯(lián)本質(zhì)上是在命中率和硬件復(fù)雜度之間找平衡。軟考里存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)的考法非常密集。比如Cache的作用是什么——緩解CPU與主存的速度差距。虛擬存儲(chǔ)器的作用是什么——用外存擴(kuò)大主存的邏輯容量。存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)從上到下速度和容量如何變化——速度遞減、容量遞增、單位成本遞減。這些題如果孤立地背容易混但如果掛在分類→特性→用途這條線上就順了。5.2 Cache與主存的分類關(guān)聯(lián)Cache用SRAM主存用DRAM這個(gè)選擇不是隨意的。SRAM速度快但貴DRAM慢但便宜。Cache容量小幾MB到幾十MB用SRAM成本可控主存容量大幾GB到幾十GB用DRAM才能把成本壓下來。如果主存也用SRAM一臺(tái)普通電腦的內(nèi)存成本會(huì)翻好幾倍。這個(gè)取舍在軟考里經(jīng)常以為什么Cache用SRAM而主存用DRAM的形式出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)答案就是速度與成本的平衡。再往深一層Cache的替換算法LRU、FIFO、隨機(jī)也和分類知識(shí)有關(guān)。LRU基于時(shí)間局部性淘汰最久未使用的塊FIFO按進(jìn)入順序淘汰隨機(jī)替換實(shí)現(xiàn)簡單但命中率不穩(wěn)定。這些算法的選擇取決于Cache的相聯(lián)程度——全相聯(lián)Cache可以用任意替換算法直接映射Cache沒有替換問題每個(gè)主存塊只能映射到固定行。你看分類知識(shí)在這里又串起來了。5.3 虛擬存儲(chǔ)器與外存的角色虛擬存儲(chǔ)器是存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)的延伸它把外存當(dāng)作主存的后備。程序運(yùn)行時(shí)只有當(dāng)前需要的頁面調(diào)入主存其余留在外存。這個(gè)機(jī)制能成立的前提是外存是非易失性的大容量存儲(chǔ)器通常是磁盤或固態(tài)硬盤。如果外存是易失性的斷電后程序數(shù)據(jù)全丟虛擬存儲(chǔ)器就失去意義了。軟考里虛擬存儲(chǔ)器的考法包括頁表的作用、缺頁中斷的處理、頁面置換算法OPT、LRU、FIFO、Clock、有效訪問時(shí)間計(jì)算。這些內(nèi)容看起來和存儲(chǔ)器分類距離很遠(yuǎn)但底層邏輯是一致的——你得分清主存和外存的特性差異才能理解為什么要做地址映射和頁面調(diào)度。主存是易失性、隨機(jī)存取、速度快外存是非易失性、直接存取、速度慢。虛擬存儲(chǔ)器就是在兩者之間搭一座橋讓程序感覺自己有一個(gè)又大又快的存儲(chǔ)器。提示軟考高級(jí)科目如系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)師里存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)的考法會(huì)更偏設(shè)計(jì)層面比如給定命中率和訪問時(shí)間計(jì)算平均訪問時(shí)間。公式是平均訪問時(shí)間 命中率 × Cache訪問時(shí)間 (1 - 命中率) × 主存訪問時(shí)間。這個(gè)公式的前提是你知道Cache和主存是兩級(jí)串聯(lián)的隨機(jī)存取設(shè)備。分類知識(shí)在這里是公式成立的基礎(chǔ)。6. 常見錯(cuò)題與排查思路實(shí)錄6.1 分類交叉時(shí)的判斷混亂最常見的錯(cuò)題類型是一個(gè)設(shè)備同時(shí)滿足多個(gè)分類屬性讓你判斷它屬于哪一類。比如固態(tài)硬盤屬于什么存儲(chǔ)器選項(xiàng)有半導(dǎo)體存儲(chǔ)器磁表面存儲(chǔ)器光存儲(chǔ)器易失性存儲(chǔ)器。正確答案是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器但很多人會(huì)因?yàn)橛脖P兩個(gè)字選磁表面。排查思路是先看物理介質(zhì)有沒有磁性涂層、有沒有機(jī)械磁頭再看存取方式有沒有尋道過程最后看易失性。固態(tài)硬盤沒有機(jī)械部件、沒有磁性涂層用的是Flash芯片所以是半導(dǎo)體、非易失、直接存取。再比如U盤屬于什么存取方式有人選隨機(jī)存取有人選直接存取。正確答案是直接存取因?yàn)閁盤雖然可以隨機(jī)讀寫任意扇區(qū)但它的訪問粒度是塊且需要先定位到塊地址再讀寫符合直接存取的定義。隨機(jī)存取的嚴(yán)格定義是按地址隨機(jī)訪問任意存儲(chǔ)單元存取時(shí)間與位置無關(guān)U盤的塊管理和磨損均衡機(jī)制使得它的訪問時(shí)間并不完全與位置無關(guān)。這個(gè)區(qū)分在軟考里屬于細(xì)節(jié)題但確實(shí)考過。6.2 刷新與易失性的混淆另一個(gè)高頻錯(cuò)點(diǎn)是DRAM需要刷新和DRAM是易失性這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)混在一起。有人問DRAM刷新是為了防止數(shù)據(jù)丟失嗎答案是是但刷新不能改變它的易失性。刷新只是在通電狀態(tài)下維持?jǐn)?shù)據(jù)斷電后數(shù)據(jù)照樣丟。易失性是斷電后的行為刷新是通電時(shí)的維護(hù)操作兩者不是一回事。軟考里有一類題問下列措施中能防止存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)丟失的是選項(xiàng)里混入定期刷新DRAM使用SRAM使用ROM增加電池備份。正確答案要看題目問的是斷電場(chǎng)景還是通電場(chǎng)景。如果是斷電場(chǎng)景刷新沒用得用非易失性存儲(chǔ)器或電池備份如果是通電場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)保持刷新有用。這種題的關(guān)鍵是抓住斷電這個(gè)前提條件。6.3 存取周期與存取時(shí)間的區(qū)分存取時(shí)間和存取周期是兩個(gè)容易混的概念。存取時(shí)間是從發(fā)出讀/寫命令到數(shù)據(jù)穩(wěn)定輸出的時(shí)間存取周期是兩次獨(dú)立訪問之間的最小間隔通常大于存取時(shí)間因?yàn)橐舫龌謴?fù)時(shí)間。DRAM的存取周期包括刷新開銷所以比存取時(shí)間長不少。軟考里如果題目問連續(xù)讀寫時(shí)兩次操作的最小間隔考的是存取周期如果問從發(fā)出地址到數(shù)據(jù)有效的時(shí)間考的是存取時(shí)間。這個(gè)區(qū)分在計(jì)算題里很關(guān)鍵。比如給DRAM的存取時(shí)間70ns、存取周期100ns問連續(xù)讀兩個(gè)字節(jié)需要多長時(shí)間。答案是100ns第一個(gè)字節(jié)的存取時(shí)間70ns加上恢復(fù)時(shí)間第二個(gè)字節(jié)在存取周期結(jié)束后開始而不是140ns。很多人直接用存取時(shí)間乘2就錯(cuò)了。6.4 常見問題速查表問題現(xiàn)象可能原因排查思路固態(tài)硬盤被誤判為磁表面存儲(chǔ)器被硬盤二字誤導(dǎo)看有無機(jī)械部件和磁性介質(zhì)Flash芯片屬半導(dǎo)體DRAM刷新被當(dāng)成防斷電丟失混淆通電維護(hù)與斷電保持刷新只在通電時(shí)有效斷電后仍丟失U盤存取方式選成隨機(jī)存取忽略塊訪問和定位過程直接存取 先定位區(qū)域再訪問隨機(jī)存取 位置無關(guān)Cache用SRAM的原因答成速度快只答了一半完整答案速度快且成本可接受主存用DRAM是容量成本考慮存取周期與存取時(shí)間混用未區(qū)分恢復(fù)時(shí)間存取周期 ≥ 存取時(shí)間連續(xù)訪問看周期CMOS易失性判斷錯(cuò)誤忽略電池備份有電池供電維持按非易失性使用方式判斷7. 復(fù)習(xí)策略與實(shí)操建議7.1 用分類樹代替死記硬背我自己的復(fù)習(xí)方法是畫一棵分類樹根節(jié)點(diǎn)是存儲(chǔ)器第一層分三個(gè)維度介質(zhì)、存取方式、易失性。每個(gè)維度往下掛具體類型每個(gè)類型再掛典型設(shè)備和特性。畫完之后拿一張白紙默寫寫不出來的地方就是薄弱點(diǎn)。這個(gè)方法比反復(fù)看教材有效因?yàn)槟瑢懕浦阒鲃?dòng)回憶而不是被動(dòng)識(shí)別。默寫的時(shí)候重點(diǎn)檢查交叉點(diǎn)。比如半導(dǎo)體 直接存取 非易失對(duì)應(yīng)什么設(shè)備答案是FlashU盤、固態(tài)硬盤。半導(dǎo)體 隨機(jī)存取 易失對(duì)應(yīng)什么DRAM和SRAM。這些交叉點(diǎn)就是選擇題的題眼。你把交叉表默熟考場(chǎng)上看到任何組合都能快速反應(yīng)。7.2 結(jié)合真題反向定位知識(shí)點(diǎn)軟考真題是最好的復(fù)習(xí)材料但用法有講究。不要做完對(duì)答案就完事要反向定位——這道題考的是分類樹上的哪個(gè)節(jié)點(diǎn)如果錯(cuò)了是哪個(gè)維度的判斷出了問題比如一道題問相聯(lián)存儲(chǔ)器按什么方式訪問你錯(cuò)了說明存取方式這個(gè)維度下的相聯(lián)存取節(jié)點(diǎn)沒掌握。定位到節(jié)點(diǎn)之后回到教材把那個(gè)節(jié)點(diǎn)的定義和例子重新過一遍再找兩道同類題驗(yàn)證。我建議把近五年的真題里涉及存儲(chǔ)器分類的題目全部挑出來按分類維度歸類。你會(huì)發(fā)現(xiàn)出題人的偏好很集中存取方式和易失性的交叉考得最多介質(zhì)分類次之相聯(lián)存儲(chǔ)器偶爾出現(xiàn)。按這個(gè)分布分配復(fù)習(xí)時(shí)間性價(jià)比最高。7.3 計(jì)算題的參數(shù)代入習(xí)慣存儲(chǔ)相關(guān)的計(jì)算題我養(yǎng)成了一個(gè)習(xí)慣先把已知參數(shù)列成表單位統(tǒng)一再代公式。比如磁盤題先把轉(zhuǎn)速換算成每秒轉(zhuǎn)數(shù)把尋道時(shí)間單位統(tǒng)一成ms把傳輸速率換算成每扇區(qū)時(shí)間。單位不統(tǒng)一是計(jì)算題最大的坑軟考里經(jīng)常用rpm、ms、MB/s混著給你不換算直接代公式結(jié)果差幾個(gè)數(shù)量級(jí)。另一個(gè)習(xí)慣是畫時(shí)間軸。平均存取時(shí)間 尋道 旋轉(zhuǎn)延遲 傳輸這三段在時(shí)間軸上是串行的畫出來就不會(huì)漏項(xiàng)。Cache平均訪問時(shí)間 命中時(shí)間 缺失率 × 缺失代價(jià)這個(gè)公式畫成樹形圖更直觀命中走左邊短路徑缺失走右邊長路徑按概率加權(quán)。這些圖不用畫得多漂亮草稿紙上幾筆就行但能幫你理清邏輯。注意軟考計(jì)算題里如果題目給了數(shù)據(jù)傳輸率但沒給傳輸時(shí)間記得用塊大小 / 傳輸率算傳輸時(shí)間。塊大小通常以字節(jié)或扇區(qū)為單位傳輸率以MB/s或b/s為單位換算時(shí)注意1字節(jié)8比特1MB1024KB還是1000KB要看題目約定軟考通常按1024算。7.4 考前一周的沖刺清單考前一周不要再鋪新內(nèi)容把分類樹默寫三遍交叉表默寫兩遍真題錯(cuò)題過一遍。重點(diǎn)盯住這幾個(gè)高頻點(diǎn)DRAM與SRAM的區(qū)別及用途、固態(tài)硬盤的歸類、存取方式的四種類型及典型設(shè)備、存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)的順序和設(shè)計(jì)依據(jù)、Cache平均訪問時(shí)間公式。這幾個(gè)點(diǎn)覆蓋了存儲(chǔ)器分類相關(guān)題目的八成以上。如果時(shí)間還有富余把虛擬存儲(chǔ)器的頁面置換算法過一遍重點(diǎn)理解LRU和FIFO的區(qū)別以及缺頁率對(duì)有效訪問時(shí)間的影響。這部分內(nèi)容和分類知識(shí)是上下游關(guān)系——你先得知道主存和外存的特性差異才能理解為什么要做頁面調(diào)度。把這條線串起來存儲(chǔ)器分類就不再是孤立的知識(shí)點(diǎn)而是整個(gè)存儲(chǔ)體系的地基。我個(gè)人在實(shí)際復(fù)習(xí)和帶人備考中的體會(huì)是存儲(chǔ)器分類這種看起來是背誦題的知識(shí)點(diǎn)恰恰最需要理解。你理解得越深背得越少做題越穩(wěn)。那些靠死記硬背撐過去的考生遇到交叉判斷題就露餡而把分類邏輯吃透的人哪怕忘了某個(gè)具體名詞也能從特性反推出答案。這個(gè)差距在軟考這種注重綜合應(yīng)用的考試?yán)锿褪羌案衽c不及格的分界線。