(新)计算机体系结构第五章练习题参考解答

所谓的光辉岁月，并不是以后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。所谓的光辉岁月，并不是以后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。PAGE4PAGE4同是寒窗苦读，怎愿甘拜下风！第五章在一个采用组相联映象方式的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写出主存地址的格式，并标出各字段的长度。Cache(3CacheCache4CCCCCache0 1 2 3FIFOCacheLRUCache(7)若改为全相联映象方式，再做(5)和(6)。(8Cache16Cache1（2）CacheEE区内组号G主存组内块号B块内地址Wgb块内地址wCache8Cache2×2=4个区，区号E12Gg12块，则块号Bb116Ww4根据组相联映象的规则，主存块0～7Cache0～30145Cache012367Cache23Cache（FIFO。时间： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12主存块地址流：B B6 2Cache块地址流：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时间：123456789101112主存块地址流：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 命中可见命中三次，Cache块命中率为H=3/12=0.25。iLRU，Cache0～3时间：1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112主存块地址流：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 命中可见命中四次，CacheHi

=4/12=0.33。0～7Cache0～3当替换算法采用FIFO时，Cache块0～3的使用过程如下表所示。时间：1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011主存块地址流：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 命中可见命中四次，CacheHi

=4/12=0.33。LRU，Cache0～3时间：1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112主存块地址流：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 命中可见命中三次，CacheHi

=3/12=0.25。Hi

=（12×16-9）/（12×16）≈1，当命中四次时，CacheHi

=（12×16-8）/（12×16）≈1。CacheCache2cBm2MB，每一个存储w画出地址变换图。Cache(3)说明目录表的行数、相联比较的位数和目录表的宽度。1）P2435-20。采用全相联映象时，主存和Cache主存块号B块内地址W主存块号B块内地址Wb块内地址wCache：8×2M/w、8×2c/w，相应的地址长度分别为：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相联目录表的行数为CacheC=2（C+3-log2wm）=2C+3/wm；相联比较的位数为主bM+3-logwm；目录表的宽度（位数）为主存块号长度、Cache2M+3-logwm+C+3-logwm+1=M+C+6-2logwm+1（有效位一位。2 2 25.38一个采用组相联映像方式的Cache8块替换算法。共需要多少个触发器和多少个与门?画出其中一组的逻辑图。1）p，C2=（p-1/2Cache8p每组4个块，则每组需要触发器的个数为：4（4-1）/2=6，所以共需要触发器为6×2=12。与门的个数为组内块数为p=4，与门输入端数为p-1=3。（2）ACADBCBDCD，比较对触发器的T=1ABAB被访问过，T=0BA，T、T、T、TT也类似定义。AB AC AD BC BD CDLRUADBDCDLRUADBDCDC最久未被访过的块的逻辑关系为：C=T﹒T﹒TLRUACBCCDB最久未被访过的块的逻辑关系为：B=T﹒T﹒TLRUABBCBDA最久未被访过的块的逻辑关系为：A=T﹒T﹒TLRUABACADABCDLRULRULRULRU&ABCDLRULRULRULRU&&&&T0R1ST0R1ST0R1S0R1S0R1ST0R1SABACADTTBCBDCD5.40有一个16KB4Cache32Cache4位的字。CacheABCDE8F8Cache1CacheP2485-26和块内地址四个字段，区内组号是按地址访问映像关系表的地址，区号和组内块号是相联访问映像关系表的特征内容，块内地址是选择块内字的地址。（2）在CacheCacheCache24=16，4；44，224，2；区内组数为：16KB/4×4×4B（32=256，28=256，则区内组号的位数为8。主存地址为ABCDE8F816

的单元，其二进制地址为：1010101111101101111010001111100032Cache1418为区号：1010101111101101810100011，Cache41000Cache211Cache00011011。因此，主存ABCDE8F8Cache：10100011000110111000。5.44在一个CacheCache10ns60nsCache410.50.94.0.50.94，命中率和等效访问周期应该提高到多少？0.50.94，块的大小至少增加到几个字？1）e=T/（H×T(1-H)T，由题意可知：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假设在3000Cache110Cache55Cac