问答题假定某计算机的CPU主频为80MHz，CPI为4，并且平均每条指令访存1.5次，主存与Cache之间交换的块大小为16B，Cache的命中率为99%，存储器总线宽度为32位。请回答下列问题。　　（1）该计算机的MIPS数是多少？平均每秒Cache缺失的次数是多少？在不考虑DMA传送的情况下，主存带宽至少达到多少才能满足CPU的访存要求？　　（2）假定在Cache缺失的情况下访问主存时，存在0.0005%的缺页率，则CPU平均每秒产生多少次缺页异常？若页面大小为4KB，每次缺页都需要访问磁盘，访问磁盘

题目

问答题

假定某计算机的CPU主频为80MHz，CPI为4，并且平均每条指令访存1.5次，主存与Cache之间交换的块大小为16B，Cache的命中率为99%，存储器总线宽度为32位。请回答下列问题。　　（1）该计算机的MIPS数是多少？平均每秒Cache缺失的次数是多少？在不考虑DMA传送的情况下，主存带宽至少达到多少才能满足CPU的访存要求？　　（2）假定在Cache缺失的情况下访问主存时，存在0.0005%的缺页率，则CPU平均每秒产生多少次缺页异常？若页面大小为4KB，每次缺页都需要访问磁盘，访问磁盘时DMA传送采用周期挪用方式，磁盘I/O接口的数据缓冲寄存器为32位，则磁盘I/O接口平均每秒发出的DMA请求次数至少是多少？　　（3）CPU和DMA控制器同时要求使用存储器总线时，哪个优先级更高？为什么？　　（4）为了提高性能，主存采用4体交叉存储模式，工作时每1/4个存储周期启动一个体。若每个体的存储周期为50ns，则该主存能提供的最大带宽是多少？

参考答案和解析

正确答案：
(1)平均每秒CPU执行的指令数为:80M/4=20M,故MIPS数为20;
平均每秒Cache缺失的次数为:20M×1.5×(1-99%)=300000;
当Cache缺失时,CPU访问主存,主存与Cache之间以块为单位传送数据,此时,主存带宽为:16B×300000/s=4.8MB/s。在不考虑DMA传输的情况下,主存带宽至少达到4.8MB/s才能满足CPU的访存要求。
(2)平均每秒钟“缺页”异常次数为:300000×0.0005%=1.5次;
因为存储器总线宽度为32位,所以,每传送32位数据,磁盘控制器发出一次DMA请求,故平均每秒磁盘DMA请求的次数至少为:1.5×4KB/4B=1.5K=1536。
(3)CPU和DMA控制器同时要求使用存储器总线时,DMA请求优先级更高;因为若DMA请求得不到及时响应,I/O传输数据可能会丢失。
(4)4体交叉存储模式能提供的最大带宽为:4×4B/50ns=320MB/s。

解析：暂无解析

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相似问题和答案

第1题：

在CPU执行一段程序的过程中，Cache的存取次数为4600次，由主存完成的存取次数为400次。若Cache的存取周期为5ns，主存的存取周期为25ns，则CPU的平均访问时间为______ns。

A．5.4

B．6.6

C．8.8

D．9.2

正确答案：B
解析：在CPU执行一段程序的过程中，Cache的存取次数为4600次，由主存完成的存取次数为400次。Cache的命中率Hc=4600/(4600+400)=0.92。若Cache的存取周期Tc=5ns，主存的存取周期Tm=25ns，则CPU的平均访问时间Ta为：Ta=Hc.Tc+(1-Hc).Tm=0.92×5+(1-0.92)×25=6.6ns

第2题：

某计算机的存储系统由Cache-主存系统构成，Cache的存取周期为10ns，主存的存取周期为50ns。在CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为4800次，主存完成存取的次数为200次，则CPU访问存储系统的平均访问时间是(30)ns，该Cache-主存系统的效率是(31)。

A．10

B．11.60

C．11.68

D．50

正确答案：B
解析：在由Cache-主存系统构成计算机中，存储系统Cache的命中率可以计算为：
H=4800÷(4800+200)=0.96
CPU访问存储系统的平均访问时间是：
T=10×0.96+(1-0.96)50=11.6
Cache-主存系统的效率为：
e=10/11.6=0.862

第3题：

CPU执行一段程序时,cache完成存取的次数为5000次,主存完成存取的次数为200次。已知cache存取周期为40ns,主存存取周期为160ns。求:(1)cache命中率H(小数点后保留两位有效数字)。(2)cache／主存系统的访问效率e(小数点后保留三位有效数字,最后化为百分比形式)。(3)平均访问时间Ta(四舍五入后保留整数)。

正确答案：(1)命中率H=5000/(5000+200)=5000/5200=0.96(2)主存慢于cache的倍率r=Tm/Tc=160ns/40ns=4访问效率：e=1/[r+(1-r)H])=1/[4+(1-4)×0.96]=0.893=89.3%(3)平均访问时间Ta=Tc/e=40/0.893=45ns

第4题：

在Cache和主存构成的两级存储系统中，Cache的存取时间为100ns，主存的存取时间为1μs，Cache访问失败后CPU才开始访存。如果希望Cache-主存系统的平均存取时间不超过Cache存取时间的15%，则Cache的命中率至少应为()。

A.95%
B.98%
C.98.5%
D.99.5%

答案：C

解析：

设Cache-主存系统的平均存取时间为Cache存取时间的1.15倍时Cache命中率为p，则有100+1000×(1-p)=115，解之得，p=0.985=98.5%。

第5题：

在多级存储系统中，Cache处在CPU和主存之间，解决(55)问题。若Cache和主存的存取时间分别为T1和T2，Cache的命中率为H，则该计算机实际存取时间为(56)。当CPU向存储器执行读操作时，首先访问Cache，若命中，则从Cache中取出指令或数据，否则从主存中取出，送(57)：当CPU向存储器执行写操作时，为了使Cache的内容和主存的内容保持一致，若采用(58)法，则同时写入Cache和主存。由于Cache容量比主存容量小，因此当Cache满时，执行把主存信息向Cache写入，就要淘汰Cache中已有的信息，为了提高Cache的命中率，采用一种(59)替换算法。

A．主存容量扩充

B．主存和CPU速度匹配

C．多个请求源访问主存

D．BIOS存放

正确答案：B
解析：he的主要功能是提供CPU与RAM间的速度匹配问题，存储器效率的计算公式为：HTI+(1-H)T2。为了提高Cache的命中率，我们常采用LRU最近最少使用的替换算法。

第6题：

在CPU执行一段程序的过程中，Cache的存取次数为1900次，由主存完成的存取次数为 100次。若Cache的存取厨期为5ns，主存的存取周期为25ns，则Cache的命中率为(276)CPU的平均访问时间为(277)ns。

A．0.93

B．0.95

C．0.97

D．0.99

正确答案：B

第7题：

在CPU执行一段程序的过程中，cache的存取次数为3800次，由主存完成的存取次数为200次。若cache的存取周期为5ns，主存的存取周期为25ns，则cache的命中率为(1)；CPU的平均访问时间为(2)ns。

A．0.93

B．0.95

C．0.97

D．0.99

正确答案：B
解析：命中率(hit　rate)可以简单地定义为在cache存储器(M1)中访问到的概率。选择一组有代表性的程序，在程序执行过程中分别统计对M1存储器的访问次数N1和对主存储(M2)的访问次数N2，则h＝N1/(N1+N2)。因此，题中cache的命中率可以这样计算　3800/(3800+200)＝0.95。如果以h代表对cache的访问命中率，t1表示cache的周期时间。t2表示主存储器周期时间。以读操作为例，设“cache+主存储器”的系统的平均周期为t3则：t3=h×t1　+(1-h)×t2。其中，(1-h)又称为失效率(未命中率，miss　rate)。因此，题中的CPU的平均访问时间，可以这样计算0.95×5+(1-0.95)×25=6。

第8题：

在CPU和主存间设置cache存储器主要是为了(14)。若使用基于数据内容进行访问的存储设备作为cache时，能更快决定是否命中。这种地址映射方法称为(15)映射。CPU向cache执行写操作时，可以同时写回主存储器或者仅当cache中该数据被淘汰时才写回主存储器，前者称为(16)，而后者称为(17)。若cache的存取速度是主存存取速度的10倍，且命中率可达到0.8，则CPU对该存储系统的平均存取周期为(18)T(T为主有的存取周期)。

A．扩充主存容量

B．解决CPU和主存的速度匹配

C．提高可靠性

D．增加CPU访问的并行度

正确答案：B

第9题：

● 某计算机的存储系统由Cache-主存系统构成，Cache的存取周期为10ns，主存的存取周期为50ns。在CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为4800次，主存完成存取的次数为200次，则CPU 访问存储系统的平均访问时间是（30） ns，该Cache -主存系统的效率是（31）。

（30）

A. 10

B. 11.60

C. 11.68

D. 50

（31）

A. 0.856

B. 0.862

C. 0.958

D. 0.960

正确答案：B,B

第10题：

某计算机系统r内存由Cache和主存构成，Cache的存取周期为45ns，主存的存取周期为200ns。已知在段给定的时间内，CPU共访问内存4500次，其中340次访问主存，问：【＊，★，2016考研解析，编号3.5.1】Cache的命中率是多少？

正确答案:命中率 h=(Cache 访问次数)/(总访问次数）=(4500-340)/4500=92.44%

题目

参考答案和解析

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