计算机组成原理14-课堂练习-第四章Cache

一、单项选择题

15. 关于Cache的论述中，正确的是( )。

A．Cache是一种介于主存和辅存之间的存储器。

B．如果访问Cache不命中，则用从内存中取到的数据块替换Cache中最近被访问过的数据块。

C．Cache的命中率必须很高，一般要达到90%以上才能充分发挥其作用。

D．Cache中的信息必须与主存中的信息时刻保持一致。

16．Cache的地址映射中( )比较多的采用“按内容寻址”的相联存储器来实现。

A．直接映射B．全相联映射

C．组相联映射D．段相联映射

17．在下列因素中，与Cache命中率无关的是( )。

A Cache字块的大小

B Cache的总容量

C Cache字块的个数D主存的存取时间

18．在程序的执行过程中，Cache与主存的地址映射是由( )。

A 操作系统来管理的

B 程序员调度的

C由硬件自动完成的 D 存储管理硬件和存储管理软件共同完成的

二、综合应用题

2．Cache存放的是什么内容，其命中率受哪些因素影响？

答：Cache存储器中保存的字块是主存中相应字块的一个副本。

Cache的容量和块的大小是影响命中率的重要因素。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；也没必要太大，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的增长。此外，Cache的组织方式与Cache的替换策略的选择也会影响Cache的命中率。

6．在Cache管理中，当新的主存块需要调入Cache时，有几种替换算法？各有何特点？哪种算法的平均命中率高？

答：在Cache管理中，当新的主存块需调人Cache时，常用的有先进先出(FIFO)算法和近期最少使用LRU算法。

前者是把最先调入Cache的块替换出去，它不随时记录各块的使用情况，所以容易实现，且开销小；

后者是把近期最少使用的块替换出去，这种算法需随时记录Cache中各块的使用情况，以便确定哪个块是近期最少使用的。

LRU算法比FIFO的平均命中率高。

9．叙述带有Cache存储器的计算机，其CPU读内存一次的工作过程。

答：

(1) CPU将内存地址加载到地址总线，并发出读信号；

(2) Cache从地址总线截取内存地址，分析出该地址所在的内存块号；

(3)查主存Cache地址映射变换机构，若该主存块已调入Cache，则为命中，进入(4)，否则，转(6)；

(4)将对应的Cache块号与主存地址中的块内地址拼接，形成Cache地址，访问Cache存储体，同时阻断主存的读操作；

(5)由Cache读出之数据经数据总线送往CPU;

(6)不命中的情况下，维持主存的读操作，由主存读出的数据经数据总线送往CPU;

(7)同时查阅Cache是否尚有空间容纳块的调入，如有，则转入(9)；

(8)启动Cache替换机构，空出一个Cache块位置；

(9)打通直接调度通路，将该主存块调入Cache，并修改标记。