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1、“计算机组织结构”作业02参考答案任桐炜rentw@software.nju.edu.cn1.一个组关联Cache由64个行组成，每组4行。主存储器包含4K个块，每块128字，请表示主存地址的格式。由每块128字得到块内地址长7位，64行每组4行得一共16组，需要4位表示，标记需要12（4K）-4（组号）=8位标记组号块内地址8472.一个两路组关联的Cache具有8K字节的容量，每行16字节。64M字节的主存时字节可寻址的（即以字节为单位进行访问）。请给出主存地址格式。根据每行16个字节，算出块内地址为4；根据2^9行和2路组，算出组号为8位；根据主存为64M和每个块有1
2、6个字，算出有2^22个块，从而标记的位数为22-8=14。即：标记组号块内地址1484[花霞，121250049]3.假设Cache有4K字，每行32字。对十六进制主存地址：111111、666666、BBBBBB，请用十六进制格式表示如下信息：(1)直接映射Cache的地址格式，(2)全关联映射Cache的地址格式，(3)两路组关联Cache的地址格式。（提示：每个映射方式下，需要将标记、块内地址等分开表示。）[刘璟121250083]1)共6位说明地址长24，cache一共有4K/32=2^7行，即标记12行号7块内地址5标记(12位)行号(7位)块内地址(5位)11
3、108116663306BBB5D1B2)块号19，块内地址5块号(19位)块内地址(5位)088881133333065DDDD1B3)7行两组表示，则组号6。即标记13，组号6，块内地址5标记(13位)组号(6位)块内地址(5位)022208110CCC330617771D1B4.计算机系统包含容量为32K×16位的主存，按字编址，每字16位。Cache采用4路组关联的映射方式，数据区大小为4K字，主存块大小为64字。假设Cache初始时是空的，处理器顺序地从存储单元（每个存储单元中包含1个字）0,1,…,4351中取数，然后再重复这一顺序9次，并且Cache的速度是主
4、存的10倍，同时假设块替换用LRU算法。请说明使用Cache后的改进。主存地址为：标记5，组号4，块内地址64352/64=68，即在前68块中操作10次，第一个轮回68次全部未命中，第二个轮回0,1,2,3四个组分别有编号未命中，未命中号为：0,1,2,3,16,17,18,19,32,33,34,35,48,49,50,51,64,65,66,67共20次（因为只有四路，所以读取64~67的时候替换0,1,2,3那一路，下一次读取0,1,2,3的时候因为是LRU就去替换16~19那一路，，以下类推，轮番替换，所以上面这20个数是永远未命中的）得命中率为P=(4352*1
5、0-68-20*9)/43520=99.43%设cache的读取时间为T，则主存的读取时间为10T，则使用缓存后，系统效率提高到原来的N倍，N为：N=10T/(T+10*0.0057T)=9.55.考虑一个每行16个字节的4行Cache，主存按每块16个字节划分，即块0有地址0到15的16个字节，等等。先考虑以程序，它以如下地址顺序访问主存：一次：63～70循环10次：15～32，80～95(a)假设Cache组织成直接映射式。块0、4、…指派到行0，块1、5、…指派到行1，如此类推。请计算命中率。(b)假设Cache组织成两路组关联映射式，共有两组，每组两行。偶序号块指派
6、到组0，奇序号块指派到组1。使用LRU替换策略，请计算命中率。(a)一次有63，64未命中，循环第一次有15，16，32，80未命中，以后9次有16,80未命中，所以命中率P=(8+18*10+16*10-2-4-2*9)/348=0.931[张鹤腾，121250206](b)前面一样，后9次循环都命中，所以P=(348-6)/348=0.9836.考虑一个存取时间为1ns和命中率H=0.95的L1Cache。假设我们修改了此Cache的设计（Cache的容量、组织），从而是命中率提升到0.97，但也使存取时间增大到1.5ns。为使此设计能导致性能改善，这个改变需要满足什么
7、条件？这一结论说明了什么？设主存速度为cache的1/T倍，则主存读写所耗为Tns，必须满足：T*(1-0.95)+1>T*(1-0.97)+1.5算得T>25，即cache的速度需要比主存快25倍以上。说明了必须根据主存和cache的速度来选择合适的cache块容量大小，过大过小都有可能使效率降低。7.假设主存中的5个块{1,2,3,4,5}映射到cache的同一组，对于主存块访问地址流{1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5}，在3-路组关联、4-路组关联、5-路组关联方式下，分别说明LRU算法和FIF
