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习题7.9(两级Cache)假设在3000次访存中,第一级cache不命中110次,第二级cache不命中55次。试问:在这种情况下,该cache系统的局部不命中率和全局不命中率各是多少?解:第一级cache不命中率(全局和局部)是110/3000,即3.67%;第二级cache的局部不命中率是55/110,即50%;第二级cache的全局不命中率是55/3000,即1.83%。习题7.10(存储系统性能指标)习题7.10平均访问时间=命中时间+失效率×失效开销平均访问时间1-路=2.0+1.4%*80=3.12ns平均访问时间2-路=2.0*(1+10%)+1.0%*80=3.0ns两路组相联的平均访问时间比较低CPUtime=(CPU执行+存储等待周期)*时钟周期CPUtime=(IC*CPI执行+总访存失效次数*失效开销)*时钟周期=IC*(CPI执行*时钟周期+每条指令的访存次数*失效率*失效开销*时钟周期)CPUtime1-way=IC(2.0*2+1.2*0.014*80)=5.344ICCPUtime2-way=IC(2.2*2+1.2*0.01*80)=5.36IC相对性能比:5.36/5.344=1.003直接映象的访问时间是两路组相联的1.04倍,两路组相联的平均CPU时间是直接映象的1.003倍。因此这里选择直接映象。习题7.11(伪相联)伪相联中,假设在直接映象位置没有发现匹配,而在另一个位置才找到数据(伪命中)时,需要1个额外的周期,而且不交换两个Cache中的数据,失效开销为50个时钟周期。假设2KB直接映象Cache的总失效率为0.098,2路相联的总失效率为0.076;128KB直接映象Cache的总失效率为0.010,2路相联的总失效率为0.007。试求:(1)推导出平均访存的时间公式。(2)利用(1)中得到的公式,对于2KBCache和128KBCache,重新计算伪相联的平均访存时间。请问哪一种伪相联更快?习题7.11命中时间伪相联=命中时间1路+伪命中率伪相联×1因此伪命中率伪相联=命中率2路-命中率1路=(1-失效率2路)-(1-失效率1路)=失效率1路-失效率2路。平均访存时间伪相联=命中时间1路+(失效率1路-失效率2路)×1+失效率2路×失效开销2路将题设中的数据带入计算,得到:平均访存时间2KB=1+(0.098-0.076)*1+(0.076*50)=4.822平均访存时间128KB=1+(0.010-0.007)*1+(0.007*50)=1.353显然是128KB的伪相联Cache要快一些。习题7.12(TLB)(1)假设TLB不命中率=0Cache中50%的块修改过,所以不命中时,替换Cache需要1次从内存取一块,50%次写回一块,共1.5次。均摊不命中开销=不命中率×1.5×[40+32B/4B+0×20]=不命中率×72实际CPI1=1.5+1.2×不命中率×72=1.5+不命中率×86.4带入3种Cache结构的不命中率得:Cache结构 不命中率 实际CPI16KB直接混合映像0.0294.005616KB两路混合映像0.0223.400832KB直接混合映像0.0203.2280习题7.12(2)假设TLB不命中率=0.2%均摊不命中开销=不命中率×1.5×[40+32B/4B+0.2%×20]=不命中率×1.5×48.04=不命中率×72.06实际CPI2=1.5+1.2×不命中率×72.06=1.5+不命中率×86.472带入3种Cache结构的不命中率后得Cache结构 不命中率 实际CPI16KB直接混合映像 0.029 4.007716KB两路混合映像 0.022 3.402432KB直接混合映像 0.020 3.2294习题7.14假设一台计算机具有以下特性:95%的访存在Cache中命中;块大小为两个字,且失效时整个块被调入;CPU发出访存请求的速率为109字/秒;25%的访存为写访问;存储器的最大流量为109字/秒(包括读和写);主存每次只能读或写一个字;在任何时候,
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