华科2003年计算机系统结构研究生入学考题3

华科计算机系统结构研究生入学考题

三、分析题

(1)(8分)一个程序一共有6页,但分配给该程序的实际内存空间只有3页,该程

序的执行顺序为:P1,P2,P3,P4,P2,P3,P5,P5,P4,P6,P3,P3,P2,P1,P5请画出用LRU和LFU替换算法进行工作时的替换表,并指这两种情况下各自的命中率.

(2)(8分)某个Cache系统,Cache有16块(第0-第15),每块32个字,内存有64

块(第0-第63).现按组相联映射,每组4块.若Cache中0,2,4,6,8,10块已经有数据占用,内存单元0152h(16进制)的数据可能映射到Cache中的那些块?请写出分析过程.如果采用写通过法对此内存单元进行改写,对应的Cache块中,是否也只改写一个字?

(3)(10分)在一个包括取指F、译码D、执行X、存数M、写回W的五段流水线机器上，假设每段都花费一个时钟周期，流水线没有采用forwarding或者Bypassing技术，但寄存器在同一时间的读和写可通过寄存器堆来forward.

机器运行下列代码：

loop:LWR1,0(R2)

ADDIR1,R1,#1

SWR1,0(R2)

ADDIR2,R2,#5

SUBR4,R3,R2

BNZR4,loop

假设R3的初始值为R2+100,并假设所有的存储器存取都命中。

画出执行上述程序的时空图，并计算这段程序的执行将花费多少个周期。

(4)(6分)一个具有64个相同处理器的DSM机器运行某个程序,每个处理器在存取本地存储器时的CPI为1,存取远端存储器的时间为3000ns.处理器的时钟周期为20ns.与2%的指令需要远端存取相比,处理器完全没有远端存储器存取时,速度会提高多少?