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回答下面问题

[问答题]

假设某计算机的 CPU 主频为 80MHz, CPI 为 4,并且平均每条指令访存 1.5 次,主存与 Cache 之间交换的块大小为 16B, Cache 的命中率为 99%,存储器总线的宽度为 32位。请回答以下问题:

(1)该计算机的 MIPS 数是多少?平均每秒 Cache 缺失的次数是多少?在不考虑 DMA 传送的情况下,主存带宽至少达到多少才能满足 CPU 的访存要求?
(2)假定在 Cache 缺失的情况下访问主存时,存在 0.0005%的缺页率,则 CPU 平均每秒产生多少次缺页异常?若页面大小为 4KB,每次缺页都需要访问磁盘,访问磁盘时 DMA 传送采用周期挪用的方式,磁盘 I/O 接口的数据缓冲寄存器为 32 位,则磁盘 I/O 接口平均每秒发出的 DMA 请求次数至少是多少?

(3) CPU 和 DMA 控制器同时要求使用总线传输数据时,哪个优先级更高?为什么?
(4)为了提高性能,主存采用 4 体交叉存储模式,工作时每 1/4 个存储周期启动一个体。若每个体的存储周期为 50ns,则该主存能够提供的最大带宽是多少?


(1)平均每秒 CPU 执行的指令数=80M/4=20M, 所以 MIPS=20。 平均每秒 Cache缺失的次数=20M×1.5×( 1-99%) =300K。当 Cache 缺失时, CPU 访问主存,主存与 Cache 之间以块为单位传送数据,此时主存带宽=16B×300K/s=4.8MB/s。在不考虑 DMA传送的情况下,主存带宽至少达到 4.8MB/s 才能满足 CPU 的访存要求。

(2)平均每秒“缺页”异常次数=300K×0.0005%=1.5 次。由于存储器总线带宽为32 位,所以每传送 32 位数据,磁盘控制器发出一次 DMA 请求,这样平均每秒磁盘 DMA请求的次数至少为 1.5×4KB/4B=1.5K=1536。
(3) CPU 和 DMA 控制器同时要求使用存储器总线时, DMA 请求优先级更高。因为若 DMA 请求得不到及时响应, I/O 传输数据可能会丢失。

(4) 4 体交叉存储器模式能提供的最大带宽=4×4B/50ns=320MB/s。

发表于 2016-11-19 16:44:57 回复(2)