(新)計算機體系結(jié)構(gòu)第五章練習(xí)題參考解答

所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。PAGE4PAGE4同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風(fēng)！第五章在一個采用組相聯(lián)映象方式的CacheB～B共8Cache0 72216BB6B，B，B，B，B，B，B，B，B，B，B。2 4 1

4 6 3 0

4 5 7 3寫出主存地址的格式，并標出各字段的長度。Cache(3CacheCache4CCCCCache0 1 2 3FIFOCacheLRUCache(7)若改為全相聯(lián)映象方式，再做(5)和(6)。(8Cache16Cache1（2）CacheEE區(qū)內(nèi)組號G主存組內(nèi)塊號B塊內(nèi)地址Wgb塊內(nèi)地址wCache8Cache2×2=4個區(qū)，區(qū)號E12Gg12塊，則塊號Bb116Ww4根據(jù)組相聯(lián)映象的規(guī)則，主存塊0～7Cache0～30145Cache012367Cache23Cache（FIFO。時間： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12主存塊地址流：B B6 2Cache塊地址流：C C

B B B B4 1 4 6C C C C

B B B B B B3 0 4 5 7 3C C C C C C2 3 0 1 0 2 2 0 0 0 3 2FIFO，Cache0～3時間：123456789101112主存塊地址流：B6B2B4B1B4B6B3B0B4B5B7B344*4*4*4*44*4*4*4*00*55511111*44*4*4*6 6*6*6*6*6*33333*3*222222*2*2*2*77Cache1Cache2Cache3命中 命中 命中可見命中三次，Cache塊命中率為H=3/12=0.25。iLRU，Cache0～3時間：1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112主存塊地址流：B B B B B B B B B B B B6 2 4 1 4 6 3 0 4 5 7 344*4444*4444*44*4*4*11*1*1*00*5556 6*6*6*6*66*6*6*6*7722222*33333*3*Cache1Cache2Cache3命中 命中 命中 命中可見命中四次，CacheHi

=4/12=0.33。0～7Cache0～3當替換算法采用FIFO時，Cache塊0～3的使用過程如下表所示。時間：1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011主存塊地址流：B B B B B B B B B B B B6 2 4 1 4 6 3 0 4 5 7 36666*6*6666*6*6*33333*3*222222*00000444444*4*5551111111*77Cache1Cache2Cache3命中 命中 命中 命中可見命中四次，CacheHi

=4/12=0.33。LRU，Cache0～3時間：1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112主存塊地址流：B B B B B B B B B B B B6 2 4 1 4 6 3 0 4 5 7 36666*6*6666*6*6666*55522222*3333*77444444*4444*1111*0000*3Cache1Cache2Cache3命中 命中 命中可見命中三次，CacheHi

=3/12=0.25。Hi

=（12×16-9）/（12×16）≈1，當命中四次時，CacheHi

=（12×16-8）/（12×16）≈1。CacheCache2cBm2MB，每一個存儲w畫出地址變換圖。Cache(3)說明目錄表的行數(shù)、相聯(lián)比較的位數(shù)和目錄表的寬度。1）P2435-20。采用全相聯(lián)映象時，主存和Cache主存塊號B塊內(nèi)地址W主存塊號B塊內(nèi)地址Wb塊內(nèi)地址wCache：8×2M/w、8×2c/w，相應(yīng)的地址長度分別為：log（8×2M/w）=M+3-logw、log（2c/w）=C+3-logw。2 2 2 2mCacheCache2（M+3-logw）-logm=M+3-logwm（C+3-logw）-logm=C+3-logwm。2 2 2 2 2 2相聯(lián)目錄表的行數(shù)為CacheC=2（C+3-log2wm）=2C+3/wm；相聯(lián)比較的位數(shù)為主bM+3-logwm；目錄表的寬度（位數(shù)）為主存塊號長度、Cache2M+3-logwm+C+3-logwm+1=M+C+6-2logwm+1（有效位一位。2 2 25.38一個采用組相聯(lián)映像方式的Cache8塊替換算法。共需要多少個觸發(fā)器和多少個與門?畫出其中一組的邏輯圖。1）p，C2=（p-1/2Cache8p每組4個塊，則每組需要觸發(fā)器的個數(shù)為：4（4-1）/2=6，所以共需要觸發(fā)器為6×2=12。與門的個數(shù)為組內(nèi)塊數(shù)為p=4，與門輸入端數(shù)為p-1=3。（2）ACADBCBDCD，比較對觸發(fā)器的T=1ABAB被訪問過，T=0BA，T、T、T、TT也類似定義。AB AC AD BC BD CDLRUADBDCDLRUADBDCDC最久未被訪過的塊的邏輯關(guān)系為：C=T﹒T﹒TLRUACBCCDB最久未被訪過的塊的邏輯關(guān)系為：B=T﹒T﹒TLRUABBCBDA最久未被訪過的塊的邏輯關(guān)系為：A=T﹒T﹒TLRUABACADABCDLRULRULRULRU&ABCDLRULRULRULRU&&&&T0R1ST0R1ST0R1S0R1S0R1ST0R1SABACADTTBCBDCD5.40有一個16KB4Cache32Cache4位的字。CacheABCDE8F8Cache1CacheP2485-26和塊內(nèi)地址四個字段，區(qū)內(nèi)組號是按地址訪問映像關(guān)系表的地址，區(qū)號和組內(nèi)塊號是相聯(lián)訪問映像關(guān)系表的特征內(nèi)容，塊內(nèi)地址是選擇塊內(nèi)字的地址。（2）在CacheCacheCache24=16，4；44，224，2；區(qū)內(nèi)組數(shù)為：16KB/4×4×4B（32=256，28=256，則區(qū)內(nèi)組號的位數(shù)為8。主存地址為ABCDE8F816

的單元，其二進制地址為：1010101111101101111010001111100032Cache1418為區(qū)號：1010101111101101810100011，Cache41000Cache211Cache00011011。因此，主存ABCDE8F8Cache：10100011000110111000。5.44在一個CacheCache10ns60nsCache410.50.94.0.50.94，命中率和等效訪問周期應(yīng)該提高到多少？0.50.94，塊的大小至少增加到幾個字？1）e=T/（H×T(1-H)T，由題意可知：T=10ns，T=60ns，e=0.5，HC C m C mH0.8Te=H×TC

＋(1-H)Tm

=20ns。（2）同（1）有H=0.9872、Te=17.552ns。（3）X，4X，0.940.9872，H=(4X-1)/4X，X=19.53≈20，205.57假設(shè)在3000Cache110Cache55Cac