2013年总线+存储器大题
【知识回顾】
第一问：CPU&总线T、总线带宽
T-CPU时钟=1/800M ns=1.25ns;总线时钟周期=1/200M s=5ns
我的弱智答案：总线的带宽=32B/(1/200M) s；
错因： 理解错题意“每次突发传送32B，传送地址或32位数据均需要一个总线时钟周期”不是指突发传送32B用一个总线周期==
正确答案是：总线宽度为32位，总线带宽=4B×200MHz=800MB/s
或4B/5ns=800MB/s（前面算出一个总线时钟周期是5ns，而题目说了“传送32位数据需要一个总线时钟周期”）
这里直接将总线时钟频率当做总线工作频率是因为传32位只需要一个总线时钟周期，若改成“传送32位数据需要n个总线时钟周期”则【总线工作频率=总线时钟频率/n，n为一次总线操作所需要的时钟周期数】
第二问：读块时间
一个突发传送总线事务可传送32B，而一个块为32B，所以Cache（32B）缺失时，需要1个总线事务
第三问：总线事务用时
【法一】
一次总线事务包括：（1）送首地址&命令（1×T总线时钟）；（2）准备data；传送data。
（1）送首地址&命令：命令没有给出具体描述，就默认命令和送首地址并行进行。
（2）存储器准备data：在多体交叉中，每个体40ns可提供32bit数据；每隔40ns/8=5ns启动一个存储体工作，则准备（不是传送~传送是总线的任务）32B的数据耗时40ns+（8-1）×5ns=75ns
（3）总线传送data：存储器准备好data后，耗费一个总线时钟周期传出。
一个32位的data需要一个总线时钟周期（5ns），结合（2）过程，在40ns时存储器准备好第一个数据（总线用5ns把该数据传出），传完后第二个数据又准备好了（准备的时候就往外传了——“流水线”），所以总线又用5ns把该数据传出。。。到最后一个数据准备好后，还需要总线最后一个5ns把该数据传出。
综上，5+75+5=85ns。
【法二】
弱智答案：存储周期为40ns，32位用5ns，所以一次读突发总线事务要5×（32÷4）=40ns。
显然一开始对描述的总线事务没读懂题意==
第四问：CPU执行时间
（题目的“不考虑替换等开销”指Cache的替换策略——一般替换算法在OS考察）
【法一】
1）Cache命中时平均每条指令需要4个CPU时钟周期：
4×1.25ns=5ns
2）Cache未命中时，通过读突发传送总线事务读取相应主存块到Cahce（总线事务），CPU再完成该条指令：
1.2×85ns+5ns=107ns（后面的5ns是因为不命中情况也要先访问Cache，从“命中Cache的CPI=4”知4×1.25=5ns）
所以执行时间=100×0.95×5ns+100×0.05×107ns=1010ns
注意：此处是访问Cache和主存同时进行，题目也没给出访存。
【法二】
一条指令执行过程中因Cache缺失而导致的平均额外开销=
平均访存次数×Cache缺失率×一次读突发传送总线事务时间=1.2×5%×85ns=5.1ns
一条指令的平均CPU执行时间=5ns+5.1ns=10.1ns
BP的CPU执行时间=一条指令的平均CPU执行时间×指令条数=10.1ns×100=1010ns
我的弱智答案：平均每条指令1.2次访存，即120次访存，Cache缺失率为5%，Cache命中时的CPI=4，由（2）（3）知Cache缺失时用1×40=40ns完成一个块的读取。 120*5%*85+120*95%*4
小结
