冯·诺依曼计算机与主存地址解析-理解Cache命中率与性能提升

"画出主存地址字段中各段的位数-2020年最新cfa一二三级 frm一二级必备金融英语词汇手册" 本文主要涉及计算机组成原理的知识点，特别是与内存、缓存（Cache）和冯·诺依曼计算机架构相关的概念。 1. **主存地址字段的位数划分** 在计算机系统中，主存地址通常由多个字段组成，这些字段用于标识内存中的不同部分。题目中提到的地址字段格式为8 7 2 3 2，这表示地址字段被分为五部分，其中数字表示该段的位数。例如，最高位（8）可能代表内存的银行或组选择，中间的7位可能代表组内地址，接着的2位可能是字内的偏移量，而剩下的3位可能是字地址。 2. **Cache命中率计算** Cache的命中率是指CPU从Cache中成功获取数据的次数与总尝试次数的比例。在给定的情境中，CPU按顺序读取100个字，每次读取8次，共800次操作。第一遍读取时，13次主存访问（每8个字调入一个块）将所有数据加载到Cache中，之后的7次重复读取都不需要再访问主存，因为数据已存在于Cache中。所以命中率是(800 - 13) / 800 = 0.984375，即98.4375%。 3. **Cache对性能提升的影响** 如果Cache的速度是主存的6倍，那么在没有Cache的情况下，执行800次读操作，主存需要的时间将是Cache时间的6倍。有了Cache后，除了首次加载数据的13次主存访问，其余777次操作都是直接从Cache读取，速度更快。因此，总体速度提高的倍数是总时间改善的幅度，即(6 * 13 / 800) / (1 - 13 / 800)。 此外，还提到了一些基本的计算机组成原理概念： - **计算机系统**：包括硬件和软件两个部分，它们互相依赖，缺一不可。 - **冯·诺依曼计算机**：由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成，数据和指令存储在同一个存储器中，按照地址顺序执行。 - **主机**：由CPU和主存储器组成。 - **CPU**：中央处理器，包括运算器和控制器，现代CPU可能还包括Cache。 - **主存**：存储正在运行的程序和数据，具有随机存取特性。 - **存储单元**：存储器的基本单元，每个存储单元都有一个特定的地址。 - **存储字长**：一个存储单元能存储的二进制位数。 - **存储容量**：存储器总的存储空间大小。 - **机器字长**：CPU一次能处理的数据的二进制位数。 - **指令字长**：一条指令的二进制长度。 以上就是根据题目和提供的内容，关于计算机组成原理中的关键知识点的详细解析。