假设存在一个计算机, CPI是2(没有储存器停顿(Memory stalls)),仅有载入/储存指令进行数据访问,并且载入/储存的指令的占比是36%。假如缺失代价(Miss penalty)是 40个时钟周期,指令缓存缺失率(Instruction miss rate)是2%, 数据缓存缺失率(Data miss rate)是4%。 请计算平均内存访问时间、不使用cache技术的CPU的平均CPI,和使用了cache技术获得的加速比。
时间: 2024-01-24 08:19:38 浏览: 217
计算机体系结构指令调度实验报告
首先,我们需要计算出平均内存访问时间(Average Memory Access Time,AMAT)。根据AMAT的公式:
AMAT = 访问时间 + 缺失率 * 缺失代价
对于指令缓存,访问时间为1个时钟周期(假设命中时不需要任何等待),缺失率是2%,缺失代价是40个时钟周期,因此AMAT为:
AMAT(指令缓存)= 1 + 2% * 40 = 1.8 个时钟周期
对于数据缓存,访问时间也为1个时钟周期,缺失率是4%,缺失代价是40个时钟周期,因此AMAT为:
AMAT(数据缓存)= 1 + 4% * 40 = 2.6 个时钟周期
接下来,我们可以计算不使用cache技术的CPU的平均CPI。由于所有的数据访问都需要访问内存,所以平均CPI为:
平均CPI(无cache)= 1 + 0.36 * 2 = 1.72
最后,我们可以计算使用了cache技术获得的加速比(Speedup)。由于36%的指令不需要访问内存,所以这些指令的CPI不变,仍然是1。剩下的64%的指令的CPI变为:
CPI(有cache)= 1 * 0.36 + AMAT * 0.64 = 1.8 * 0.64 + 0.36 = 1.656
加速比为:
加速比 = 平均CPI(无cache)/ CPI(有cache)= 1.72 / 1.656 ≈ 1.04
因此,使用了cache技术后,CPU的性能提升了4%左右。
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