存储器结构.doc

第九章存储器结构
在下表所示的16×8相联存储器里，为选择最后的一个单元，数据寄存器和屏蔽寄存器应存入什么值？假定开始8bit位是标志，其余是数据。
DataValid0000100100100111010110110001100011010111111100000011101011001111000100000000000000001111100000111111100110111110000000111110000111100001在下列条件下，题1中的相联存储器中哪个值将会被访问？
Mask=1111000000000000，Data=0000100100100111
Mask=0000000000001111，Data=1111111111110000
Mask=1111000000001111，Data=1111000000001111
说明能访问1M×16内存地址的CPU的cache结构；这个cache能容纳8K×16的数据，并采用以下的映射策略。给出每一单元位数和总的单元数目。
全相联映射
直接映射
2路组相联
4路组相联
设CPU能访问256K×8的数据，cache大小为16K×8，重做第3题。
一个使用相对简单CPU的计算机系统，要包含一个1K大小、行大小为2字节的相联cache：
cache中的每一单元有多少位？
相联存储器需要什么mask值？
对于第5题所示的计算机系统，给出执行每一如下指令后cache中的内容（所有数值均以16进制给出）。
0：LDAC4234
3:CLAC
4:JMPZ000A
7:JUMP0000
A:INAC
B:MVAC
C:ADD
D:STAC0927
10:JUMP0000
4234:55
4235:29
对于包含一个16字的直接映射cache的系统，重做第6题。
对包含一个16字且行大小为4字节的直接映射cache的系统，重做第6题。
对包含一个32字的2路组相联cache的系统，重做第6题。
对包含一个32字且行大小为2字节的2路组相联cache的系统，重做第6题。
对包含一个32字且行大小为4字节的2路组相联cache的系统，重做第6题。
一台基于相对简单CPU的计算机，有一个16个字的相联cache，采用FIFO的替换策略。给出在执行下列代码过程中及执行完代码后cache的内容。同时求这段程序在这个系统中的命中率。
0：LDAC4234
3:STAC4235
6:MVAC
7:INAC
8:ADD
9:JPNZ0020
C:JUMP0010
F:NOP
10:CLAC
11:JUMP0020
20:LDAC4235
23:JUMP0029
26:JUMP0000
29:AND
4235:55
重复12题的问题，不过此时系统拥有的是一个16个字、行大小为2字节的相联存储器。
14.重复12题的问题，不过此时系统拥有的是一个16个字的直接映射cache。
15.重复12题的问题，不过此时系统拥有的是一个16个字、行大小为2字节的直接映射cache。
16.重复12题的问题，不过此时系统拥有的是一个16个字的4路组相联cache，且采用LRU的替换策略。
17.重复12题的问题，不过此时系统拥有的是一个16个字、行大小为2字节的2路组相联cache，且采用LRU的替换策略。
18.一个计算机系统带一个TC=8ns的cache，其物理内存的TP=65ns。如果命中率为75%，则平均访问时间是多少？
19.一个计算机系统带一个cache，其物理内存的TP=75ns，命中率为65%，平均访问时间TM=39.9ns，求cache的访问时间为多少?
20.一个计算机系统有一个cache，其TC=10ns，命中率为80%，平均访问时间TM=24ns，求物理内存的访问时间为多少?
21.一个计算机系统有一个cache其TC=10ns，物理内存的TP=55ns，物理内存的TM=40ns，求命中率为多少?
22.下列程序代码运行在一台使用相对简单CPU的计算机上，它包含1K大小的一个4路组相联cache。求此程序在此系统上的命中率是多少？
0:JUMP1000
1000:JUMP2000
2000:JUMP3000
3000:JUMP4000
4000:JUMP0000
23.一个计算机系统，采用相对简单CPU，有4K大小的物理内存，页面大小为1K。给出当计算机执行下列代码时的页表内容。其MMU使用FIFO替换策略。
0:LDAC4234
3:JUMP1000
10:JUMP3000
100:JUMP1100
1000:STAC4235
1003:JUMP2000
2000:JUMP0010
3000:JUMP0100
24.假定题23中所述计算机在MMU里有一个2入口的TLB。给出执行相同