内容发布更新时间 : 2024/12/26 16:06:38星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

1. CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为1900次，主存完成存取的次数为100

次，已知cache存取周期为50ns，主存存取周期为250ns，求 ⑴ cache的命中率；

⑵ cache／主存系统的效率； ⑶ 平均访问时间。 解： （1）命中率H?NC(NC?Nm)?1900/(1900?100)?0.95 （2）平均访问时间：

Ta?H?Tc?(1?H)?Tm?0.95?50ns?(1?0.95)?250ns?60ns （3）访问效率 e?Tc/Ta?50ns/60ns?100%?83.3%

2．有一个cache的容量为2K字，每块为16字，问： 。

(1)该cache可容纳多少个块?

(2)如果主存的容量是256K字，则有多少个块? (3)主存的地址有多少位? cache的地址有多少位?

(4)在直接映射方式下，主存中的第i块映射到cache中哪一个块? 解：

(1)cache的容量为2K字，每块为16字，则cache中有2048／16=128块 (2)如果主存的容量是256K字，则有256?1 024／16=16384个块。

(3)因为主存的容量是256K=218字，所以主存的地址有18位。cache的容量为2K 字，所以cache的地址有11位。 ，

(4)在直接映射方式下，主存中的第i块映射到cache中第I mod l28个块中。

4．一个虚拟存储器有8个页面，页面大小为1 024字，内存有4个页面框架，页面的内容为：

虚页号 0 1 2 3 4 5 6 7 实页号 3 1 - - 2 - 0 - （1）以下哪些虚拟地址将引起页面失效? （2）对应以下虚拟地址的主存地址是什么?

（a）0 （b）3728 （c）1023 （d）1024 （e）1025 （f）7800 （g）4096 解：题中所给地址对应的主存页面、页内地址、页面失效情况如表所示。

因为页面大小为1 024字，内存有4个页面框架，所以内存地址格式为：

11 10 9 页面 页内地址 实页面为0、页内地址0的虚拟地址所对应的主存地址是：00 0000000000=000H 实页面为0、页内地址1023的虚拟地址所对应的主存地址是：00 1111111111=3FFH 实页面为1、页内地址0的虚拟地址所对应的主存地址是：01 0000000000=400H 实页面为1、页内地址1023的虚拟地址所对应的主存地址是：01 1111111111=7FFH 实页面为2、页内地址0的虚拟地址所对应的主存地址是：10 0000000000=800H 实页面为2、页内地址1023的虚拟地址所对应的主存地址是：10 1111111111=BFFH

实页面为3、页内地址0的虚拟地址所对应的主存地址是：11 0000000000=C00H 实页面为3、页内地址1023的虚拟地址所对应的主存地址是：11 1111111111=FFFH

实页面为1、页内地址1的虚拟地址所对应的主存地址是：01 0000000001=401H

虚页号 0 1 2 3 4 5 6 7 实页号 3 1 - - 2 - 0 -

地址 虚页面 实页面 页内地址 主存地址 实访问情况 0 0 3 0 C00H 有效 3728(E90H) 3 - 656（290H） - 页面失效 1023(3FFH) 0 3 1023 FFFH 有效 1024(400H) 1 1 0 400H 有效 1025(401H) 1 1 1 401H 有效 7800(1E78H) 7 - 632(278H) - 页面失效 4096(1000H) 4 2 0 800H 有效

5．设主存容量4MB，虚存容量1GB，页面大小为4KB。 (1)写出主存地址格式。 (2)写出虚拟地址格式。 (3)页表长度为多少? 解：

（1）主存地址格式为：

21 12 11 0 页号（10位） 页内地址（12位） （2）虚拟地址格式为：

29 12 11 0 页面号（18位） （3）页表长度为218

页内地址（12位） ?256K。

3．设某计算机的cache采用4路组相联映像，己知cache容量为16KB，；主存容量为2MB，每个字块有8个字，每个字有32位。请回答：

(1)主存地址为多少位(按字节编址)，各字段如何划分(各需多少位)?

(2)设cache起始为空，CPU从主存单元0，1，……，100。依次读出101个字(主 存—次读出一个字)，并重复按此次序数读11次，问命中率为多少?

(3)若cache速度是主存的5倍，问采用cache与无cache比较速度提高多少倍? 解：

(1)●主存容量为2MB，技字节编址，所以主存地址为21位。 ●每个字块有8个字，每个字有32位（4个字节），所以字块的大小为8*4=32个字节，需要5位地址；

●cache采用4路组相联映像，所以组内块号需要2位地址；

●cache容量为16KB=214B，每个组有4路?32B=27B，214B／27B=27，所以组号地址为7位；

●主存害量为2MB=221B，221B／214B=27，所以主存高位地址为7位； 共地址格式如下：

(2)由于每个字块有8个字，所以CPU的0，1，……，100字单元分别在字块0—字块1l和字块12中，采用4路组相联映像将分别映像到第0组—第12组中，但cache起始为空，所以第一次读时没命中，但后面10次可以命中。 · 所以：命中率：10／11=91％

(3)设cache将所有数据读一次的访存时间为T，则主存的时间为5T。 有cache则访存时间：10T+5T=15T 无cache则访存时间：11?5T

所以：速度提高倍数=55／15=3．67倍