计算机组成原理 作业七

一. 单选题（共10题，30分）

1. (单选题, 3分)在主存和CPU之间增加cache存储器的目的是______。

• A. 增加内存容量
• B. 提高内存可靠性
• C. 解决CPU和主存之间的速度匹配问题
• D. 增加内存容量,同时加快存取速度

3分

2. (单选题, 3分)平常所说的cache一般存在于计算机系统中哪个位置______。

• A. 硬盘
• B. PCI 总线
• C. CPU
• D. 内存

3分

3. (单选题, 3分)访问相联存储器时______。

• A. 根据内容,不需要地址
• B. 不根据内容,只需要地址
• C. 既要内容,又要地址
• D. 不要内容也不要地址

3分

4. (单选题, 3分)相联存储器是按______进行寻址的存贮器。

• A. 地址方式
• B. 堆栈方式
• C. 内容指定方式
• D. 地址与堆栈方式

3分

5. (单选题, 3分)在程序的执行过程中,Cache与主存的地址映象是由 。

• A. 程序员调度的;
• B. 操作系统管理的;
• C. 由程序员和操作系统共同协调完成的;
• D. 硬件自动完成的。

3分

6. (单选题, 3分)下面有关Cache的说法中错误的是 。

• A. 设置Cache的目的,是解决CPU和主存之间的速度匹配问题
• B. 设置Cache的理论基础,是程序访问的局部性原理
• C. Cache与主存统一编址,Cache地址空间是主存的一部分
• D. Cache功能均由硬件实现,对程序员透明

3分

7. (单选题, 3分)采用虚拟存储器的主要目的是______。

• A. 提高主存储器的存取速度
• B. 扩大主存储器空间,并能进行自动管理
• C. 提高外存储器的存取速度
• D. 扩大外存储器的存储空间

3分

8. (单选题, 3分)下列不属于虚拟存储器的是______。

• A. 页式虚拟存储
• B. 段式虚拟存储
• C. 段页式
• D. 块状式

3分

9. (单选题, 3分)虚拟段页式存储管理方案的特点为

• A. 空间浪费大、存储共享不易、存储保护容易、不能动态连接
• B. 空间浪费小、存储共享容易、存储保护不易、不能动态连接
• C. 空间浪费大、存储共享不易、存储保护容易、能动态连接
• D. 空间浪费小、存储共享容易、存储保护容易、能动态连接

3分

10. (单选题, 3分)当CPU读写内存时,发生哪种下列情况在读写操作完成后Cache和主存的内容可能不一致。

• A. CPU读Cache命中
• B. 采用全写法时,CPU写Cache命中
• C. CPU读Cache不命中
• D. 采用写回法时,CPU写Cache命中。

3分

二. 填空题（共16题，70分）

11. (填空题, 2分)相联存储器不按地址而是按内容访问的存储器,在cache中用来存放行地址表,在虚拟存储器中用来存放____。(为方便比对,此处为汉字简称)

我的答案：

2分

(1) 快表

12. (填空题, 2分)Cache是一种____存储器,是为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要硬件技术。

我的答案：

2分

(1) 高速缓冲

13. (填空题, 4分)主存与Cache的地址映射方式有三种:全相联映射、____和组相联映射。其中____方式,硬件比较容易实现,且具有一定的灵活,被普遍采用。

我的答案：

4分

(1) 直接映射

(2) 组相联映射

14. (填空题, 4分)主存和cache在存储管理上常用的替换算法有____、____和随机替换。命中率最高的是____。(为方便比对,此处写英文简写)

我的答案：

4分

(1) LFU

(2) LRU

(3) LRU

15. (填空题, 4分)CPU执行一段程序时,cache完成存取的次数为3800次,主存完成存取的次数为200次。Cache的命中率为____,已知cache存取周期为20ns,主存为120ns,主存慢于cache的倍率为____,cache/主存系统的效率为____%,平均访问时间为____ns。

我的答案：

4分

(1) 0.95

(2) 6

(3) 80 

(4) 25

16. (填空题, 4分)已知cache/主存系统效率为85%,平均访问时间为60ns,主存与Cache访问时间比为5,则Cache的存储周期为____ns,主存储器周期为____ns。

我的答案：

4分

(1) 51

(2) 255

Tc=t(平均) * e =60* 0.85 =51

Tm=51 * 5 = 255

17. (填空题, 4分)CPU执行一段程序时,cache完成存取的次数为2420次,主存完成存取的次数为80次,已知 cache存储周期为40ns,主存存储周期为240ns,则Cache命中率为____,主存与Cache访问时间比为____,cache主存系统的效率为____%(保留1位小数),平均访问时间为____ns。(保留1位小数)

我的答案：

4分

(1) 0.968

(2) 6

(3) 86.2

(4) 46.4

18. (填空题, 2分)Cache被分成256行(行号为0~255),每个主存块只与唯一的Cache行对应,主存第N块映射到Cache的行号为N Mod 256,这种映射称为____映射。

我的答案：

2分

(1) 直接

19. (填空题, 4分)一个全相联映射的Cache,有64个行组成,主存储器包含4K个块,每块128个字,则主存地址共____位,其中标记____位,字地址____位。

我的答案：

4分

(1) 19

(2) 12

(3) 7

主存 = 4K *128 = 2^2 * 2^10 * 2^7 =2^19  ==> 19位  =s+w

块大小= 行大小= 2^w 个字 =128 ==> w=7=r

所以，标记（s-r）位 = 12

字地址  7位；=w

20. (填空题, 6分)主存容量1MB,字长1B,块大小16B,Cache容量32KB,若Cache采用直接映射方式,主存地址____位,内存地址的格式为:标记____位,行号____位,字地址____位。

我的答案：

6分

(1) 20

(2) 5

(3) 11

(4) 4

21. (填空题, 6分)主存容量2MB,字长2B,块大小64B,Cache采用组相联方式,Cache容量32KB,每组4行,假定主存以字进行组织,则主存地址____位,内存地址的格式为:标记____位,组号____位,字地址____位。

我的答案：

6分

(1) 20

(2) 8

(3) 7

(4) 5

22. (填空题, 4分)主存容量为4MB,虚存容量为1GB,则虚存地址____位,物理地址____位,如页面大小为8KB,则页表长度是____。

我的答案：

4分

(1) 30

(2) 22

(3) 128K

因为主存容量为4MB= 2^2 * 2^20 ，所以物理地址 22 位

因为虚存容量为1GB = 2^30  ，所以虚存地址 30位

页表长度为：1GB / 8KB = 2^30 / 2^13 =2^17 == 128K

23. (填空题, 4分)设某系统采用页式虚拟存储管理,页表存放在内存中。如果一次内存访问使用50ns,访问一次主存需用____ns。如果增加TLB,忽略查找页表项占用的时间,并且75%的页表访问命中TLB,内存的有效访问时间是____ns。

我的答案：

4分

(1) 100

(2) 62.5

（1）若页表存放在贮存在中，则要实现依次主存访问需两次访问主存；一次是访问页表，确定所存取页面的物理地址；第二次才根据该地址存取页面数据；

所以访问一次所需的时间为：50*2 =100ns

（2）0.75 * 50 +（1-0.75）*2 *50 = 62.5ns

24. (填空题, 4分)某计算机的存储系统由cache,主存和磁盘构成。cache的访问时间为15ns;
如果被访问的单元在主存中但不在cache中,需要用60ns的时间将其先装入cache,然后再进行访问;如果被访问的单元不在主存中,则需要10ms的时间将其从磁盘中读入主存,然后再装入cache中并开始访问。若cache的命中率为90%,主存的命中率为60%,则该系统中访问一个字的平均时间为Cache访问时间、主存访问时间、外存访问时间之和,
____ns+ (1-____%)*60ns+(1-90%)*(1-____%)*10ms=____ns。

我的答案：

4分

(1) 15

(2) 90

(3) 60

(4) 400021

25. (填空题, 8分)虚拟存储器(虚实地址转换)
在一个分页虚存系统中,页长为1KB,则页内地址____位,
用户虚地址空间为1K页,虚页号____位,虚地址____位,
主存物理为64KB,物理页号____位,物理地址____位。
已知用户程序有10页长,若虚页0、1、2、3已经被调入到主存9、3、8、7页中。
计算虚地址00C12(十六进制)对应的物理地址,首先展开虚地址为____(二进制),虚页号为____(填十进制数),物理页号为____(填十进制数),对应的物理地址为____(二进制),表示成16进制为____H。

我的答案：

8分

(1) 10

(2) 10

(3) 20

(4) 6

(5) 16

(6) 00000000110000010010

(7) 3

(8) 7

(9) 0001110000010010

(10) 1C12

26. (填空题, 8分)虚拟存储器(虚实地址转换)
在一个分页虚存系统中,页长为1KB,则页内地址____位,
用户虚地址空间为32页,虚页号____位,虚地址____位,
主存物理为16KB,物理页号____位,物理地址____位。
已知用户程序有10页长,若虚页0、1、2、3已经被调入到主存8、7、4、10页中。
计算虚地址0AC5(十六进制)对应的物理地址,首先展开虚地址为____(二进制),虚页号为____(填十进制数),物理页号为____(填十进制数),对应的物理地址为____(二进制),表示成16进制为____H。

我的答案：

8分

(1) 10

(2) 5

(3) 15

(4) 4

(5) 14

(6) 000101011000101

(7) 2

(8) 4

(9) 01001011000101

(10) 12C5