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43.(9分)某32位计算机，CPU主频为800 MHz，Cache命中时的CPI为4

2021-07-15 07:31:00来源：新东方在线

　　【题目】

　　43.(9分)某32位计算机，CPU主频为800 MHz，Cache命中时的CPI为4，Cache块大小为32字节;主存采用8体交叉存储方式，每个体的存储字长为32位、存储周期为40 ns;存储器总线宽度为32位，总线时钟频率为200 MHz，支持突发传送总线事务。每次读突发传送总线事务的过程包括：送首地址和命令、存储器准备数据、传送数据。每次突发传送32字节，传送地址或32位数据均需要一个总线时钟周期。请回答下列问题，要求给出理由或计算过程。

　　(1)CPU和总线的时钟周期各为多少?总线的带宽(即最大数据传输率)为多少?

　　(2)Cache缺失时，需要用几个读突发传送总线事务来完成一个主存块的读取?

　　(3)存储器总线完成一次读突发传送总线事务所需的时间是多少?

　　(4)若程序BP执行过程中，共执行了100条指令，平均每条指令需进行1.2次访存，Cache缺失率为5%，不考虑替换等开销，则BP的CPU执行时间是多少?

　　【答案】：

　　(1)CPU的时钟周期为：1/800 MHz=1.25 ns。(1分)

　　总线的时钟周期为：1/200 MHz=5 ns。(1分)

　　总线带宽为：4 B×200 MHz=800 MB/s或4 B/5 ns=800 MB/s。(1分)

　　(2)Cache块大小是32 B，因此Cache缺失时需要一个读突发传送总线事务读取一个主存块。(1分)

　　(3)一次读突发传送总线事务包括一次地址传送和32 B数据传送：用1个总线时钟周期传输地址;每隔40 ns/8=5 ns启动一个体工作(各进行1次存取)，第一个体读数据花费40 ns，之后数据存取与数据传输重叠;用8个总线时钟周期传输数据。读突发传送总线事务时间：5

　　ns+40 ns+8×5 ns=85 ns。(2分)

　　(4)BP的CPU执行时间包括Cache命中时的指令执行时间和Cache缺失时带来的额外开销。命中时的指令执行时间：100×4×1.25 ns=500 ns。(1分)指令执行过程中Cache缺失时的额

　　外开销：1.2×100×5%×85 ns=510 ns。BP的CPU执行时间：500 ns+510 ns=1 010 ns。(2分)


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