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考研计算机考点之Cache组织

2018-09-27　

　　设某机主存容量为4MB，Cache容量为16KB，每字块有8个字，每字32位，设计一个四路组相联映象(即Cache每组内共有4个字块)的Cache组织，要求：

　　(1)画出主存地址字段中各段的位数;

　　(2)设Cache的初态为空，CPU依次从主存第0、1、2……99号单元读出100个字(主存一次读出一个字)，并重复按此次序读8次，问命中率是多少?

　　(3)若Cache的速度是主存的6倍，试问有Cache和无Cache相比，速度提高多少倍?

　　答：

　　(1)由于容量是按字节表示的，则主存地址字段格式划分如下：

　　8 7 2 3 2

　　(2)由于题意中给出的字地址是连续的，故(1)中地址格式的最低2位不参加字的读出操作。当主存读0号字单元时，将主存0号字块(0~7)调入Cache(0组x号块)，主存读8号字单元时，将1号块(8~15)调入Cache(1组x号块)…… 主存读96号单元时，将12号块(96~103)调入Cache(12组x号块)。

　　» 共需调100/8 13次，就把主存中的100个数调入Cache。除读第1遍时CPU需访问主存13次外，以后重复读时不需再访问主存。则在800个读操作中：

　　访Cache次数=(100-13)+700=787次

　　» 0.98 » Cache命中率=787/800 98%

　　(3)设无Cache时访主存需时800T(T为主存周期)，加入Cache后需时：

　　(131.167+13)T»T/6+13T´787

　　144.167T»

　　5.55倍»则：800T/144.167T

　　有Cache和无Cache相比，速度提高4.55倍左右。


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