计算机体系结构课后习题原版答案_张晨曦著(12)

2020-12-30 00:18

Victim Cache:位于Cache和存储器之间的又一级Cache,容量小,采用全相联策略。用于存放由于失效而被丢弃(替换)的那些块。每当失效发生时,在访问下一级存储器之前,先检查Victim Cache中是否含有所需块。

非阻塞Cache:Cache在等待预取数据返回时,还能继续提供指令和数据。

请求字优先:调块时,首先向存储器请求CPU所要的请求字。请求字一旦到达,就立即送往CPU,让CPU继续执行,同时从存储器调入该块的其余部分。

5.4降低Cache失效率有哪几种方法?简述其基本思想。 答:常用的降低Cache失效率的方法有下面几种:

(1) 增加Cache块大小。增加块大小利用了程序的空间局部性。 (2) 增加Cache的容量。 (3) 提高相联度,降低冲突失效。 (4) 伪相联Cache,降低冲突失效。当对伪相联Cache进行访问时,首先是按与直接映象相同的方式进行访问。如果命中,则从相应的块中取出所访问的数据,送给CPU,访问结束。如果不命中,就将索引字段的最高位取反,然后按照新索引去寻找“伪相联组”中的对应块。如果这一块的标识匹配,则称发生了“伪命中”。否则,就访问下一级存储器。

(5) 硬件预取技术。在处理器提出访问请求前预取指令和数据。 (6) 由编译器控制的预取,硬件预取的替代方法,在编译时加入预取的指令,在数据被用到之前发出预取请求。

(7) 编译器优化,通过对软件的优化来降低失效率。 (8) “牺牲”Cache。在Cache和其下一级存储器的数据通路之间增设一个全相联的小Cache,存放因冲突而被替换出去的那些块。每当发生不命中时,在访问下一级存储器之前,先检查“牺牲”Cache中是否含有所需的块。如果有,就将该块与Cache中某个块做交换,把所需的块从“牺牲”Cache 调入Cache。

5.5简述减小Cache失效开销的几种方法。

答:让读失效优先于写、写缓冲合并、请求字处理技术、非阻塞Cache或非锁定Cache技术、采用二级Cache。

5.6 通过编译器对程序优化来改进Cache性能的方法有哪几种?简述其基本思想。 答:(1)数组合并。通过提高空间局部性来减少失效次数。有些程序同时用相同的索引来访问若干个数组的同一维,这些访问可能会相互干扰,导致冲突失效,可以将这些相互独立的数组合并成一个复合数组,使得一个Cache块中能包含全部所需元素。(2)内外循环交换。循环嵌套时,程序没有按数据在存储器中的顺序访问。只要简单地交换内外循环,就能使程序按数据在存储器中的存储顺序进行访问。(3)循环融合。有些程序含有几部分独立的程序段,它们用相同的循环访问同样的数组,对相同的数据作不同的运算。通过将它们融合成一个单一循环,能使读入Cache的数据被替换出去之前得到反复的使用。(4)分块。通过改进时间局部性来减少失效。分块不是对数组的整行或整列进行访问,而是对子矩阵或块进行操作。

5.10 假设对指令Cache的访问占全部访问的75%;而对数据Cache的访问占全部访问


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