2. 考研
  3. 假设某计算机的主存地址空间大小为64KB，采用字节编址方式。其Cache数据区容量为4KB，采用4路组相联映射方式、LRU替换和回写(write back)策略，块大小为64B，并且每块设置了1位有效位。请问： 若Cache初始为空，CPU依次从0号地址

假设某计算机的主存地址空间大小为64KB，采用字节编址方式。其Cache数据区容量为4KB，采用4路组相联映射方式、LRU替换和回写(write back)策略，块大小为64B，并且每块设置了1位有效位。请问： 若Cache初始为空，CPU依次从0号地址

admin2017-04-28  40
问题 假设某计算机的主存地址空间大小为64KB，采用字节编址方式。其Cache数据区容量为4KB，采用4路组相联映射方式、LRU替换和回写(write back)策略，块大小为64B，并且每块设置了1位有效位。请问：
若Cache初始为空，CPU依次从0号地址单元顺序访问到4344号单元，重复按此序列共访问16次。若Cache命中时间为20ns，主存存取时间为200ns，试估计CPU访存的平均时间。
选项
答案块大小为64B，CPU总共访问了4 345个单元，4 345/64=67.89，所以CPU访问的是主存前68块（第0～67块），即CPU的访问过程是对前68块连续访问16次。图5—8给出了访问过程中主存块和Cache行之间的映射关系。图5—8中列方向是Cache的16个组，行方向是每组的4行。 [*] 针对图5—8的分析：主存的第0～15块分别对应Cache的第0～15组，可以放在对应组的任意一行中，在此假定按顺序存放在对应组的第0行；主存的第16～31块也分别对应Cache的第0～15组，假定放在各组的第1行中；同理，主存的第32～47块分别放在Cache的第0～15组的第2行中；主存的第48～63块分别放在Cache的第0～15组的第3行中。这样，访问主存的第0～63块都没有冲突，每块都是第一次在Cache中没有找到，然后把这一块调到Cache对应组的某一行中，这样该块后面的每次访问都能在Cache中找到。因此，每一块只有第一个单元没有命中，其余63个单元都命中。主存的第64～67块分别对应Cache的第0～3组，此时，这4组的4个行都已经被主存块占满，所以这4组的每一组都要选择一个主存块从Cache中淘汰出来。因为采用LRU算法，所以将最近最少用的第0～3块分别从第0～3组的第0行中替换出来。再把第64～67块分别放到Cache的第0～3组的第0行中，每块也都是第一次在Cache中没有命中，调入后，每次都能在Cache中命中。 综上所述，第一次循环中，每一块都只有第一个单元没有命中，其余都命中。 以后的1 5次循环中，因为Cache第4～15组的48行中的主存块一直没有被替换过，所以只有68—48=20个行中对应主存块的第一个单元未命中，其余都命中。 总访问次数为4 345×16=69 520次。其中，未命中次数为68+15×20=368次。 命中率P为(69 520—368)/69 520=99.47％。平均访问时间=20ns+200×（1—0.9947）ns=21.06ns。
解析
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