cache命中率习题cache命中率习题.ppt

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甘肃政法学院 《计算机组织与结构》 1、有一个具有20位地址和32位字长的存储器,问: (1)该存储器能存储多少个字节的信息? (2)如果存储器由512k×8位的SRAM 芯片组成,需多少片? (3)需多少位地址作芯片选择? 解: (1)因为32位字长为4B,220 = 1M = 1024K,存储器容量为220×4B = 4MB,可存储4M字节的信息 (2)SRAM芯片容量为512K×8位 = 512KB = 0.5MB 所需芯片数目为:4MB ÷ 0.5MB = 8片 (3)因为219 = 512K,即:芯片片内地址线19位。又因为地址线为20位,所以存储器容量为1M, 故需1位地址线作芯片片选选择(CS),用A19选第1个模块,用A19选第2个模块。 2、存储器容量为64M,字长64位,模块数m = 8,分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T = 100ns,数据总线宽度为64位,总线周期τ= 10ns .问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少? 解:信息总量: q = 64位 ×8 =512位   顺序存储器和交叉存储器读出8个字的时间分别是:    t2 = 8×100ns=8×10-7 (s)    t1 = 100ns+7×10ns= 1.7×10-7 (s)   顺序存储器带宽是:    W2 =q/t2=512÷(8×10-7)=64 ×107(位/S)   交叉存储器带宽是:    W1 =q/t1=512÷(1.7×10-7)=301×107(位/S) 3、CPU执行一段程序时, cache完成存取的次数为2420次,主存完成存取的次数为80次,已知cache存储周期为40ns,主存存储周期为240ns,求cache/主存系统的效率和平均访问时间。 解:先求命中率h    h=nc/(nc +nm )=2420÷(2420+80)=0.968   则平均访问时间为ta    ta=0.968×40+(1-0.968) ×240=46.4(ns)    r =240÷40=6   cache/主存系统的效率为e    e=1/[r+(1-r)×0.968]=86.2% 4、假设主存存取周期是cache存取周期的5倍,即T2=5T1 ,在命中率H为0.9和0.99两种情况下,分别计算存储系统的访问效率。 解:当H=0.9时, e1=1/(0.9+5(1-0.9))=0.72 当H=0.99时, e2=1/(0.99+5(1-0.99))=0.96 5、在一个Cache存储系统中,主存储器的访问周期、存储容量和单位价格分别为60ns、64MB和10元/MB,Cache的访问周期、存储容量和单位价格分别为10ns、512KB和100元/MB,Cache的命中率为0.98。 (1)计算这个Cache存储系统的等效访问周期、存储容量和单位价格。 (2)计算这个Cache存储系统的访问效率。 解: (1)这个Cache存储系统的等效访问周期: T=Tc H + Tm(1-H) =10ns×0.98 + 60ns×(1-0.98) =11ns 等效存储容量: S=64MB 等效单位价格: C=(Cc Sc + Cm Sm)/(Sc + Sm) =(100×0.5+10×64)/(0.5+64) =10.7(元/MB) (2)这个Cache存储系统的访问效率: e=Tc/T =10/11 =0.91 6、在一个Cache存储系统中,当Cache的块大小为一个字时,命中率H=0.8;假设数据的重复利用率为5,计算块大小为4个字时,Cache存储系统的命中率是多少?假设主存存取周期是cache存取周期的5倍,即T2=5T1,分别计算访问效率。 预取技术提高命中率 方法:不命中时,把M2存储器中相邻几个单元组成的一个数据块都取出来送入M1存储器中。 ? 计算公式: 其中:H’是采用预取技术之后的命中率 H是原来的命中率 n为数据块大小与数据重复使用次数的乘积 证明:采用预取技术,不命中率降低n倍: 解:n=4×5=20,采用预取技术之后,命中率提高到: Cache的块大小为一个字时,H=0.8,访问效率为: e1=1/(0.8+5(1-0.8))=0.55… Cache的块大小为4个字时,H=0.99,访问效率为: e2=1/(0.99+5(1-0.99))=0.96

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