计算机体系结构
计算题：假设高速缓存Cache工作速度为主存的5倍，且Cache被访问命中的概率为90%，则采用Cache后，能使整个存储系统获得多高的加速比？
题目
计算题：假设高速缓存Cache工作速度为主存的5倍，且Cache被访问命中的概率为90%，则采用Cache后，能使整个存储系统获得多高的加速比？
相似问题和答案
第1题：
● 在Cache-主存两级存储体系中，关于Cache的叙述，错误的是 （15） 。
（15）
A. Cache设计的主要目标是在成本允许的情况下达到较高的命中率，使存储系统具有最短的平均访问时间
B. Cache设计的一个重要原则是在争取获得较快的存取速度和花费较低的存储成本之间达到合理的折衷
C. 除了 Cache 容量和块的大小，地址相联方式和替换策略也会影响 Cache的命中率
D. 在速度要求较高的场合采用直接映像，在速度要求较低的场合采用组相联或全相联
第2题：
某机主存容量为16MB，cache容量为16KB，主存与cache每块都分为16B，主存与cache地址变换采用直接映像方法。这种映像方法优点是算法简单，缺点是(1)。若访问的主存单元为B4AF45H，而且该单元已经装入cache，则cache的地址是(2)。
A．转换方法复杂
B．转换速度较慢
C．cache利用不充分
D．转换方法不直观
第3题：
共用题干题某计算机的Cache采用相联映像，Cache容量为16KB，每块8个字，每个字32位，并且将Cache中每4块分为一组。若主存最大容量为4GB且按字节编址，则主存地址应为（1）位，组号应为（2）位。若Cache的命中率为0.95，且Cache的速度是主存的5倍，那么与不采用Cache相比较，采用Cache后速度大致提高到（3）倍。
空白（1）处应选择（）
A.24
B.32
C.36
D.40
主存最大容量为4GB且按字节编址，由于2=4GB，所以主存地址应为32位。因为每块8个字，每个字32位，并且将Cache中每4块分为一组，则每组的大小为32/8×8×4=128B。Cache容量为16KB，共可分成16K/128=128组，由于2=128，所以组号应为7位。设主存的存取周期为h，因Cache的速度是主存的5倍，所以Cache的存取周期为32
第4题：
假设高速缓存Cache的工作速度为主存的6倍，且Cache被访问的概率为90%，则采用Cache后，能使整个存储系统获得加速比SP为(68)。
A．3
B．4
C．5
D．6
解析：首先对新的存储系统的性能作以下假设：在Cache不命中的情况下，对Cache的访问不会额外损失时间，即决定Cache是否命中所用的时间可以忽略；在从主存向Cache传输的同时，数据也被传输给使用部件(不需要再从Cache中读取)。这样，在新的存储系统中，Amdah1定律定义了采用特殊的方法所能获得的加速比的大小。根据加速比的计算公式可得：
第5题：
高速缓存Cache与主存间采用全相联地址映像方式，高速缓存的容量为4MB，分为4块，每块1MB，主存容量为256MB。若主存读写时间为30ns，高速缓存的读写时间为3ns，平均读写时间为3.27ns，则该高速缓存的命中率为(1)%。若地址变换表中相联存储器的88H对应的cache块号为01B，则主存地址为8888888H时，高速缓存地址为(2)。
(1)
A．90
B．95
C．97
D．99
第6题：
●假设高速缓存Cache工作速度为主存的5倍，且Cache被访问命中的概率为90%，则采用Cache后，能使整个存储系统获得加速比Sp为 (1) 。
(1) A．3.57
B．5
C．4.21
D．5.17
【解析】首先对新的存储系统的性能作以下假设：在Cache不命中的情况下，对Cache的访问不会额外损失时间，即决定Cache是否命中所用的时间可以忽略；在从主存向Cache传输的同时，数据也被传输给使用部件(不需要再从Cache中读取)。这样，在新的存储系统中，Amdahl定律定义了采用特殊的方法所能获得的加速比的大小。
根据加速比的计算公式：
加速比=采用改进措施后的性能／没有采用改进措施前的性能
=原执行某任务的时间／现在执行某任务的时间
=5÷(5×0.1+1×0.9)=3.57
第7题：
在CPU和主存间设置cache存储器主要是为了(14)。若使用基于数据内容进行访问的存储设备作为cache时，能更快决定是否命中。这种地址映射方法称为(15)映射。CPU向cache执行写操作时，可以同时写回主存储器或者仅当cache中该数据被淘汰时才写回主存储器，前者称为(16)，而后者称为(17)。若cache的存取速度是主存存取速度的10倍，且命中率可达到0.8，则CPU对该存储系统的平均存取周期为(18)T(T为主有的存取周期)。
A．扩充主存容量
B．解决CPU和主存的速度匹配
C．提高可靠性
D．增加CPU访问的并行度
第8题：
A、cache>主存>光盘>磁盘
B、cache>磁盘>主存>光盘
C、cache>主存>磁盘>光盘
D、cache>光盘>磁盘>主存
第9题：
某计算机的存储系统由Cache-主存系统构成，Cache的存取周期为10ns，主存的存取周期为50ns。在CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为4800次，主存完成存取的次数为200次，则CPU访问存储系统的平均访问时间是(30)ns，该Cache-主存系统的效率是(31)。
A．10
B．11.60
C．11.68
D．50
解析：在由Cache-主存系统构成计算机中，存储系统Cache的命中率可以计算为：
H=4800÷(4800+200)=0.96
CPU访问存储系统的平均访问时间是：
T=10×0.96+(1-0.96)50=11.6
Cache-主存系统的效率为：
e=10/11.6=0.862
第10题：
在Cache-主存两级存储体系中，关于Cache的叙述，错误的是(11)。
A.Cache设计的主要目标是在成本允许的情况下达到较高的命中率，使存储系统具有最短的平均访问时间
B.Cache设计的一个重要原则是在争取获得较快的存取速度和花费较低的存储成本之间达到合理的折衷
C.除了Cache容量和块的大小，地址相联方式和替换策略也会影响Cache的命中率
D.在速度要求较高的场合采用直接映像，在速度要求较低的场合采用组相联或全相联 试题11分析
本题考查高速缓存的相关知识。为解决高速CPU与低速内存之间的速度差异，最经济、有效的方法是在两者之间插入容量不大但操作速度很高的存储器高速缓存(Cache)，起到缓冲作用，使CPU既可以以较快速度存取Cache中的数据，又不使系统成本过高。与主存相比，Cache的容量很小，它保存的只是一部分主存内容的一个副本，且Cache与主存的数据交换是以块为单位。地址映射即是应用某种方法把主存地址定位到Cache中，有全相联方式、直接方式和组相联方式三种方式。(1)全相联映射方式。这是一种最简单而又直接的映射方法，指主存中每个块只能映射到Cache的一个特定的块。在该方法中，Cache块地址j和主存块地址i的关系为：j=imodCb其中Cb是Cache的块数。这样，整个Cache地址与主存地址的低位部分完全相同。直接映射法的优点是所需硬件简单，只需要容量较小的按地址访问的区号标志表存储器和少量比较电路；缺点是Cache块冲突概率较高，只要有两个或两个以上经常使用的块恰好被映射到Cache中的同一个块位置时，就会使Cache命中率急剧下降。(2)直接映射方式。这种映射方式允许主存的每一块信息可以存到Cache的任何一个块空间，也允许从已被占满的Cache中替换掉任何一块信息。全相联映射的优点是块冲突概率低：其缺点是访问速度慢，并且成本太高。(3)组相联映射方式。这种方式是前两种方式的折衷方案。这种映射方式在组间是直接映射，而组内是全相联映射，其性能和复杂性介于直接映射和全相联映射之间。CPU在访问内存时，首先判断所要访问的内容是否在Cache中，如果在，就称为“命中”，此时CPU直接从Cache中调用该内容；否则，就称为“不命中”。一般来说，Cache的存储容量比主存的容量小得多，但不能太小，太小会使命中率太低；也没有必要过大，过大不仅会增加成本，而且当容量超过一定值后，命中率随容量的增加将不会有明显地增长。