计算机组成原理 第十二课ppt课件.ppt
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1、计算机组成原理,唐朔飞,第版,高等教育出版社高等教育电子音像出版社,【例4.11】设某主机内存容量为16MB,Cache的容量为8KB。每字块有8个字,每字32位,设计一个四路组相联映射的Cache组织。(1)画出主存地址字段中各段的位数(2)设Cache初态为空,CPU依次从主存第0,1,2,99号单元读出100个字(主存一次读出一个字),并重复此次序读10次,问命中率是多少?(3)若Cache的速度是主存速度的5倍,试问有Cache和无Cache相比,速度提高多少倍?(4)系统的效率为多少?,【例4.11】设某主机内存容量为16MB,Cache的容量为8KB。每字块有8个字,每字32位,设
2、计一个四路组相联映射的Cache组织。(1)画出主存地址字段中各段的位数,解:,(1)组相联映射方式下,主存地址格式如图所示,每个字块8个字,每个字32位,则字块容量为832=32B,字块内地址b为2b=32,得b=5Cache容量为8KB,则一共含有8KB/32B=256块四路组映射,则一共分成256/4=64组,因而组地址q满足2q=64,得q=6又由于主存容量为16MB=224B,因而主存地址线为24,24-b-q=13,得主存字块标记为13,【例4.11】设某主机内存容量为16MB,Cache的容量为8KB。每字块有8个字,每字32位,设计一个四路组相联映射的Cache组织。(2)设C
3、ache初态为空,CPU依次从主存第0,1,2,99号单元读出100个字(主存一次读出一个字),并重复此次序读10次,问命中率是多少?,解:,(2)每个字块有8个字,初态Cache 为空,因此CPU读第0号单元时,未命中,必须访问内存,同时将该字所在的主存块调入Cache的第0组中的任何一块内,接着CPU读1-7号单元时均命中。同理,CPU读第8,16,96号单元时均未命中。可见CPU在连续100个字中共有13次未命中,而后9次循环读100个字全部命中,命中率为,【例4.11】设某主机内存容量为16MB,Cache的容量为8KB。每字块有8个字,每字32位,设计一个四路组相联映射的Cache组
4、织。(3)若Cache的速度是主存速度的5倍,试问有Cache和无Cache相比,速度提高多少倍?,解:,(3)设Cache的存取周期为t,主存的存取周期为5t,命中率为0.987,则加入Cache后的系统平均访问时间ta为,ta=0.987t+(1-0.987)5t=1.052t,则有Cache和没有Cache相比,速度提高的倍率为3.75倍,加入Cache后,速度是原来的5t/1.052t = 4.75倍,【例4.11】设某主机内存容量为16MB,Cache的容量为8KB。每字块有8个字,每字32位,设计一个四路组相联映射的Cache组织。(4)系统的效率为多少?,解:,则系统的效率e为,
5、(4)Cache的存取周期tc=t,系统平均访问时间ta=1.052t,e = tc/ta100% = t/1.052t100% = 95%,三、替换算法,1. 先进先出 ( FIFO )算法,2. 近期最少使用( LRU)算法:一般采用简化方法,只记录每个块最近一次使用的时间,小结,某一 主存块 只能固定 映射到 某一 缓存块,某一 主存块 能 映射到 任一 缓存块,某一 主存块 只能 映射到 某一 缓存 组 中的 任一块,不灵活,成本高,4.3,4.4 辅助存储器,一、概述,1. 特点,不直接与 CPU 交换信息,2. 磁表面存储器的技术指标,C = n k s,寻道时间 + 等待时间,辅
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