单选题假设某计算机的存储系统由Cache和主存组成。某程序执行过程中访存1000次,其中访问Cache缺失(未命中)50次,则Cache的命中率是(  )。A 5%B 9.5%C 50%D 95%

题目
单选题
假设某计算机的存储系统由Cache和主存组成。某程序执行过程中访存1000次,其中访问Cache缺失(未命中)50次,则Cache的命中率是(  )。
A

5%

B

9.5%

C

50%

D

95%

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第1题:

假设高速缓存Cache工作速度为主存的5倍,且Cache被访问命中的概率为90%,则采用Cache后,能使整个存储系统获得加速比Sp为(1)。

A.3.57

B.4.21

C.2.64

D.5.17


正确答案:A
解析:首先对新的存储系统的性能作以下假设:在Cache不命中的情况下,对Cache的访问不会额外损失时间,即决定Cache是否命中所用的时间可以忽略:在从主存向Cache传输的同时,数据也被传输给使用部件(不需要再从Cache中读取)。这样,在新的存储系统中,Amdahl定律定义了采用特殊的方法所能获得的加速比的大小。根据加速比的计算公式:加速比二采用改进措施后的性能/没有采用改进措施前的性能=原执行某任务的时间/现在执行某任务的时间=5÷(5×0.1+1×0.9)=3.57正确答案为选项A。

第2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3题:

●设某流水线计算机主存的读/写时间为100ns,有一个指令和数据合一的Cache,已知该Cache的读/写时间为10ns,取指令的命中率为98%,取数的命中率为95%。在执行某类程序时,约有1/5指令需要存/取一个操作数。假设指令流水线在任何时候都不阻塞,则设置Cache后,每条指令的平均访存时间约为 (14) 。

(14) A.12ns

B.15 ns

C.18 ns

D.120ns


正确答案:B
【解析】该问题可以直接计算,有98%的取指令操作只需10ns,只有2%的取指令操作需要100ns。取指令操作数时95%只需10ns,只有5%的存/取操作数需要100ns,并且只有20%的指令需要存/取一个操作数。为此,列出设置Cache后,每条指令的平均访存时间的计算公式如下:100×0.02+10×0.98+0.2×0.05×100+0.2×0.95×10=14.7ns。

第4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5题:

某计算机主存的读写时间为100ns,其Cache的读写时间为10ns,Cache的命中率为90%,那么每条指令的访存时间是(10).

A.15ns

B.19ns

C.16ns

D.32ns


正确答案:B
解析:Cache即高速缓冲存储器,其功能是提高CPU数据输入/输出的速率,突破所谓的“冯.诺依曼瓶颈”,即CPU与存储系统间数据传送带宽限制。高速存储器能以极高的速率进行数据的访问,但因其价格高昂,如果计算机的主存储器完全由这种高速存储器组成则会大大增加计算机的成本。通常在CPU和主存储器之间设置小容量的高速存储器 Cache。Cache容量小但速度快,主存储器速度较低但容量大,通过优化调度算法,系统的性能会大大改善,仿佛其存储系统容量与主存相当而访问速度近似Cache。Cache的命中率被定义为:
               
  其中,Nc表示Cache完成存取的总次数,Nm表示主存完成存取的总次数,h定义为命中率。那么我们根据题目中给出的已知条件,可以求出如果有100次访问,那么其中90次是通过访问Cache来完成的,而10次是通过访问主存来完成的。
  Cache/主存系统的平均访问时间ta被定义为
               Ta=htc+(1-h)tm
  其中,tc表示命中时的Cache访问时间,tm表示未命中时的主存访问时间,h表示命中率。那么根据题目中给出的己知条件,平均访问时间=90%×10+10%×100=19。因此,平均每条指令的防存时间是19ns。

第6题:

一般来说,Cache的功能(31)。在下列cache 替换算法中,平均命中率最高的是(32)。某32位计算机的cache容量为16KB,cache块的大小为16B,若主存与cache的地址映射采用直接映射方式,则主存地址为6C6EAF(十六进制)的单元装入的cache地址为(33)。

A.全部由软件实现

B.由硬件和软件相结合实现

C.全部由硬件实现

D.硬件,软件均可实现


正确答案:C
解析:高速缓冲存储器Cache是位于CPU与内存之间的临时存储器,它的容量比内存小但交换速度快。在Cache中的数据是内存中的一小部分,其功能全部由硬件实现。

第7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8题:

●假设高速缓存Cache工作速度为主存的5倍,且Cache被访问命中的概率为90%,则采用Cache后,能使整个存储系统获得加速比Sp为 (1) 。

(1) A.3.57

B.5

C.4.21

D.5.17


正确答案:A

【解析】首先对新的存储系统的性能作以下假设:在Cache不命中的情况下,对Cache的访问不会额外损失时间,即决定Cache是否命中所用的时间可以忽略;在从主存向Cache传输的同时,数据也被传输给使用部件(不需要再从Cache中读取)。这样,在新的存储系统中,Amdahl定律定义了采用特殊的方法所能获得的加速比的大小。
根据加速比的计算公式:
加速比=采用改进措施后的性能/没有采用改进措施前的性能
=原执行某任务的时间/现在执行某任务的时间
=5÷(5×0.1+1×0.9)=3.57

第9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10题:

关于计算机中的存储体系,下面的论述中,正确的是(15)。

A.Cache是一种介于主存和辅存之间的存储器,用于主/辅存之间的缓冲存储

B.如果防问Cache不命中,则用从内存中取到的字代替Cache中最近访问过的字

C.Cache的命中率必须很高,一般要达到90%以上

D.Cache中的信息必须与主存中的信息时刻保持一致


正确答案:C
解析:Cache是介于CPU和主存之间的存储器,虚拟存储器是介于主存和辅存之间的存储器,三者之间的关系如下图所示,Cache用全硬件实现,虚拟存储器在主存和辅存之间用软件实现。

Cache的命中率必须很高,一般要达到90%以上,才能使访存的速度跟得上CPU的速度。在CPU和Cache之间通常一次传送一个字块,字块的长度是一个主存周期内能调出的信息的长度。如果访问Cache不命中,则从主存中取出需要的字块,同时送CPU和 Cache,下次就可以从Cache中读出需要的信息了。如果程序执行过程中要对某字块进行写操作,这时就遇到如何保持Cache与主存一致性的问题。通常有两种写入方式:一种是只写Cache,并用标志加以说明,直到经过重写的字块被从Cache中替换出来时再写入主存,叫做“写回法”:另外一种方法是写Cache时也同时写入主存,使Cache与主有时刻保持一致,称之为“直写法”。然而如果被重写的单元不在Cache中,那就只写入主存,而不写入Cache。可见不是所有的情况下都可以保持Cache中的信息与主存中的信息完全一致。

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