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。

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。

相关问题

rcu_preempt detected stalls on CPUs/tasks

回答: rcu_preempt检测到CPU/任务的停滞是指在系统中出现了RCU调度的停滞现象。这可能是由于以下原因引起的：硬件或软件问题导致CPU上的调度器时钟中断关闭，这通常会导致对于CONFIG_NO_HZ_COMMON=n内核的RCU CPU停滞警告；也可能是由于硬件故障，尽管这种情况相对较少见，但确实发生过。例如，当一个CPU在运行的系统中发生故障，变得无响应但没有立即导致崩溃时，会出现一系列的RCU CPU停滞警告，最终导致了对CPU故障的认识。根据提示消息，可以看到相关的RCU信息，例如RCU相关的提示消息、CPU核的编号、检测到问题的CPU核编号以及当前和父进程的进程号。<span class="em">1</span><span class="em">2</span><span class="em">3</span>
#### 引用[.reference_title]
- *1* *2* *3* [INFO: rcu_sched detected stalls on CPU/tasks](https://blog.csdn.net/m0_37105371/article/details/118367133)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v92^chatsearchT3_1"}}] [.reference_item style="max-width: 100%"]
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branch taken stalls和branch misprediction stalls。

branch taken stalls和branch misprediction stalls都是处理器执行指令时可能遇到的性能瓶颈。

在计算机处理器中，分支指令会导致处理器从当前指令流中跳转到另一个指令流中，这可能会导致处理器需要等待新指令流的执行结果才能继续进行后续操作。当分支指令被正确预测并且执行的分支路径是预测的路径时，即为branch taken stalls；当分支指令被错误地预测并且处理器不得不丢弃之前的执行结果重新执行另一条分支路径时，即为branch misprediction stalls。

在处理器中，由于分支指令的特性，处理器可能会由于等待分支指令的执行结果而产生性能瓶颈。对于branch taken stalls，处理器必须等待预测的分支路径执行完毕才能继续执行后续指令；对于branch misprediction stalls，处理器需要丢弃之前的执行结果重新执行正确的分支路径，导致性能损失。

为了减少这些性能瓶颈，处理器设计者通常采用各种预测算法和技术来提高分支指令的执行效率，例如分支目标缓冲（Branch Target Buffer，BTB）和分支预测器（Branch Predictor）。另外，对于频繁发生分支预测失败的代码，程序员也可以通过优化代码结构和算法来减少分支指令的影响，从而提高处理器的性能。