《计算机组成原理》习题课提高题7-11章.ppt

7.1A 若对磁表面存储器写入代码10011，请画出NR-1制、PE制、FM制、MMF制记录方式的写入电流波形。设点流初始方向为-I。 7.2B 假设在一个采用组相联映象方式的Cache种，主存有B0~B7共8块组成，Cache有C0~C4共4块，组内块数为2块。每块位32个字节。求： 1）写出主存地址的格式，并标出各字段的长度。 2）写出Cache地址的格式，并标出各字段的长度。 3）画出主存与Cache字间各个块的映象对应关系。 7.3B 一个由Cache与主存组成的二级存储系统。已知主存容量为1MB,缓存容量为32KB,采用组相联方式进行地址映象与变换，主存与缓存的每一块为64B,缓存共分8组。求： 1）写出主存与缓存的地址格式。（地址码长度及各字段名称与位数） 2）假定Cache的存取周期为20ns,命中率位0.95，希望采用Cache后的加速比大于10，那么要求主存的存取速度应大于多少？ 7.4A 某计算机系统的内存系统中，已知cache存取周期为45ns，主存存取周期为200ns。 CPU执行一段程序时，CPU访问内存系统共4500次，其中访问主存的次数为340次，问： 1．Cache 命中率H是多少？， 2．CPU访问内存的平均访问时间Ta是多少？ 3．Cache/主存系统的访问效率e是多少？ 解： 1、Cache 命中率H H=Nc/(Nc+Nm)=(4500-340)/4500=0.92 2、CPU访存的平均时间 Ta = H*Tc+(1-H)（Tm+Tc） = 0.92*45+(1-0.92)*（200+45）= 61 ns 3、Cache/主存系统的访问效率 e=Tc/Ta*100%=45/61*100%=0.74*100%=74% 7.5某计算机，如果所有的Cache访问都命中的话，它的CPI（每条指令执行的周期数）时2.0。唯一的数据访问指令是Store和Load,它们占总数指令的40%，不命中的损失是25个时钟周期，不命中率是2%。如果所有的指令访问Cache都命中的话，那么机器的速度是存在Cache不命中的多少倍？ 答：设机器执行的总指令条数为100；设在所有存储器访问都在Cache命中时，所需时钟周期数为T1;设在一般Cache命中率下，执行上述指令的时钟周期为T2，则：T1=指令条数×平均Cache=100 ×2.0=200 T2=∑指令条数×CPI=指令总条数×平均CPI+Cache不命中指令条数×引起的延迟 =100 ×2.0+100 ×40% ×2% ×25=220 则加速比S=T2/T1=1.1,则在Cache全部命中情况下的机器速度是在Cache有缺失情况下的1.1倍。 7.6 某计算机的存储系统是由Cache、贮存和磁盘组成的虚拟存储系统。若一字在Cache中，访问它需要T1ns;若字不在主存中，将其从磁盘装入主存需要时间T2ns,主存字访问周期为T3ns,若Cache的命中率为P1,主存命中率为T2，求出该存储系统的平均字访问时间。 解：平均字访问时间： 在Cache+在内存+不再内存 即 P1T1+（1-P1)P2T3+(1-P1)(1-P2)(T2+T3) 7.7有一主存-Cache层次的存储器，其主存容量1MB,Cache容量是64KB,每块8KB,若采用直接映像方式，请问主存的地址格式？若主存地址为25301H,那么它在主存的哪一块？映射到Cache的哪一块？ 解：主存地址格式为：区号+主存块号+块内地址其中，主存分了1MB/64K=16个区，所以区号是4位，主存每个区中的块和Cache中的块相同，是64K/8K=8块，所以主存块号是3位，块内地址是13位。即4位区号 3位块号 13位块内地址。地址为25301H,就是0010 0101 0011 0000 0001B,也就是0010 010 1001100000001B ,它在主存2区的第2块，映像到Cache的第2块。 7.8 某计算机的Cache采用4路组相连映射，已知Cache容量为16KB，主存容量为2MB，每块有8个字，每个字32位。请回答： a)主存地址多少位（按字节编址），各字段如何划分（个需多少位）？ b)设Cache初始时为空，CPU从主存单元0，1，……，100连续读出101个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序读11次，问命中率为多少？若Cache速度是主存速度的5倍，则采用Cache与无Cache速度提高