體系結(jié)構(gòu)試題及答案

1、1 名詞解釋2:1Cache經(jīng)驗規(guī)則：大小為N的直接印象Cache的失效率約等于大小為N/2的兩路組相聯(lián)Cache的失效率。通道處理機：通道的專用處理機，來專門負責整個計算機體系的輸入/輸出工作。通道處理機只能執(zhí)行有限的一組輸入/輸出指令。透明性：在計算機技術(shù)中，把這種本來存在的事物或?qū)傩?，但從某種角度看又好像不存在的概念稱為透明性。向量處理機：設(shè)置了向量數(shù)據(jù)表示和相應(yīng)的向量指令的流水線處理機稱為向量處理機。虛擬Cache：直接用虛擬地址進行訪問的Cache計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：傳統(tǒng)機器程序員所看到的計算機屬性，即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性。系列機：由同一廠家生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、但具有不同組成和實現(xiàn)的

2、一系列不同型號的計算機。同構(gòu)型多處理機系統(tǒng)：由多個同類型或至少擔負同等功能的處理機組成，它們同時處理同一作業(yè)中能并行執(zhí)行的多個任務(wù)。堆棧型機器：CPU 中存儲操作數(shù)的單元是堆棧的機器。累加器型機器：CPU 中存儲操作數(shù)的單元是累加器的機器。通用寄存器型機器：CPU 中存儲操作數(shù)的單元是通用寄存器的機器。數(shù)據(jù)相關(guān)：考慮兩條指令i和j，i在j的前面，如果下述條件之一成立，則稱指令j與指令i數(shù)據(jù)相關(guān)： （1）指令j使用指令i產(chǎn)生的結(jié)果；（2）指令j與指令k數(shù)據(jù)相關(guān)，而指令k又與指令i數(shù)據(jù)相關(guān)。定向：用來解決寫后讀沖突的。在發(fā)生寫后讀相關(guān)的情況下，在計算結(jié)果尚未出來之前，后面等待使用該結(jié)果的指令并不見

3、得是馬上就要用該結(jié)果。如果能夠?qū)⒃撚嬎憬Y(jié)果從其產(chǎn)生的地方直接送到其它指令需要它的地方，那么就可以避免停頓。指令級并行：簡稱ILP。是指指令之間存在的一種并行性，利用它，計算機可以并行執(zhí)行兩條或兩條以上的指令。指令的動態(tài)調(diào)度：是指在保持數(shù)據(jù)流和異常行為的情況下，通過硬件對指令執(zhí)行順序進行重新安排，以提高流水線的利用率且減少停頓現(xiàn)象。是由硬件在程序?qū)嶋H運行時實施的。指令的靜態(tài)調(diào)度：是指依靠編譯器對代碼進行靜態(tài)調(diào)度，以減少相關(guān)和沖突。它不是在程序執(zhí)行的過程中、而是在編譯期間進行代碼調(diào)度和優(yōu)化的。失效率：CPU訪存時，在一級存儲器中找不到所需信息的概率。失效開銷：CPU向二級存儲器發(fā)出訪問請求到把這個

4、數(shù)據(jù)調(diào)入一級存儲器所需的時間。強制性失效：當?shù)谝淮卧L問一個塊時，該塊不在Cache中，需要從下一級存儲器中調(diào)入Cache，這就是強制性失效。容量失效：如果程序在執(zhí)行時，所需要的塊不能全部調(diào)入Cache中，則當某些塊被替換后又重新被訪問，就會產(chǎn)生失效，這種失效就稱作容量失效。沖突失效：在組相聯(lián)或直接映象Cache中，若太多的塊映象到同一組（塊）中，則會出現(xiàn)該組中某個塊被別的塊替換（即使別的組或塊有空閑位置），然后又被重新訪問的情況。RAID：廉價磁盤冗余陣列或獨立磁盤冗余陣列。通道：專門負責整個計算機系統(tǒng)輸入/輸出工作的專用處理機，能執(zhí)行有限的一組輸入輸出指令。通道流量：指一個通道在數(shù)據(jù)傳送期間

5、，單位時間內(nèi)能夠傳送的數(shù)據(jù)量?；ミB網(wǎng)絡(luò)：一種由開關(guān)元件按照一定的拓撲結(jié)構(gòu)和控制方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，用來實現(xiàn)計算機系統(tǒng)中結(jié)點之間的相互連接。在拓撲上，互連網(wǎng)絡(luò)是輸入結(jié)點到輸出結(jié)點之間的一組互連或映象。分布式共享多處理機：它的共享存儲器分布在各臺處理機中，每臺處理機都帶有自己的本地存儲器，組成一個“處理機-存儲器”單元。但是這些分布在各臺處理機中的實際存儲器又合在一起統(tǒng)一編址， 在邏輯上組成一個共享存儲器。這些處理機存儲器單元通過互連網(wǎng)絡(luò)連接在一起 ，每臺處理機除了能訪問本地存儲器外，還能通過互連網(wǎng)絡(luò)直接訪問在其他處理機存儲器單元中的 “遠程存儲器”。機群：是一種價格低廉、易于構(gòu)建、可擴放性極強的并行

6、計算機系統(tǒng)。它由多臺同構(gòu)或異構(gòu)的獨立計算機通過高性能網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)互連在一起，協(xié)同完成特定的并行計算任務(wù)。從用戶的角度來看，機群就是一個單一、集中的計算資源。2、 填空1. 單機和多機系統(tǒng)中并行性發(fā)展的技術(shù)途徑有：（時間重疊）、（資源重復(fù)）、（資源共享)。2. 軟件兼容有(向上兼容)、(向下兼容)、(向前兼容)和(向后兼容)四種其中（向后兼容）是軟件兼容的根本特征。3. 說出三種對計算機發(fā)展非常關(guān)鍵的實現(xiàn)技術(shù)（動態(tài)隨機訪問存儲器）、（磁盤）、（網(wǎng)絡(luò)）。4. 同構(gòu)型和異構(gòu)型多處理機所采用的提高并行性的技術(shù)分別是5. 從處理數(shù)據(jù)的角度，并行性等級可以分為字串位串、（字串位并）、（字并位串）、和全并行

7、。6. 從執(zhí)行程序的角度看，并行性等級可以分為：（指令內(nèi)部并行）、（指令級并行）、（任務(wù)級或過程級并行）和作業(yè)或程序級并行。7. 計算機系統(tǒng)中提高并行性的技術(shù)途徑有（時間重疊）、（資源重復(fù)）和（資源共享）三種。在高性能單處理機的發(fā)展中，起主導(dǎo)作用的是（時間重疊原理）。8. 根據(jù)CPU內(nèi)部存儲單元類型，可將指令集結(jié)構(gòu)分為（堆棧型）指令集結(jié)構(gòu)、（累加器型）指令結(jié)構(gòu)、（通用寄存器型）指令集結(jié)構(gòu)。9. 在處理機中，若指令序列完成的順序總是與它們開始執(zhí)行的順序保持一致，則只可能出現(xiàn)（名）相關(guān),否則就有可能出現(xiàn)（名相關(guān)）、（數(shù)據(jù)相關(guān)）和（控制）相關(guān)。10. 流水線中的相關(guān)有（數(shù)據(jù)）相關(guān)、（名）相關(guān)、（控制

8、）相關(guān)三種。11. 數(shù)據(jù)相關(guān)有三種，分別是：（寫后讀）、（讀后寫）和（寫后寫）。12. 對向量的處理有（水平處理）方式、（垂直處理）方式、（分組處理）方式。13. 存儲器層次結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的基本依據(jù)是程序的（訪問的局部性原理）。14. 在存儲層次中映像規(guī)則有15. 在存儲層次中，常用的替換算法有（隨機法）、（先進先出法）、（最近最少使用法）。16. 設(shè)有一個“Cache-主存”層次，Cache為4塊，主存為8塊；試分析對于以下2種情況，計算訪存塊地址為5時的索引（index）。1） ：組相連，每組兩塊：索引為2） 直接映像：索引為17. 地址映像方法有（直接映像）、（組相連映像）和（全相連映像）

9、等三中，其中（全相連）的沖突率最低。18. 按照產(chǎn)生失效的原因不同，Cache失效可以分為（強制性失效）、（容量失效）和（沖突失效）三種。19. 2:1Cache經(jīng)驗規(guī)則是指大小為N的（直接映像）Cache的失效率約等于大小為1/2的（兩路組相連）Cache的失效率。20. 相連度越高，（沖突）失效就越少：（強制性）失效不受Cache容量的影響，但（容量）失效卻隨著容量的增加而減少。（強制性失效和容量失效不受相連度的影響）21. 在虛擬存儲器中，一般采用（全相連）地址映像方法和（LRU）更新策略。22. 設(shè)計I/O系統(tǒng)的單個標準()、()和()。23. 輸入/輸出系統(tǒng)包括（外部設(shè)備（I/O設(shè)備

10、，輔助存儲器）和（其與主機之間的控制部分）。24. 通道分為（字節(jié)多路）通道、（選擇）通道和（數(shù)組多路）通道三種類型。3 簡答題1.什么叫軟件兼容？軟件兼容有哪幾種?其中哪一種是軟件兼容的根本特征？軟件兼容：一個軟件可以不經(jīng)修改或者只需少量修改就可以由一臺計算機移植到另一臺計算機上運行。差別只是執(zhí)行時間的不同。向上（下）兼容：按某檔計算機編制的程序，不加修改就能運行于比它高（低）檔的計算機。向后（前）兼容：按某個時期投入市場的某種型號計算機編制的程序，不加修改地就能運行于在它之后（前）投入市場的計算機。向后兼容是一定要保證的，它是系列機的根本特征。2. 計算機體系結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析中最常使用的三條

11、基本原則是什么？并說出它們的含義。以經(jīng)常性事件為重點：對經(jīng)常發(fā)生的情況進行優(yōu)化，使分配更多的資源，達到更高的性能或者分配更多的電能。  Amdahl定律：加快某部件執(zhí)行速度所能獲得的系統(tǒng)性能加速比，受限于該部件的執(zhí)行事件占系統(tǒng)中總執(zhí)行事件的百分比。 程序的局部性原理：程序執(zhí)行時所訪問的存儲器地址分布不是隨機的，而是相對的簇聚。3. 在進行計算機系統(tǒng)設(shè)計時，一個設(shè)計者應(yīng)該考慮哪些因素對設(shè)計的影響？在進行計算機系統(tǒng)設(shè)計時，設(shè)計者應(yīng)該考慮到如下三個方面因素的影響： l 技術(shù)的發(fā)展趨勢； l 計算機使用的發(fā)展趨勢； l&#

12、160;計算機價格的發(fā)展趨勢。4. 從執(zhí)行程序的角度看，并行等級從低到高可分為哪幾級？從執(zhí)行程序的角度來看，并行性等級從低到高可分為：（1）指令內(nèi)部并行：單條指令中各微操作之間的并行；（2）指令級并行：并行執(zhí)行兩條或兩條以上的指令；（3）線程級并行：并行執(zhí)行兩個或兩個以上的線程，通常是以一個進程內(nèi)派生的多個線程為調(diào)度單位；（4）任務(wù)級或過程級并行：并行執(zhí)行兩個或兩個以上的過程或任務(wù)（程序段），以子程序或進程為調(diào)度單元；（5）作業(yè)或程序級并行：并行執(zhí)行兩個或兩個以上的作業(yè)或程序。5.從處理數(shù)據(jù)的角度，并行性等級從低到高可分為哪幾級？從處理數(shù)據(jù)的角度來看，并行性等級從低到高可分為：（1）字串位串：

13、每次只對一個字的一位進行處理。這是最基本的串行處理方式，不存在并行性；（2）字串位并：同時對一個字的全部位進行處理，不同字之間是串行的。已開始出現(xiàn)并行性；（3）字并位串：同時對許多字的同一位（稱為位片）進行處理。這種方式具有較高的并行性；（4）全并行：同時對許多字的全部位或部分位進行處理。這是最高一級的并行。6.試以系列機為例，說明計算機體系結(jié)構(gòu)、計算機組成和計算機實現(xiàn)三者之間的關(guān)系。如在設(shè)計主存系統(tǒng)時，確定主存容量、編址方式、尋址范圍等屬于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。確定主存周期、邏輯上是否采用并行主存、邏輯設(shè)計等屬于計算機組成。選擇存儲芯片類型、微組裝技術(shù)、線路設(shè)計等屬于計算機實現(xiàn)。計算機組成是計算機

14、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)。計算機實現(xiàn)是計算機組成的物理實現(xiàn)。一種體系結(jié)構(gòu)可以有多種組成。一種組成可以有多種實現(xiàn)。7. 從目的、技術(shù)途徑、組成、分工方式、工作方式等5個方面對同構(gòu)型多處理機異構(gòu)型多處理機做一比較（列表）。8. 指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計中表示尋址方式的主要方法有哪些？簡述這些方法的優(yōu)缺點。表示尋址方式有兩種常用的方法：（1）將尋址方式編于操作碼中，由操作碼在描述指令的同時也描述了相應(yīng)的尋址方式。這種方式譯碼快，但操作碼和尋址方式的結(jié)合不僅增加了指令的條數(shù)，導(dǎo)致了指令的多樣性，而且增加了CPU對指令譯碼的難度。（2）為每個操作數(shù)設(shè)置一個地址描述符，由該地址描述符表示相應(yīng)操作數(shù)的尋址方式。這種方式譯碼

15、較慢，但操作碼和尋址獨立，易于指令擴展。9. 在指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)考慮哪些主要問題？在進行指令機結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該考慮如下主要問題： l 指令集功能設(shè)計：主要有RISC和CISC兩種技術(shù)發(fā)展方向；  尋址方式的設(shè)計：設(shè)置尋址方式可以通過對基準程序進行測試統(tǒng)計，察看各種尋址方式的使用頻度，根據(jù)適用頻度設(shè)置相應(yīng)必要的尋址方式； 操作數(shù)表示和操作數(shù)類型：主要的操作數(shù)類型和操作數(shù)表示的選擇有，浮點數(shù)據(jù)類型（可以采用IEEE 754標準）、整型數(shù)據(jù)類型（8位、16位、32位的表示方法）、字符型（8位）、十進制數(shù)據(jù)類型（壓縮十進制和非壓縮十進制數(shù)

16、據(jù)表示）等等。 l 尋址方式的表示：可以將尋址方式編碼與操作碼中，也可將尋址方式作為一個單獨的域來表示。 l 指令集格式的設(shè)計：有固定長度編碼方式、可變長編碼方式和混合編碼方式三種選擇。10.計算機指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計所涉及的內(nèi)容有哪些？答： (1) 指令集功能設(shè)計：主要有RISC和CISC兩種技術(shù)發(fā)展方向； (2) 尋址方式的設(shè)計：設(shè)置尋址方式可以通過對基準程序進行測試統(tǒng)計，察看各種尋址方式的使用頻率，根據(jù)適用頻率設(shè)置必要的尋址方式。 (3) 操作數(shù)表示和操作數(shù)類型：主要的操作數(shù)類型和操作數(shù)表示的選擇有：浮點數(shù)據(jù)類型、整型數(shù)據(jù)類型、字符型、十進制數(shù)據(jù)類型等等

17、。 (4) 尋址方式的表示：可以將尋址方式編碼于操作碼中，也可以將尋址方式作為一個單獨的域來表示。 (5) 指令集格式的設(shè)計：有變長編碼格式、固定長度編碼格式和混合型編碼格式3種。11.RISC指令集結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則是什么？答（1） 選取使用頻率最高的指令，并補充一些最有用的指令；（2）每條指令的功能應(yīng)盡可能簡單，并在一個機器周期內(nèi)完成；（3）所有指令長度均相同；（4）只有Load和Store操作指令才訪問存儲器，其它指令操作均在寄存器之間進行； (5) 以簡單有效的方式支持高級語言。12.表示尋址方式的主要方法有哪些？簡述這些方法的優(yōu)缺點。答：表示尋址方式有兩種常用的方法：（1）將尋址方式編于

18、操作碼中，由操作碼在描述指令的同時也描述了相應(yīng)的尋址方式。這種方式譯碼快，但操作碼和尋址方式的結(jié)合不僅增加了指令的條數(shù)，導(dǎo)致了指令的多樣性，而且增加了CPU對指令譯碼的難度。（2）為每個操作數(shù)設(shè)置一個地址描述符，由該地址描述符表示相應(yīng)操作數(shù)的尋址方式。這種方式譯碼較慢，但操作碼和尋址獨立，易于指令擴展。13. 造成流水線斷流的主要原因是哪三種相關(guān)？簡述三種相關(guān)的基本思想。數(shù)據(jù)相關(guān)，名相關(guān)，控制相關(guān) 數(shù)據(jù)相關(guān)：指令j使用指令i產(chǎn)生的結(jié)果，或者指令j與指令k數(shù)據(jù)相關(guān)，指令k又與指令i書記相關(guān)。 名相關(guān)：兩條指令使用相同的名，但他們之間并沒有數(shù)據(jù)流動。 控制相關(guān)：由分支

19、指令引起的，需要根據(jù)分支指令的執(zhí)行結(jié)果來確定后續(xù)指令是否執(zhí)行。14. 數(shù)據(jù)相關(guān)有哪幾種類型？解決數(shù)據(jù)相關(guān)有哪些主要方法？15.簡述先行控制的基本思想。答：先行控制技術(shù)是把緩沖技術(shù)和預(yù)處理技術(shù)相結(jié)合。緩沖技術(shù)是在工作速度不固定的兩個功能部件之間設(shè)置緩沖器，用以平滑它們的工作。預(yù)處理技術(shù)是指預(yù)取指令、對指令進行加工以及預(yù)取操作數(shù)等。采用先行控制方式的處理機內(nèi)部設(shè)置多個緩沖站，用于平滑主存、指令分析部件、運算器三者之間的工作。這樣不僅使它們都能獨立地工作，充分忙碌而不用相互等待，而且使指令分析部件和運算器分別能快速地取得指令和操作數(shù)，大幅度地提高指令的執(zhí)行速度和部件的效率。這些緩沖站都按先進先出的方

20、式工作，而且都是由一組若干個能快速訪問的存儲單元和相關(guān)的控制邏輯組成。采用先行控制技術(shù)可以實現(xiàn)多條指令的重疊解釋執(zhí)行。16. 簡述定向技術(shù)的基本思想。定向：用來解決寫后讀沖突的。在發(fā)生寫后讀相關(guān)的情況下，在計算結(jié)果尚未出來之前，后面等待使用該結(jié)果的指令并不見得是馬上就要用該結(jié)果。如果能夠?qū)⒃撚嬎憬Y(jié)果從其產(chǎn)生的地方直接送到其它指令需要它的地方，那么就可以避免停頓。17.試舉例說明DLX流水線中存在不能依靠定向技術(shù)解決的數(shù)據(jù)相關(guān)及其解決方法。18.有哪幾種向量處理方式？它們對向量處理機的結(jié)構(gòu)要求有何不同？1) 水平處理方式：不適合對向量進行流水處理。  (2)

21、0;垂直處理方式：適合對向量進行流水處理，向量運算指令的源/目向量都放在存儲器內(nèi)，使得流水線運算部件的輸入、輸出端直接與存儲器相聯(lián)，構(gòu)成MM型的運算流水線。  (3) 分組處理方式：適合流水處理。可設(shè)長度為n的向量寄存器，使每組向量運算的源/目向量都在向量寄存器中，流水線的運算部件輸入、輸出端與向量寄存器相聯(lián)，構(gòu)成RR型運算流水線。19.簡述Tomasulo算法的基本思想。答：核心思想是： 記錄和檢測指令相關(guān)，操作數(shù)一旦就緒就立即執(zhí)行，把發(fā)生RAW沖突的可能性減小到最少； 通過寄存器換名來消除WAR沖突和WAW沖突。寄存器換名是通過保留站來實現(xiàn)，它保存等待流出和正

22、在流出指令所需要的操作數(shù)?；舅枷耄褐灰僮鲾?shù)有效，就將其取到保留站，避免指令流出時才到寄存器中取數(shù)據(jù)，這就使得即將執(zhí)行的指令從相應(yīng)的保留站中取得操作數(shù)，而不是從寄存器中。指令的執(zhí)行結(jié)果也是直接送到等待數(shù)據(jù)的其它保留站中去。因而，對于連續(xù)的寄存器寫，只有最后一個才真正更新寄存器中的內(nèi)容。一條指令流出時，存放操作數(shù)的寄存器名被換成為對應(yīng)于該寄存器保留站的名稱（編號）。20. 簡述前瞻執(zhí)行的基本思想。對分支指令的結(jié)果進行猜測，并假設(shè)這個猜測總是對的，然后按這個猜測結(jié)果繼續(xù)取、流出和執(zhí)行后續(xù)的指令。只是執(zhí)行指令的結(jié)果不是寫回到寄存器或存儲器，而是放到一個稱為ROB的緩沖器中。等到相應(yīng)的指令得到“確認

23、”（即確實是應(yīng)該執(zhí)行的）后，才將結(jié)果寫入寄存器或存儲器。21. 調(diào)度分支延遲指令有哪三種常用方法？它們各有什么優(yōu)缺點。從前調(diào)度：可以有效提高流水線性能，但分支必須不依賴于被調(diào)度的指令。 從目標處調(diào)度：分支轉(zhuǎn)移成功時，可以提高流水線性能，但由于復(fù)制指令，可能加大程序空間。 從失敗處調(diào)度：分支轉(zhuǎn)移失敗時，可以提高流水線性能。但如果分支轉(zhuǎn)移成功，必須保證被調(diào)度的指令對程序的執(zhí)行沒有影響。22.在Tomasulo算法中，進入”流出“段的條件是什么？對于浮點操作來說，要進行哪些動作和記錄工作？進入“流出”段的條件：有空閑保留站r 動作和記錄工作：寫出算法或者文字描述均可。要點： （1

24、）判斷第一操作數(shù)是否就緒；如果是，就把操作數(shù)讀到保留站，否則就把寄存器狀態(tài)表中的標識送給保留站。 （2）判斷第二操作數(shù)是否就緒；如果是，就把操作數(shù)讀到保留站，否則就把寄存器狀態(tài)表中的標識送給保留站。 （3）把保留站置為忙。 （4）把操作碼送保留站。 （5）把保留站號r送到與該指令的結(jié)果寄存器對應(yīng)的寄存器狀態(tài)表項。23. 簡述“Cache主存”層次與“主存輔存”層次的區(qū)別。 存儲層次比較項目“Cache主存”層次“主存輔存”層次目的為了彌補主存速度的不足為了彌補主存容量的不足存儲管理的實現(xiàn)全部由專用硬件實現(xiàn)主要由軟件實現(xiàn)訪問速度的比值（第一級比第二級）幾比一幾萬比一典型的塊（頁）大小幾十個字節(jié)幾

25、百到幾千個字節(jié)CPU對第二級的訪問方式可直接訪問均通過第一級不命中時CPU是否切換不切換切換到其它進程24. 試從3C失效的關(guān)系分析增加塊大小對Cache性能的影響。降低失效率最簡單的方法是增加塊大小 。（1）對于給定的 Cache 容量，當塊大小增加（ 從16字節(jié)開始）時，失效率開始是下降，后來反而上升了。  (2) Cache 容量越大，使失效率達到最低的塊大小就越大。導(dǎo)致上述失效率先下降后上升的原因，在于增加塊大小會產(chǎn)生雙重作用。一方面它減少了強制性失效，因為局部性原理有兩方面的含義：時間局部性和空間局部性，

26、增加塊大小利用了空間局部性；另一方面，由于增加塊大小會減少 Cache 中塊的數(shù)目，所以有可能會增加沖突失效。在 Cache 容量較小時，甚至還會增加容量失效。剛開始增加塊大小時，由于塊大小還不是很大，上述的第一種作用超過第二種作用，從而使失效率下降。但等到塊大小較大時，第二種作用超過第一種作用，使失效率上升。 0簡述減小Cache失效開銷的幾種方法答：讓讀失效優(yōu)先于寫、寫緩沖合并、請求字處理技術(shù)、非阻塞Cache或非鎖定Cache技術(shù)、采用二級Cache。25.寫出三級Cache的平均訪問時間的公式。解：平均訪存時間 命中時間失效率×

27、;失效開銷只有第I層失效時才會訪問第I1。設(shè)三級Cache的命中率分別為HL1、 Hl2、 HL3，失效率分別為Ml1、Ml2、ML3，第三級Cache的失效開銷為PL3。 平均訪問時間TA HL1Ml1Hl2Ml2(HL3ML3×PL3)26.降低Cache失效率有哪幾種方法？（至少寫出5種）（簡述其基本思想。）答：常用的降低Cache失效率的方法有下面幾種：（1） 增加Cache塊大小。增加塊大小利用了程序的空間局部性。（2） 增加Cache的容量。（3） 提高相聯(lián)度，降低沖突失效。（4） 偽相聯(lián)Cache，降低沖突失效。當對偽相聯(lián)Cache進行訪問時，首先是按與直接映象相同的方式進行訪問。如果命中，則從相應(yīng)的塊中取出所訪問的數(shù)據(jù)，送給CPU，訪問結(jié)束。如果不命中，就將索引字段的最高位取反，然后按照新索引去尋找“偽相聯(lián)組”中的對應(yīng)塊。如果這一塊的標識匹配，則稱發(fā)生了“偽命中”。否則，就訪問下一級存儲器。（5） 硬件預(yù)取技術(shù)。在處理器提出訪問請求前預(yù)取指令和數(shù)據(jù)。（6） 由編譯器控制的預(yù)取，硬件預(yù)取的替代方法，在編譯時加入預(yù)取的指令，在數(shù)據(jù)被用到之前發(fā)出預(yù)取請求。（7） 編譯器優(yōu)化，通過對軟件的優(yōu)化來降低失效率。（8） “犧牲”Cache。在Cache和其下一級存儲器的數(shù)據(jù)通路之間增設(shè)一個全相聯(lián)的小Cache