4月20日作业解答(3.5,3.6,版5,13计)

作业（3.5，3.6）1. 高速缓冲存储器（cache）中保存的信息是主存信息的 最急需执行（最活跃）的块的副本 。2. 主存储器和CPU之间增加cache的目的是 a a) 解决CPU与主存储器之间的速度匹配问题b) 扩大主存储器的容量c) 扩大CPU中通用寄存器的数量d) 既扩大主存储器的容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量3. 从下列有关存储器的描述中，选择出正确的答案： d a) 多体交叉存储器主要解决扩充容量问题b) 访问存储器的请求是由CPU发出的c) cache与主存统一编址，即主存空间的某一部分属于cached) cache的功能全由硬件实现4. 下列因素中，与cache的命中率无关的是 a a) 主存的存取时间b) 块的大小c) cache的组织方式d) cache的容量5. 在Cache的地址映射中，若主存的任意一块均可映射到Cache内的任意一个行的位置上，则这种方法称为 a 。a) 全相联映射b) 直接映射c) 组相联映射d) 混合映射6. 在cache的存储器系统中，当程序正在执行时，由 b 完成地址变换。a) 程序员 b) 硬件 c) 软件和硬件 d) 操作系统7. 某计算机的Cache共有16块，采用2路组相联映射方式（即每组2块）。每个主存块大小为32字节，按字节编址。主存131号单元所在主存块应装入到的Cache组号是 B 。 （要求：给出计算过程） A2 B. 4 C.6 D.3解法一：主存字地址：5位Cache行数：16 (行)，Cache组数：16/2= 8(组) 组号：3位131=（0010000011） 解法二：或：131/32=43，故位于主存4号块中（起始为0号块）故应装入cache的4号组8. P112 8假设连续读取8个字顺序：t=8100=800(ns) q=864=512（位） w=q/t= 64107(b/s)交叉：t=T+(m-1)=100+7500=450(ns) q=864=512（位） w=q/t= 113.8107(b/s)9. P112： 9h=0.968r=6e=86.21%ta=46.410. 有一主存-cache层次的存储器，其主存容量4MB，cache容量4KB，每块（行）32B，采用直接地址映射方式。（按字节编址）a) 设计主存地址格式和cache地址格式，并指出各字段的位数及作用；b) Cache有多少个行？给出Cache的存储格式；c) 设主存单元地址为003041H，问它应装入(映射)到cache的哪个行？d) （选作）设CPU每次（从cache或主存）读出一个字，每个字有32位。设cache起始为空，若CPU依次从连续的主存单元中读出100个字（从0号单元读起），并重复按此次序读10次，问命中率为多少？解：a) 主存地址位数：22位主存块数：4MB/32B=217(块) 块地址：17位， 块内地址：5位Cache行数：4KB/32B=27(行) cache行号：7位Tag位数：17-7=10位主存地址格式：21 12 11 5 4 0Tag行号块内地址Cache地址格式：11 5 4 0行号块内地址各字段作用：Tag字段：映射到cache同一行的不同主存块的唯一标识。通过将地址中的tag字段值与cache中相应行的tag比较，以确定当前寻址单元是否在cache内。行号：寻址cache的所有行。块内地址：寻址块（行）内单元。b) Cache行数： 27(行)存储格式： 每行32个存储单元，第i行存储：Litag字节（8位） 字节c) 003041H=00 0000 0011 0000 0100 0001, 行号：010d) 32B/32=8 每块有8个字 100/8=124 100个字分在13个块中。 cache有128行 13块可依次全部装入。 每块只有第一个字不命中， 第一次读100个字未命中13次，命中87次。后9次读100个字则全命中。故，命中率 h=(900+87)/1000=0.987 11. 设某计算机的cache采用4路组相联地址映射方式，已知cache容量16KB，主存容量2MB，每块（行）32B。a) 设计主存地址格式（按字节编址），并指出各字段的位数及作用；b) Cache有多少个组？给出Cache的地址格式和存储格式。解：a) 主存地址位数：21位主存块数：2MB/32B=216(块) 块地址：16位， 块内地址：5位Cache行数：16KB/32B=29(行)Cache组数：29/4= 27 (组) cache组号：7位Tag位数：16-7=9位主存地址格式：格式120 12 11 5 4 0Tag组号块内地址格式220 14 13 12 11 5 4 0主存高位地址组内块号组号块内地址Tag依然为9位（主存高位地址+组内块号），也可将“组号”与“组内块号”交换b) Cache组数：27(组)存储格式： cacheGi组L0tag字节（8位）字节L1tag字节字节L2tag字节字节L3tag字节字节12. P112：1413. （选作）P113：2214. （选作）P112：10 93.75% 15. （选作）一个四体并行低位交叉存储器中，每个模块的容量是64K32位，存储周期为200ns，下述说法中 b 是正确的。a) 在200ns内，存储器能向CPU提供256位二进制信息b) 在200ns内，存储器能向CPU提供128位二进制信息c) 在200ns内，存储器能向CPU提供64位二进制信息d) 在200ns内，存储器至多能向CPU提供32位二进制信息流水线的时钟周期至少为=T/4=50 ns流水线满载时，每个可输出一个任务（读取一个单元），即 32位，故，200 ns（4）可读取324=128（位）特殊情况：刚启动时传送4个字需要的最少时间：t=T+(m-1)=200+3(200/4)=350(ns)200 ns传送的数据=32（2004/350）73（位）16.