计算机组成原理第7章-练习题.ppt

第7章 习题课1.主存和CPU之间增加高速缓冲存储器的目的是_。A解决CPU和主存之间的速度匹配问题；B扩大主存容量；C既扩大主存容量，又提高了存取速度；D扩大辅存容量。答案：A2.(2012年考研题)假设某计算机按字编址,Cache有4个行,Cache和主存之间交换的块大小为l个字。若Cache的内容初始为空,采用2路组相联映射方式和LRU替换算法,当访问的主存地址依次为0,4,8,2,0,6,8,6,4,8时,命中Cache的次数是：A、1 B、2 C、3 D、4答案：C3.在采用两级Cache的存储系统中，假设Hc1、Hc2分别表示第1级Cache和第2级Cache的命中率，Tc1、Tc2分别表示第1级Cache和第2级Cache的访问时间，Tm1表示第1级Cache不命中而需增加的访问时间，Tm2为存储器的访问时间，请问两级Cache的存储系统的平均访问时间T为多少？CPU内内的寄存器的寄存器L1 CacheL2 Cache内部存储器（内存）内部存储器（内存）外部存储器（外存）外部存储器（外存）多多层层次次Cache存存储器器3.参考答案：平均访问时间T为：（不考虑cache判断失效的时间）T=Hc1Tc1+(1-Hc1)Tm1 (1)Tm1=Hc2Tc2+(1-Hc2)Tm2 (2)所以把(2)代入(1)式，得到T即可！4.P180-习题7.3 4.P180-习题7.3 参考答案：若有若有cache的平均访问时间：的平均访问时间：(10ns*0.98+(10+100)*0.02)+(10ns*0.95+(10+100)*0.05)*1/5=12ns+3ns=15ns 若无若无cache的平均访问时间的平均访问时间:100*1+100*1/5=120ns所以速度提高：所以速度提高：120ns/15ns=8倍倍5.P180-习题7.4 5.P180-习题习题7.4 参考答案参考答案：(10ns*0.98+(10+100)*0.02)=12ns 无无cache的平均访问时间的平均访问时间:100*1+100*1/5=120ns 所以，速度提高：所以，速度提高：120ns/12ns=10倍倍6.P180-习题7.5 注意：此题第二问，课本后答案有问题！注意：此题第二问，课本后答案有问题！注意：此题第二问，课本后答案有问题！注意：此题第二问，课本后答案有问题！6.P260-习题习题7.5 参考答案参考答案：9732 （1）因为因为2M=221,所以主存地址为所以主存地址为21位；每个字位；每个字块有块有8=23个字，每个字有个字，每个字有32(=4B)位，所以块内地位，所以块内地址为址为3位，字节为位，字节为2位。位。16KB/4*32B=27,所以所以c=7 主存字块标记主存字块标记 组地址组地址 块内地址块内地址 字节字节 t+r c-r b 6.P180-习题习题7.5 参考答案参考答案：0123字节编号431块块块块0 0326364块块块块1 19596块块块块2 2128127块块块块3 3组号01227-1块块0块块1块块2块块3块块4块块5块块6块块7块块8块块9块块10块块11403块块块块12124150123字节编号431块块块块0 0326364块块块块1 19596块块块块2 2128127块块块块3 3组号01227-1块块0块块1块块2块块3块块4块块5块块6块块7块块8块块9块块10块块11403块块块块1212第二问第二问第二问第二问读101个字，占101/8=13个块，而Cache有16KB/32B=512个块，即使4路组相联，也要512/4=128个组（每组4块），因此不存在冲突和替换的问题。也就是每个块只在第一次读时缺失，共缺失13次。命中率命中率命中率命中率为（10111-13）/（10111）=98.83%只有读第0个字、第8个字、第16个字.第96个字时不命中4157.2010年考研题年考研题 注意：行也就是块，即块大小为注意：行也就是块，即块大小为64字节字节注意：程序注意：程序A-行优先访问，程序行优先访问，程序B-列优先访问。列优先访问。7.2010年考研题年考研题（续）（续）7.20107.2010年考研题年考研题年考研题年考研题 7.20107.2010年考研题年考研题年考研题年考研题 15/16=0.93751)主存容量256MB，按字节寻址的地址位数应为28位，数据Cache分为8行（用3位地址），每行64B（用6位地址），因此Cache中每个字块的Tag字段的位数应是28-9=19位，还要使用一个有效位，二者合计为20位；因此数据Cache的总容量应为：64B8+(20/88)B=532B2)数组a在主存的存放位置及其与Cache之间的映射关系如下图所示。数组A031所在的主存块对应的Cache行号是：（320+314）div 64=6，数组A11所在主存块对应的Cache行号：(320+2564+14)div 64)mod 8=5。所以a031所在主存块映射到Cache第6行，a11所在主存块映射到Cache第5行。7.20107.2010年考研题年考研题年考研题年考研题(具体解释)3)编译时i,j,sum均分配在寄存器中，故数据访问命中率仅考虑数组a的情况。这个程序的特点是数组中的每一个int 类型的数据只被使用一次。数组A按行优先存放，数据Cache正好放下数组半行中的全部数据，即数据的存储顺序与使用次序有更高的吻合度，每个字块存16个int类型的数据，访问每个字块中头一个字不会命中，但接下来的15个字都会命中，访问全部字块都符合这一规律，命中率是15/16，即程序A的数据访问命中率为93.75%；程而程序B是按照数组的列执行外层循环，在内层循环过程中，将连续访问不同行的同一列的数据，不同行的同一列数据使用的是同一个Cache单元，每次都不会命中，命中率是0，程序执行特别慢。根据上述计算出的命中率，得出程序B每次取数都要访问主存，所以程序A的执行比程序B快得多。7.20107.2010年考研题年考研题年考研题年考研题(具体解释)补充题补充题补充题补充题1 1：补充题补充题补充题补充题1 1：补充题补充题补充题补充题2 2：补充题补充题补充题补充题2 2：8.2010年考研题年考研题 下列选项中，不会引起指令流水线阻塞的是A数据旁路（转发）B数据相关C条件转移D资源冲突答案：A9.2010年考研题年考研题 下列命中组合情况中，一次访存过程中不可能发生的是ATLB未命中、Cache未命中、Page未命中BTLB未命中、Cache命中、Page命中CTLB命中、Cache未命中、Page命中DTLB命中、Cache命中、Page未命中答案：D10.2011年考研题年考研题 10.2011年考研题年考研题 10.2011年考研题年考研题 11.