计算机组成原理(6)作业

4.3
存储器的层次结构主要体现在什么地方,为什么要分这些层次,计算机如何管理这些层次?

主要就是主存和cache,还有主存和辅存
前一个是为了对CPU加速,后者是为了引入虚拟内存的概念,相当于能够用更快的速度访问更多的空间
并且能够节省成本
一个是硬件功能,一个是主要通过虚拟存储技术来实现,由此实现物理地址空间和虚拟地址空间之间的转化

4.5
什么是存储器的带宽?若存储器的数据总线宽度为32位,存取周期为200us,则存储器的带宽是多少?

单位时间从存储器进出的信息最大量
32/200us=5g/s

4.8
试比较静态RAM和动态RAM

Sram:用触发器存储,不刷新,同时送达,速度快。集成度高,成本高,功耗大,可靠,方便,告诉小容量

Dram:电筒存储,刷新,两次发送行列地址,速度慢,集成度高,发热小,成本低,功耗低,不可靠,不方便,大容量

4.9
什么叫刷新?为什么要刷新?说明刷新有几种方法?

对Dram定期进行的全部重写过程
因为电容会泄露,所以信息衰减要补充,所以要刷新
集中式:集中安排一段时间刷新(在间隔时间之内安排)
分散式:每个周期之后安排一个刷新周期
异步式:二者兼备

4.28
设主存容量为256K字,Cache容量为2K字,块长为4
(1)设计cache地址格式,Cache中可以装入多少块数据?
(2)在直接映射方式下,设计主存地址格式。
(3)在四路组相联映射方式下,设计主存地址格式
(4)在全相联映射方式下,设计主存地址格式
(5)若存储字长为32位,存储器按字节寻址,写出上述三种映射方式下主存的地址格式

(1)512
(2)7 9 2
(3)9 7 2
(4)16 2
(1)512
(2)7 9 4
(3)9 7 4
(4)16 4

4.29
假设CPU执行某段程序时共访问Cache命中4800次,访问主存200次,已知Cache的存取周期是30ns,主存的存取周期是150ns,求Cache的命中率及Cache-主存系统给的平均访问时间和效率,试问该系统的效率提高了多少?

96%
34.8ns
30/33.8=0.86
150/34.8=3.3

4.31
设主存容量为4MB,Cache容量为16KB,每字块有8个字,每字32位,试问主存地址为ABCDEH的存储单元在Cache中的什么位置?

格式为6 10 4
所以在3CDE

4.32
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射(即Cache每组内共有4个字块)的Cache组织
(1)划出主存地址字段中各段的位数
(2)设Cache的初态为空,CPU一次从主存第0,1,2……89号单元读出90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,速度约提高多少倍?

(1)
主存:22位
cache:14位
字块:5位
四路:2
cache包含:9位
cache组数:7组
所以:主存标记:10,组地址:7,字块地址:5
(2)
每字块8个字,只读前8个,然后8次一共720次。之后都不用访存,90/8=12,
(90-12)+630/720=98%
(3)
原本720
后来只剩下12+708/6t=130t
所以是5.54也就是提高了4.54倍

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