1. 一个具有快表的分页存储系统。访问一次内存需要100纳秒,访问一次快表需要20纳
设命中率为x
则120=100x+（100+180*2）(1-x)
x=94.4%
应该对哈~~
2. 内存管理
在一段时间内，程序的执行仅限于某个部分，相应地，它所访问的存储空间也局限于某个区域。
局部性原理的 分类 ：
将编译后的目标模块装配成一个可执行程序。
可执行程序以 二进制可执行文件 的形式存储在磁盘上。
链接程序的 任务 ：
程序的链接，可划分为：
重定位 ：将逻辑地址（相对地址）转换为物理地址（绝对地址）的过程。
物理地址 = 逻辑地址 + 程序在内存中的起始地址
程序的装入，可划分为：
任何时刻主存储器 最多只有一个作业 。
每个分区 大小固定不变 ：分区大小相等、分区大小不等。
每个分区可以且 仅可以装入一个作业 。
使用 下限寄存器 和 上限寄存器 来保存当前作业的起始位置和结束位置。
使用 固定分区说明表 区分各分区的状态。
分区 大小不是预先固定的 ，而是按作业（进程）的实际需求来划分的。
分区 个数也不是预先固定的 ，而是由装入的作业数决定的。
使用 空闲分区表 说明空闲分区的位置。
使用 空闲分区链 说明空闲分区的位置。
首次适应算法的 过程 ：
外部碎片：空闲内存 没有在 分配的 进程 中。
内部碎片：空闲内存 在 分配的 进程 中。
从 上次找到的 空闲分区的 下一个 空闲分区开始查找。
优点：空闲区分布均匀、查找开销较小。
缺点：缺乏大空闲区。
最佳适应算法的 过程 ：
优点：提高内存利用率。
注意点：每次在进行空闲区的修改前，需要先进行 分区大小递增 的排序。
页 ：将一个 进程 的 逻辑地址空间 分成若干个 大小相等 的 片 。
页框 ：将 物理内存空间 分成与页大小相同的若干个 存储块 。
分页存储 ：将进程的若干 页 分别装入多个 可以不相邻 的 页框 中。
页内碎片 ：进程 最后一页 一般装不满一个页框，形成 页内碎片 。
页表 ：记录描述页的各种数据，实现从 页号 到 页框号 的映射。
注意： 页内偏移量 的单位是 字节 。
分页地址变换指是： 逻辑地址 通过 地址变换机构 变换为 物理地址 。
分页地址变换的 过程 ：
操作系统在修改或装入页表寄存器的值时，使用的是 特权级 指令。
页大小：512B ~ 4KB，目前的计算机系统中，大多选择 4KB 大小的页。
页大小的 选择因素 ：
快表也称为“转换后援缓冲”，是为了提高CPU访问速度而采用的专用缓存，用来存放 最近被访问过的页表项 。
英文缩写：TLB。
组成： 键和值 。
在TLB中找到某一个页号对应的页表项的百分比称为 TLB命中率 。
当 能 在TLB中找到所需要的页表项时：
有效访问时间 = 一次访问TLB 的时间 + 一次访问内存 的时间（访问内存读写数据或指令）
当 不能 在TLB中找到所需要的页表项时：
有效访问时间 = 一次访问TLB 的时间 + 两次访问内存 的时间（一次访问内存页表，一次访问内存读写数据或指令）
将页表再分页，形成两级或多级页表，将页表离散地存放在物理内存中。
在进程切换时，要运行的进程的页目录表歧视地址被写入 页表寄存器 。
在二级分页系统中，为页表再建立一个页目录表的目的是为了能在地址映射时得到页表在物理内存中的地址，在页目录表的表项中存放了每一个 页表 在物理内存中所在的 页框号 。
虚拟存储器 ：是指具有 请求调入功能 和 置换功能 ，能 从逻辑上对内存容量进行扩充 的一种存储系统。
请求调入 ：就是说，先将进程一部分装入内存，其余的部分什么时候需要，什么时候请求系统装入。
置换 ：如果请求调入时，没有足够的内存，则由操作系统选择一部分内存中的进程内容移到外存，以腾出空间把当前需要装入的内存调入。
为了实现请求分页，需要：
保证进程正常运行的所需要的最小页框数。
最小页框数与进程的大小没有关系，它与计算机的 硬件结构 有关，取决于 指令的格式、功能和寻址方式 。
内存不够时，从进程本身选择淘汰页，还是从系统中所有进程中选择？：
采用什么样的算法为不同进程分配页框？：
常用的两种 置换策略 ： 局部置换 和 全局置换 。
从分配给进程的页框数量上看，常使用的两种 分配策略 ： 固定分配 和 可变分配 。
用新调入的页替换 最长时间没有访问 的页面。
找到 未来最晚被访问 的那个页换出。
，P为缺页率。
有效访问时间与缺页率成 正比 ，缺页率越高，有效访问时间越长，访问效率越低。
工作集 ：某段时间间隔里，进程实际要访问的页的集合。
引入工作集的 目的 ：降低缺页率，提高访问内存效率。
抖动 ：运行进程的大部分时间都用于页的换入换出，几乎不能完成任何有效果工作的状态。
抖动的 产生原因 ：
抖动的 预防方法 ：
在分段存储管理的系统中，程序使用 二维 的逻辑地址，一个数用来表示 段 ，另一个数用来表示 段内偏移量 。
引入分段的 目的 ：
引入分段的 优点 ：
进程的地址空间被划分成 若干个段 。
每个段定义了一组逻辑信息，每个段的大小由相应的逻辑信息组的长度确定， 段的大小不一样 ，每个段的逻辑地址从0开始，采用一段 连续的地址空间 。
系统为每个段分配一个 连续的物理内存区域 ，各个 不同的段可以离散 地放入物理内存不同的区域。
系统为 每个进程建立一张段表 ，段表的每一个表项记录的信息包括： 段号、段长和该段的基址 ，段表存放在内存中。
分段的 逻辑地址结构 ：
段表是由操作系统维护的用于支持分段存储管理 地址映射 的数据结构。
每个进程有一个段表，段表由段表项构成。每个段表项包括： 段号、段长（段的大小）和该段的基址（段的起始地址） 。
若已知逻辑单元的地址为 S:D （段号:段内偏移量），求相应物理地址的步骤如下：
相同点 ：分页和分段都属于 离散 分配方式，都要通过数据结构与硬件的配合来实现 逻辑地址到物理地址 的映射。
不同点 ：
将用户进程的逻辑空间 先划分为若干个段 ， 每个段再划分成若干个页 。
进程以页为单位在物理内存中 离散 存放，每个段中被离散存放的页具有 逻辑相关性 。
为了实现地址映射，操作系统为 每个进程建立一个段表 ，再为 每个段建立一个页表 。
进程段表的段表项组成：
满足以下条件的两个块称为 伙伴 ：
3. 假定一个将页表放在内存的分页系统，如果一次内存访问用200ns，访问一页内存需要多少时间
访问一页内存的时间为：200ns+200ns=400ns
4. c语言访问内存冲突，这该怎么办啊
、C中内存分为四个区
栈：用来存放函数的形参和函数内的局部变量。由编译器分配空间，在函数执行完后由编译器自动释放。
堆：用来存放由动态分配函数（如malloc）分配的空间。是由程序员自己手动分配的，并且必须由程序员使用free释放。如果忘记用free释放，会导致所分配的空间一直占着不放，导致内存泄露。
全局局：用来存放全局变量和静态变量。存在于程序的整个运行期间，是由编译器分配和释放的。
文字常量区：例如char *c = “123456”；则”123456”为文字常量，存放于文字常量区。也由编译器控制分配和释放。
程序代码区：用来存放程序的二进制代码。
例子(一)
int a = 0; //全局区
void main()
{
int b; //栈
char s[] = abc; //s在栈,abc在文字常量区
char *p1,*p2; //栈
char *p3 = 123456; //123456在常量区，p3在栈上
static int c =0; //全局区
p1 = (char *)malloc(10); //p1在栈，分配的10字节在堆
p2 = (char *)malloc(20); //p2在栈，分配的20字节在堆
strcpy(p1, 123456); //123456放在常量区
}
例子(二)
//返回char型指针
char *f()
{
//s数组存放于栈上
char s[4] = {'1','2','3','0'};
return s; //返回s数组的地址，但程序运行完s数组就被释放了
}
void main()
{
char *s;
s = f();
printf (%s, s); //打印出来乱码。因为s所指向地址已经没有数据
}
2、动态分配释放内存
用malloc动态分配内存后一定要判断一下分配是否成功，判断指针的值是否为NULL。
内存分配成功后要对内存单元进行初始化。
内存分配成功且初始化后使用时别越界了。
内存使用完后要用free（p）释放，注意，释放后，p的值是不会变的，仍然是一个地址值，仍然指向那块内存区，只是这块内存区的值变成垃圾了。为了防止后面继续使用这块内存，应在free(p)后，立即p=NULL，这样后面如果要使用，判断p是否为NULL时就会判断出来。
NO.1
void GetMemory(char *p)
{
p = (char *)malloc(100);
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
GetMemory(str);
strcpy(str,hello world);
printf(str);
}
请问运行Test函数后会是什么样的结果？
NO.2
char *GetMemory(void)
{
char p[] = hello world;
retrun p;
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);
}
问题同NO.1
NO.3
void GetMemory2(char **p, int num)
{
*p = (char *)malloc(num);
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
GetMemory(&str,100);
strcpy(str,hello);
printf(str);
}
问题同NO.1
NO.4
void Test(void)
{
char *str = (char *)malloc(100);
strcpy(str,hello);
free(str);
if(str != NULL)
{
strcpy(str,world);
printf(str);
}
}
问题同NO.1
我对以上问题的分析：
NO.1：程序首先申请一个char类型的指针str,并把str指向NULL（即str里存的是NULL的地址，*str为NULL中的值为0），调用函数的过程中做了如下动作：1申请一个char 类型的指针p，2把str的内容到了p里（这是参数传递过程中系统所做的）,3为p指针申请了100个空间，4返回Test函数．最后程序把字符串hello world拷贝到str指向的内存空间里．到这里错误出现了！str的空间始终为NULL而并没有实际的空间．深刻理解函数调用的第2步，将不难发现问题所在！（建议：画图理解）
NO.2：程序首先申请一个char类型的指针str,并把str指向NULL．调用函数的过程中做了如下动作：1申请一数组p[]并将其赋值为hello world(数组的空间大小为12)，2返回数组名p付给str指针（即返回了数组的首地址）．那么这样就可以打印出字符串＂hello world＂了么？当然是不能的！因为在函数调用的时候漏掉了最后一步．也就是在第2步return数组名后，函数调用还要进行一步操作，也就是释放内存空间．当一个函数被调用结束后它会释放掉它里面所有的变量所占用的空间．所以数组空间被释放掉了，也就是说str所指向的内容将不确定是什么东西．
NO.3：正确答案为可以打印出hello．但内存泄漏了！
NO.4：申请空间，拷贝字符串，释放空间．前三步操作都没有任何问题．到if语句里的判断条件开始出错了，因为一个指针被释放之后其内容并不是NULL，而是一个不确定的值．所以if语句永远都不能被执行．这也是着名的＂野＂指针问题．所以我们在编写程序释放一个指针之后一定要人为的将指针付成NULL．这样就会避免出现＂野＂指针的出现．有人说＂野＂指针很可怕，会带来意想不到的错误．
C语言内存对齐
C99规定int、unsigned int和bool可以作为位域类型，但编译器几乎都对此作了扩展，允许其它类型类型的存在。
使用位域的主要目的是压缩存储，其大致规则为：
1) 如果相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于类型的sizeof大小，则后面的字段将紧邻前一个字段存储，直到不能容纳为止；
2) 如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和大于类型的sizeof大小，则后面的字段将从新的存储单元开始，其偏移量为其类型大小的整数倍；
3) 如果相邻的位域字段的类型不同，则各编译器的具体实现有差异，VC6采取不压缩方式，Dev-C++采取压缩方式；
4) 如果位域字段之间穿插着非位域字段，则不进行压缩；
5) 整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。
还是让我们来看看例子。
示例1：
struct BF1
{
char f1 : 3;
char f2 : 4;
char f3 : 5;
};
其内存布局为：
|_f1__|__f2__|_|____f3___|____|
|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|
0 3 7 8 1316
位域类型为char，第1个字节仅能容纳下f1和f2，所以f2被压缩到第1个字节中，而f3只能从下一个字节开始。因此sizeof(BF1)的结果为2。
示例2：
struct BF2
{
char f1 : 3;
short f2 : 4;
char f3 : 5;
};
由于相邻位域类型不同，在VC6中其sizeof为6，在Dev-C++中为2。
示例3：
struct BF3
{
char f1 : 3;
char f2;
char f3 : 5;
};
什么是内存对齐
考虑下面的结构：
struct foo
{
char c1;
short s;
char c2;
int i;
};
假设这个结构的成员在内存中是紧凑排列的，假设c1的地址是0，那么s的地址就应该是1，c2的地址就是3，i的地址就是4。也就是
c1 00000000, s 00000001, c2 00000003, i 00000004。
可是，我们在Visual c/c++ 6中写一个简单的程序：
struct foo a;
printf("c1 %p, s %p, c2 %p, i %p/n",
(unsigned int)(void*)&a.c1 - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.s - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.c2 - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.i - (unsigned int)(void*)&a);
运行，输出：
c1 00000000, s 00000002, c2 00000004, i 00000008。
为什么会这样？这就是内存对齐而导致的问题。
为什么会有内存对齐
以下内容节选自《Intel Architecture 32 Manual》。
字，双字，和四字在自然边界上不需要在内存中对齐。（对字，双字，和四字来说，自然边界分别是偶数地址，可以被4整除的地址，和可以被8整除的地址。）
无论如何，为了提高程序的性能，数据结构（尤其是栈）应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；然而，对齐的内存访问仅需要一次访问。
一个字或双字操作数跨越了4字节边界，或者一个四字操作数跨越了8字节边界，被认为是未对齐的，从而需要两次总线周期来访问内存。一个字起始地址是奇数但却没有跨越字边界被认为是对齐的，能够在一个总线周期中被访问。
某些操作双四字的指令需要内存操作数在自然边界上对齐。如果操作数没有对齐，这些指令将会产生一个通用保护异常（#GP）。双四字的自然边界是能够被16整除的地址。其他的操作双四字的指令允许未对齐的访问（不会产生通用保护异常），然而，需要额外的内存总线周期来访问内存中未对齐的数据。
编译器对内存对齐的处理
缺省情况下，c/c++编译器默认将结构、栈中的成员数据进行内存对齐。因此，上面的程序输出就变成了：
c1 00000000, s 00000002, c2 00000004, i 00000008。
编译器将未对齐的成员向后移，将每一个都成员对齐到自然边界上，从而也导致了整个结构的尺寸变大。尽管会牺牲一点空间（成员之间有空洞），但提高了性能。
也正是这个原因，我们不可以断言sizeof(foo) == 8。在这个例子中，sizeof(foo) == 12。
如何避免内存对齐的影响
那么，能不能既达到提高性能的目的，又能节约一点空间呢？有一点小技巧可以使用。比如我们可以将上面的结构改成：
struct bar
{
char c1;
char c2;
short s;
int i;
};
这样一来，每个成员都对齐在其自然边界上，从而避免了编译器自动对齐。在这个例子中，sizeof(bar) == 8。
这个技巧有一个重要的作用，尤其是这个结构作为API的一部分提供给第三方开发使用的时候。第三方开发者可能将编译器的默认对齐选项改变，从而造成这个结构在你的发行的DLL中使用某种对齐方式，而在第三方开发者哪里却使用另外一种对齐方式。这将会导致重大问题。
比如，foo结构，我们的DLL使用默认对齐选项，对齐为
c1 00000000, s 00000002, c2 00000004, i 00000008，同时sizeof(foo) == 12。
而第三方将对齐选项关闭，导致
c1 00000000, s 00000001, c2 00000003, i 00000004，同时sizeof(foo) == 8。
如何使用c/c++中的对齐选项
vc6中的编译选项有 /Zp[1|2|4|8|16] ，/Zp1表示以1字节边界对齐，相应的，/Zpn表示以n字节边界对齐。n字节边界对齐的意思是说，一个成员的地址必须安排在成员的尺寸的整数倍地址上或者是n的整数倍地址上，取它们中的最小值。也就是：
min ( sizeof ( member ), n)
实际上，1字节边界对齐也就表示了结构成员之间没有空洞。
/Zpn选项是应用于整个工程的，影响所有的参与编译的结构。
要使用这个选项，可以在vc6中打开工程属性页，c/c++页，选择Code Generation分类，在Struct member alignment可以选择。
要专门针对某些结构定义使用对齐选项，可以使用#pragma pack编译指令。指令语法如下：
#pragma pack( [ show ] | [ push | pop ] [, identifier ] , n )
意义和/Zpn选项相同。比如：
#pragma pack(1)
struct foo_pack
{
char c1;
short s;
char c2;
int i;
};
#pragma pack()
栈内存对齐
我们可以观察到，在vc6中栈的对齐方式不受结构成员对齐选项的影响。（本来就是两码事）。它总是保持对齐，而且对齐在4字节边界上。
验证代码
#include <stdio.h>
struct foo
{
char c1;
short s;
char c2;
int i;
};
struct bar
{
char c1;
char c2;
short s;
int i;
};
#pragma pack(1)
struct foo_pack
{
char c1;
short s;
char c2;
int i;
};
#pragma pack()
int main(int argc, char* argv[])
{
char c1;
short s;
char c2;
int i;
struct foo a;
struct bar b;
struct foo_pack p;
printf("stack c1 %p, s %p, c2 %p, i %p/n",
(unsigned int)(void*)&c1 - (unsigned int)(void*)&i,
(unsigned int)(void*)&s - (unsigned int)(void*)&i,
(unsigned int)(void*)&c2 - (unsigned int)(void*)&i,
(unsigned int)(void*)&i - (unsigned int)(void*)&i);
printf("struct foo c1 %p, s %p, c2 %p, i %p/n",
(unsigned int)(void*)&a.c1 - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.s - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.c2 - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.i - (unsigned int)(void*)&a);
printf("struct bar c1 %p, c2 %p, s %p, i %p/n",
(unsigned int)(void*)&b.c1 - (unsigned int)(void*)&b,
(unsigned int)(void*)&b.c2 - (unsigned int)(void*)&b,
(unsigned int)(void*)&b.s - (unsigned int)(void*)&b,
(unsigned int)(void*)&b.i - (unsigned int)(void*)&b);
printf("struct foo_pack c1 %p, s %p, c2 %p, i %p/n",
(unsigned int)(void*)&p.c1 - (unsigned int)(void*)&p,
(unsigned int)(void*)&p.s - (unsigned int)(void*)&p,
(unsigned int)(void*)&p.c2 - (unsigned int)(void*)&p,
(unsigned int)(void*)&p.i - (unsigned int)(void*)&p);
printf("sizeof foo is %d/n", sizeof(foo));
printf("sizeof bar is %d/n", sizeof(bar));
printf("sizeof foo_pack is %d/n", sizeof(foo_pack));
return 0;
}
5. 案例分析一： 假定CPU的主频是500MHz。硬盘采用DMA方式进行数据传送，其
案例一：
在DMA方式下，每秒进行DMA操作为： 5MB/5000B=5×10 6 /5000=1×10 3 次 因为DMA预处理和后处理的总开销为500个时钟周期，所以1秒之内用于DMA操作的时钟周期数为： 500×1×10 3 =5×10 5
案例分析二：
（1）页面大小为4KB=212 ，则得到页内位移占虚地址的低12位，页号占剩余高位。
31A2H：页号P=3，有效位为1，存在内存中。先访问快表2ns，因初始为空，不在快表中，因此，需要访问页表200ns得到页框号，合成物理地址后访问主存200ns，共计2ns+200ns+200ns=402ns。
24C2H：页号P=2，有效位为0，不存在内存中。先访问快表2ns，落空，访问页表200ns落空，进行缺页中断处理107ns，合成物理地址后访问主存200ns，共计2ns+200ns+107ns+200ns≈107ns。
36B4H：页号P=3，有效位为1，存在内存中。访问快表，因第一次访问已将该页号放入快表，因此花费2ns便可合成物理地址，访问主存200ns，共计2ns+200ns=202ns。
（2）基于上述访问序列，当访问虚地址24C2H时产生缺页中断，合法驻留集为2，必须从表中淘汰一个页面，根据题目的置换算法，应淘汰1号页面，因此24C2H的对应页框号为906H。由此可得24C2H的物理地址为9064C2H。
6. 缓存一致性
在现代的 CPU（大多数）上，所有的内存访问都需要通过层层的缓存来进行。CPU 的读 / 写（以及取指令）单元正常情况下甚至都不能直接访问内存——这是物理结构决定的；CPU 都没有管脚直接连到内存。相反，CPU 和一级缓存（L1 Cache）通讯，而一级缓存才能和内存通讯。大约二十年前，一级缓存可以直接和内存传输数据。如今，更多级别的缓存加入到设计中，一级缓存已经不能直接和内存通讯了，它和二级缓存通讯——而二级缓存才能和内存通讯。或者还可能有三级缓存。
缓存是分“段”（line）的，一个段对应一块存储空间，大小是 32、64或128字节，每个缓存段知道自己对应什么范围的物理内存地址。
当 CPU 看到一条读内存的指令时，它会把内存地址传递给一级数据缓存。一级数据缓存会检查它是否有这个内存地址对应的缓存段。如果没有，它会把整个缓存段从内存（或者从更高一级的缓存，如果有的话）中加载进来。是的，一次加载整个缓存段，这是基于这样一个假设：内存访问倾向于本地化（localized），如果我们当前需要某个地址的数据，那么很可能我们马上要访问它的邻近地址。一旦缓存段被加载到缓存中，读指令就可以正常进行读取。
如果我们只处理读操作，那么事情会很简单，因为所有级别的缓存都遵守以下规律—— 在任意时刻，任意级别缓存中的缓存段的内容，等同于它对应的内存中的内容。 。
一旦我们允许写操作，事情就变得复杂一点了。这里有两种基本的写模式：直写（write-through）和回写（write-back）。直写更简单一点：我们透过本级缓存，直接把数据写到下一级缓存（或直接到内存）中，如果对应的段被缓存了，我们同时更新缓存中的内容（甚至直接丢弃），就这么简单。这也遵守前面的定律： 缓存中的段永远和它对应的内存内容匹配。
回写模式就有点复杂了。缓存不会立即把写操作传递到下一级，而是仅修改本级缓存中的数据，并且把对应的缓存段标记为“脏”段。脏段会触发回写，也就是把里面的内容写到对应的内存或下一级缓存中。回写后，脏段又变“干净”了。当一个脏段被丢弃的时候，总是先要进行一次回写。回写所遵循的规律有点不同。 当所有的脏段被回写后，任意级别缓存中的缓存段的内容，等同于它对应的内存中的内容。
换句话说，回写模式的定律中，我们去掉了“在任意时刻”这个修饰语，代之以弱化一点的条件：要么缓存段的内容和内存一致（如果缓存段是干净的话），要么缓存段中的内容最终要回写到内存中（对于脏缓存段来说）。
只要系统只有一个 CPU 核在工作，一切都没问题。如果有多个核，每个核又都有自己的缓存，那么我们就遇到问题了，因为如果一个 CPU 缓存了某块内存，那么在其他 CPU 修改这块内存的时候，我们希望得到通知。系统的内存在各个 CPU 之间无法做到与生俱来的同步，我们需要一个大家都能遵守的方法来达到同步的目的。
缓存一致性协议有多种，但是日常处理的大多数计算机设备使用的都属于“窥探（snooping）”协议。
窥探”背后的基本思想是，所有内存传输都发生在一条共享的总线上，而所有的处理器都能看到这条总线：缓存本身是独立的，但是内存是共享资源，所有的内存访问都要经过仲裁（arbitrate）：同一个指令周期中，只有一个缓存可以读写内存。窥探协议的思想是，缓存不仅仅在做内存传输的时候才和总线打交道，而是不停地在窥探总线上发生的数据交换，跟踪其他缓存在做什么。所以当一个缓存代表它所属的处理器去读写内存时，其他处理器都会得到通知，它们以此来使自己的缓存保持同步。只要某个处理器一写内存，其他处理器马上就知道这块内存在它们自己的缓存中对应的段已经失效。
在直写模式下，这是很直接的，因为写操作一旦发生，它的效果马上会被“公布”出去。但是如果混着回写模式，就有问题了。因为有可能在写指令执行过后很久，数据才会被真正回写到物理内存中——在这段时间内，其他处理器的缓存也可能会傻乎乎地去写同一块内存地址，导致冲突。在回写模型中，简单把内存写操作的信息广播给其他处理器是不够的，我们需要做的是，在修改本地缓存之前，就要告知其他处理器。
MESI 是四种缓存段状态的首字母缩写，任何多核系统中的缓存段都处于这四种状态之一。
从CPU读写角度来说：
上图的切换解释：
缓存的一致性消息传递是要时间的，这就使其切换时会产生延迟。当一个缓存被切换状态时其他缓存收到消息完成各自的切换并且发出回应消息这么一长串的时间中CPU都会等待所有缓存响应完成。可能出现的阻塞都会导致各种各样的性能问题和稳定性问题。
比如你需要修改本地缓存中的一条信息，那么你必须将I（无效）状态通知到其他拥有该缓存数据的CPU缓存中，并且等待确认。等待确认的过程会阻塞处理器，这会降低处理器的性能。因为这个等待远远比一个指令的执行时间长的多。
为了避免这种CPU运算能力的浪费，Store Bufferes被引入使用。处理器把它想要写入到主存的值写到缓存，然后继续去处理其他事情。当所有失效确认（Invalidate Acknowledge）都接收到时，数据才会最终被提交。
执行失效也不是一个简单的操作，它需要处理器去处理。另外，存储缓存（Store Buffers）并不是无穷大的，所以处理器有时需要等待失效确认的返回。这两个操作都会使得性能大幅降低。为了应付这种情况，引入了失效队列——对于所有的收到的Invalidate请求，Invalidate Acknowlege消息必须立刻发送，Invalidate并不真正执行，而是被放在一个特殊的队列中，在方便的时候才会去执行，处理器不会发送任何消息给所处理的缓存条目，直到它处理Invalidate。
7. 一个分页表系统，页表存放在内存，如果一次内存的访问时间是200ns，引入快表，并且75%的页表引用发生在快
75％×200+25％×200×2＝250ns(因为需要先查页表判断内存具体地址再访问，随意需要访问两次)。磁盘设备在工作时以恒定速率旋转。为了读或写，磁头必须能移动到所要求的磁道上，并等待所要求的扇区的开始位置旋转到磁头下，然后再开始读或写数据。
具体讲，从一次读操作命令发出到该指令完成，将数据读入数据缓冲寄存器为止所经历的时间，存储访问时间略小于存储周期。存储访问时间和存储周期反映了主存速度的指标。
(7)假设一次内存访问扩展阅读：
磁盘存储访问时间：
磁盘设备在工作时以恒定速率旋转。为了读或写，磁头必须能移动到所要求的磁道上，并等待所要求的扇区的开始位置旋转到磁头下，然后再开始读或写数据。故可把对磁盘的访问时间分成以下三部分。
存储周期，是指对存储器进行连续两次存取操作所需要的最小时间间隔。由于有些存储器在一次存取操作后需要一定的恢复时间，所以通常存取周期大于或等于取数时间。读写周期一般与存储器的类型有关，在一定程度上体现存储器的速度。
8. 操作系统题目
两种情况。
第一种：直接在快表中找到，只需访问一次内存。所需时间为200+10ns。
第二种，快表中找不到，还得去内存中找。所需时间为，200+10+200ns。
则平均时间为=0.9*210+0.1*410=230ns
9. C++对未对齐的内存访问为什么要访问两次。讲深点。谢谢
我是这样理解的：
假设地址0x90000000-0x90000003存放int型数据，然后cpu用整型读写这个地址时，因为这个地址是32位对齐的，所以cpu直接用0x90000000访问即可，只访问一次。
假设地址0x90000002-0x90000005存放int型数据，然后cpu用整型读写这个地址时，因为这个地址不是32位对齐的，所以cpu先用0x90000000访问操作数据的高两个字节，再用0x90000004操作数据的低两位字节，需要访问两次。