计算机组成原理学习笔记第4章 4.11——高速缓冲存储器例题选讲

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例1 假定主存和Cache之间采用直接映射法，块大小为16B。Cache数据区容量为64KB，主存地址为32位，根据字节编址，数据字长32位。

1)直接映射主存地址划分
2)完成Cache访问的硬件实现
3)计算Cache容量

解：

1)给出主存地址直接映射划分

2)完成Cache实现访问硬件

3)计算Cache容量（假定Cache除数据和标记外，还包含一个有效位。

从第一个问题的答案可以看出：Tag 为16 bit
主题条件及Cache了解工作原理：
Cache每行数据存储体容量为 16*8 = 128 bit
Cache 每行总存储容量为： 1 16 128 = 145 bit
Cache 总容量为：4096 ×（1 16 128）= 580Kbit

例2 设置机内存容量为16MB,Cache的容量16KB,每块8个字,每个字32位.设计一个四路组相联映射(即Cache每组包含4个字块)Cache组织方式。

1)在组相联映射的主存地址字段中各字段的位数
2)设Cache初态为空，CPU连续访问100个开始连续访问100个单词(主存一次读出一个单词)，重复此顺序读取8次，求存储访问的命中率
3)若Cache速度是主存储速度的6倍，要求存储系统访问加速比

解：

1)满足组相联映射要求主存地址字段中每个字段的位数

2)设Cache的初态为空,CPU从主存第0号单元连续访问100个单词(主存一次读一个单词)，重复这个顺序读8次，请求存储访问的命中率

3)若Cache主存速度是速度6倍,求存储系统访问的加速比

设Cache存取周期为t，主存取周期为6t

从内存直接读取所有数据所需的时间
Tnc = 800 * 6t = 4800t
通过Cache访问800个数据的时间为：
Tc = 13 * 6t (800-13) * t = 865t
访问存储系统加速比
S = Tnc /Tc = ( 4800t/865t) = 5.5

例3 局部性分析。以下程序A和B中间，哪个对数组？A[2048][2048]引用的空间局部性更好？时间局部性呢？sum空间局部性和时间局部性如何？

时间局部和空间局部的程序结构反映了

1??程序段A

2??程序段B

★小总结：在上一节的研究中，我学习了替换算法。本节通过练习学习了高速缓冲存储器的相关知识，并通过本节的学习和记录进一步了解了高速缓冲存储器。

笔记内容学习资料：计算机组成原理微课版（谭志虎、秦磊华等）
课件资料及视频学习：MOOC计算机组成原理(华中科技大学)
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如果对大家有帮助，希望大家能多表扬 注意！所以我会有更多的动力！ ?( ′???` )比心。