2022年系统结构第三章答案存储系统.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 名师整理 优秀资源一、在页式虚拟储备器中,一个程序由 0~4 共5 个虚页组成,在程序执行过程中,访存虚页地址流为： 0 ,1 ,0 ,4 ,3 ,0 ,2 ,3 ,1 ,3 假设安排给这个程序的主存空间有 3 个实页,分别采纳 FIFO 、LRU 和OPT 替换算法进行替换调度；（1 ）分别画出 3 种替换算法对主存 3 个实页位置的使用过程；（2 ）分别运算 3 种替换算法的主存命中率；解（1 ）分别用 FIFO 、LRU 和OPT 替换算法对主存 3 个实页位置的使用过程如图（2 ）由使用过程可得：FIFO 替换算法的主存命中率为： H1=2/10=0.20 ；LRU 替换算法的主存命中率为：H2=4/10=0.40 ；OPT 替换算法的主存命中率为： H3=5/10=0.50 ；二、有一个 Cache 储备器,主存有 8 块（0~7 ）,Cache 有4 块（0~3 ）,采纳组相联映像,组内块数为2 块；采纳 LRU 替换算法；第 1 页,共 4 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师整理 优秀资源（1 ）写出主存地址和 Cache 地址的格式,并指出各字段的长度；（2 ）指出主存各块与 Cache 各块之间的映像关系；（3 ）某程序运行过程中,访存的主存块地址流为：1 ,2 ,4 ,1 ,3 ,7 ,0 ,1 ,2 ,5 ,4 ,6 ,4 ,7 ,2 说明该程序访存对 Cache 的块位置的使用情形,指动身生块失效且块争用的时刻,运算Cache 命中率；解：（1 ）采纳组相联映像时,主存地址格式和 Cache 地址格式为：主存按 Cache 大小划分为区,主存容量为 区,区号 E 的长度为 1 位；8 块,Cache 容量为 4 块,故主存分为 2 个组内有 2 块,故组内块号 B 和b 的长度都是 1 位； Cache 被分为 2 组,故组号 g 的长度是 1 位；主存的一个区也被分为 2 组,故区内组号 G 的长度也是 1 位；块内地址 W 和w 的长度由块的大小确定, 由此题给出的条件, 不能确定块的大小, 因而不能确定 W 和w 的长度；（2 ）组相联映像规定：主存的组到Cache 的组之间是直接映像,对应组的块之间是全相联映像；因此,主存块 0~7 与Cache 块0~3 之间的映像关系如图 4.15 所示；可得出主存块 0~7 与Cache 块0~3 之间的映像关系是：主存块 0 、1 、4 、5 只能装入 Cache 块0 、1 的任何块位置上主存块 2 、3 、6 、7 只能装入 Cache 块 2 、3 的任何块位置上名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师整理优秀资源4.16 所示；需要注（3 ）采纳LRU 替换算法时, Cache 的块 0~3 被该程序使用的过程如图意的是：当装入 Cache 块0 和块 1 位置上的主存块发生块冲突时,就要由替换算法指定其中的被替换主存块；当装入 Cache 块2 和块 3 位置上的主存块发生块冲突时,也要由替换算法指定其中的被替换主存块；因此,当Cache 的4 个块位置（ 0~3 ）都被装入时,其中的 2 个主存块就会被指定为被替换块；在图4.16 中用星号“* ” 标示被替换算法指定的被替换块；发生块失效且块争用时需要进行替换,在Cache 使用过程中,发生块失效且块争用的时刻有：名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师整理 优秀资源t6, t7, t9, t10, t11, t12, t14, t15 ；命中 3 次：在 t4 时,命中 Cache 块0 位置上的主存块1 ；在t8 时,再次命中主存块 1 ；在t13 中率为 H=3/15=0.20 ；时,命中Cache 块0 位置上的主存块 4 ；Cache 命三、假设某程序不计访存时间的指令执行时间都为2 个时钟周期, 平均每条指令访存 1 . 33 次；增设Cache 后,程序访存命中 Cache 的概率为 98% ,命中Cache 时指令用于访存所需时间为 2 个时钟周期, 未命中 Cache 时指令用于访存所需时间为 50 个时钟周期； 请分别运算不设置 Cache 和增设 Cache 两种情形下的程序的指令平均执行时间（指令平均时钟周期数） ,以及增 设Cache 相对于不设置 Cache 的加速比；解: 不设置 Cache 时,平均每条指令访存所需时间为：50 × 1. 33=66 . 5 时钟周期不计访存时间的指令平均执行时间为 均时钟周期数为：2 个时钟周期,所以,包括访存时间在内的指令执行的平CPIM= 66. 5+2 = 68. 5 时钟周期增设Cache 后,平均每条指令一次访存所需时间为：T = HTc+〔1 –H〕TM = 0 . 98 ×2+〔1–0 . 98〕×50 =2 . 96 时钟周期包括访存时间在内的指令执行的平均时钟周期数为：CPI= 2 . 96× 1 . 33+2 = 5. 94 时钟周期增设Cache 相对于不设置 Cache 的加速比为：S = CPIM/ CPI=68 . 5/5 . 94=11. 53第 4 页,共 4 页名师归纳总结 - - - - - - -。