《计算机组成与设计》习题解答(3)

2018-12-06 21:15

cache块地址 0 1 2 1 0 2 0 3 1 2 0 1 3 3 2 在这个地址流下,cache中3个块的分配情况如下所示。

时间 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 地址流 0 1 2 5 4 6 4 7 1 2 4 1 3 7 2 第0块 0 0 0 0 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 第1块 - 1 1 5 5 5 5 5 1 1 1 1 1 1 1 第2块 - - 2 2 2 6 6 6 6 2 2 2 2 2 2 第3块 - - - - - - - 7 7 7 7 7 3 7 7 h

(2) 从上表可得命中时刻为7, 11, 12, 15 (3) h = 4/15 = 0.267

23. 对于下述访存地址序列(字地址):

1, 4, 8, 5, 20, 17, 19, 56, 9, 11, 4, 43, 5, 6, 9, 17

假定cache是直接映象的,cache的容量是16字,初始时cache为空。在下列两种情况

下,标出每次访存的cache命中情况以及最后cache的内容: (1) 每块1字。 (2) 每块4字。

答:cache中的分配情况如下所示

4 8 5 20 17 19 56 9 11 4 43 5 6 9 17 地址序列: 1 字分配:

1 1 4 1 4 8 1 4 5 8 1 5 8 5 8 4 5 9 4 5 9 4 5 6 9 4 5 6 9 4 5 6 9 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 5 8 5 5 9 5 9 5 9

h h

h

20 20 20 20 20 20 4 56 56 56 56 56 56 56 56 56 11 11 43 43 43 43 43 n n n n n n n n n n n y n y y 命中情况 n

(2)cache中的分配情况如下所示,注意题目给出的是字地址,cache在每访问一个字时调入一个数据块。

4 8 5 20 17 19 56 9 11 4 43 5 6 9 17 地址序列: 1 字分配:

0 0 0 0 0 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16

1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 8 9 20 20 20 20 20 20 4 21 21 21 21 21 21 5 22 22 22 22 22 22 6 23 23 23 23 23 23 7 8 9 8 9 8 9 56 8 57 9 8 9 8 9 40 40 40 8 41 41 41 9 10 10 10 10 10 58 10 10 10 42 42 42 10 10 11 11 11 11 11 59 11 11 11 43 43 43 11 11 n n y n n y n n y n n y y n y 命中情况 n

上述每一行是cache中每一个字的存储空间的内容,最后一列是cache最后的内容。

27. 对于下述访存地址序列(字地址):

1, 4, 8, 5, 20, 17, 19, 56, 9, 11, 4, 43, 5, 6, 9, 17 假定cache是全相联映象的,cache的容量都是16字,初始时cache为空。在下列情况

下,标出每次访存的cache命中情况以及最后cache的内容: (1) 每块一字,采用FIFO替换策略。 (2) cache是全相联映象,每块4字,采用FIFO替换策略。 (3) cache是全相联映象,每块4字,采用LRU替换策略。 答:(1)

地址序列 1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1 4 1 4 8 1 4 8 5 1 4 8 5 20 17 19 56 9 1 4 8 5 1 4 8 5 1 4 8 5 1 4 8 5 1 4 8 5 11 1 4 8 5 4 1 4 8 5 43 5 1 4 8 5 1 4 8 5 6 1 4 8 5 9 1 4 8 5 17 1 4 8 5 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 56 56 56 56 56 56 56 56 56 9 9 9 9 9 9 9 9 11 11 11 11 11 11 11 43 43 43 43 43 6 6 6 15

4 0 1 2 3 4 5 6 7 4 0 1 2 3 4 5 6 7

8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

11

h 4

h

6

h 9

h 17 8 9 (2)

地址序列 1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0 1 2 3

20 17 19 56 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 43 5

16 16 16 16 16 16 16 16 16 8 17 17 17 17 17 17 17 17 17 9 18 18 18 18 18 18 18 18 18 10 10 19 19 19 19 19 19 19 19 19 11 11 4 5 6 7 8 9 4 5 6 7 8 9 56 56 56 56 56 56 56 56 16 57 57 57 57 57 57 57 57 17 58 58 58 58 58 58 58 58 18 59 59 59 59 59 59 59 59 19 8 9 8 9 8 9 4 5 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 10 10 10 10 10 10 10 10 6 11 11 11 11 11 11 11 11 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 h 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 7 20 20 20 20 20 20 20 40 40 40 40 40 21 21 21 21 21 21 21 41 41 41 41 41 22 22 22 22 22 22 22 42 42 42 42 42 23 23 23 23 23 23 23 43 43 43 43 43

h

h

h 11

4

h

h 6

9

17

(3)根据使用频率计算得到的结果是:

地址序列 1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0 1 2 3

20 17 19 56 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 43 5

16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 4 5 6 7 8 9 4 5 6 7 8 9 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 56 56 56 56 40 40 40 40 40 57 57 57 57 41 41 41 41 41 10 10 10 10 10 58 58 58 58 42 42 42 42 42 11 11 11 11 11 59 59 59 59 43 43 43 43 43

h

20 20 20 20 8 21 21 21 21 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 22 22 22 22 10 10 10 10 10 10 10 10 23 23 23 23 11 11 11 11 11 11 11 11

r

h

r

r

h

h

r

h

h

h

h

根据近期最久未使用法得到的结果是:

地址序列 1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0 1 2 3

4 0 1 2 3 4 5 6 7

8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 17 19 56 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 4 43 5 6 9 17

16 16 16 16 16 16 40 40 40 40 40 17 17 17 17 17 17 41 41 41 41 41 18 18 18 18 18 18 42 42 42 42 42 19 19 19 19 19 19 43 43 43 43 43 4 5 6 7 8 9 4 5 6 7 8 9 4 5 6 7 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 10 10 10 10 10 10 10 10 11 11 11 11 11 11 11 11 56 56 56 56 56 56 56 56 16 57 57 57 57 57 57 57 57 17 10 10 10 10 10 58 58 58 58 58 58 58 58 18 11 11 11 11 11 59 59 59 59 59 59 59 59 19

h

20 20 20 20 20 20 4 21 21 21 21 21 21 5 22 22 22 22 22 22 6 23 23 23 23 23 23 7

r

h

r

r

h

h

4 5 6 7 r

4 5 6 7 h

4 5 6 7 h

4 5 6 7 h

4 5 6 7 r

33. 对于下述访存地址序列(字地址):

1, 4, 8, 5, 20, 17, 19, 56, 9, 11, 4, 43, 5, 6, 9, 17

假定cache的容量都是16字,初始时cache为空。在下列情况下,标出每次访存的cache命

中情况以及最后cache的内容: (1) cache是4路组相联映象,每块一字,采用FIFO替换策略。

(2) cache是2路组相联映象,每块4字,采用LRU替换策略。 答:(1)

地址序列 1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1 4 1 4 8 1 4 8 5 1 4 5 8 20 17 19 56 9 1 4 5 1 1 1 1 11 1 4 1 43 5 1 1 6 1 9 1 17 1 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 4 5 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 4 5 4 5 4 5 4 5 4 5 4 5 4 5 4 5 4 5 4 5 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 8 8 8 8 8 8 8 6 6 6 43 43 43 43 43 56 56 56 56 56 56 56 56 56 9 9 9 9 9 9 9 9 11 11 11 11 11 11 11 15

h

h

h

h

(2)

地址序列 1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0 1 2 3

4 0 1 2 3 4 5 6 7

8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 17 19 56 9

11

4

43 5 4 5 6 7 4 5 6 7 6 4 5 6 7 9 4 5 6 7 17 4 5 6 7 20 20 20 20 20 20 4 21 21 21 21 21 21 5 22 22 22 22 22 22 6 23 23 23 23 23 23 7 4 5 6 7 8 9 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 8 9 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11

h

h

56 56 56 56 40 40 40 40 40 57 57 57 57 41 41 41 41 41 58 58 58 58 42 42 42 42 42 59 59 59 59 43 43 43 43 43

h

h

h

h

h

h

34. 设2路组相联映象的cache容量为214块,每块是一个32位的字,主存容量是cache的

256倍,其中有如下数据(地址和数据均用十六进制表示):

地址 000000 000008 010000 010004 00FFFC FFFFF8 FFFFFC 数据 13579246 87654321 77777777 11235813 12345678 11223344 24682468 将主存中这些数据装入cache后,cache中各块的数据内容以及相应的标记是什么?

答:主存地址中有8位区号、13位组号、1位块号,块内地址2位。地址位数共24位,表

中数据装入cache后,cache的标记是区号和块号,有9位。操作过程中,各cache块装入的数据如下: 地址 000000 000008 010000 010004

组号 000 001 000 000

主存块号

0 0 0 1

Cache块号 块内地址

0 0 1 0

0 0 0 0

标记 00 00 02 03

数据 13579246 87654321 77777777 11235813


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