‫معماری کامپیوتر‪-‬گروه ‪1‬‬
‫نام و نام خانوادگی‪:‬‬
‫بسمهتعالی‬
‫تمرین سوم‬
‫نیمسال دوم ‪01-09‬‬
‫تاریخ تحویل‪1301/94/93 :‬‬
‫شماره دانشجوئی‪:‬‬
‫‪ -1‬نرخ برخورد (‪ )hit ratio‬یک حافظه نهان ‪ %09‬و زمان دسترسی به آن ‪ 4‬برابر سریعتر از زمان دسترسی به حافظه‬
‫اصلی است‪ .‬تسریع دسترسی به حافظه (اصلی ‪ +‬نهان) نسبت به حالت ساده چقدر است؟‬
‫‪ -2‬یک حافظه نهان با ‪ 8k‬بلوک ‪ 4‬کلمهای و آدرس ‪ 64‬بیتی را در نظر بگیرید‪ .‬تعداد کل مجموعهها و کل‬
‫بیتهای برچسب را در هر یک از حاالت زیر به دست آورید‪.‬‬
‫الف) نگاشت مستقیم‬
‫ب) شرکتپذیر مجموعهای دو طرفه‬
‫ج) شرکتپذیر مجموعهی چهار طرفه‬
‫د) کامالً شرکتپذیر‬
‫‪ -3‬سه پردازنده با ساختارهای مختلف حافظهی نهان مطابق با جدول ‪ 1‬در نظر بگیرید‪.‬‬
‫جدول ‪1‬‬
‫نوع حافظهی نهان‬
‫ساختار‬
‫حافظه نهان ‪1‬‬
‫نگاشت مستقیم با بلوکهای ‪ 1‬کلمهای‬
‫حافظه نهان ‪2‬‬
‫نگاشت مستقیم با بلوکهای ‪ 4‬کلمهای‬
‫حافظه نهان ‪3‬‬
‫شرکتپذیر‪ -‬دو راهه با بلوکهای ‪ 4‬کلمهای‬
‫در این صورت فرض کنید شاخص نرخ فقدان مطابق با جدول ‪ 2‬است‪.‬‬
‫جدول ‪2‬‬
‫نوع حافظهی نهان‬
‫نرخ فقدان دستورالعمل(درصد)‬
‫نرخ فقدان داده(درصد)‬
‫حافظه نهان ‪1‬‬
‫‪5‬‬
‫‪7‬‬
‫حافظه نهان ‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫حافظه نهان ‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫فرض کنید در این پردازنده نیمی از دستورات حاوی ارجاعات داده هستند و جریمهی فقدان حافظهی نهان‬
‫برابر اندازهی بلوک بعالوهی ‪ 6‬است (‪ CPI .)Cache miss penalty=6+Block size in word‬اندازهگیری‬
‫شده برای این بار کاری در مورد پردازنده با حافظه ی نهان یک ‪ ،‬برابر با ‪ 2‬است‪.‬‬
‫الف) کدام پردازنده بیشترین و کدامیک کمترین چرخه را روی فقدانهای حافظه نهان صرف میکند؟‬
‫ب) اگر زمان چرخه برای پردازندههای اول تا سوم به ترتیب برابر ‪ 399 ،499 ،429‬پیکو ثانیه باشد‪،‬‬
‫سریعترین و کندترین پردازده را تعیین کنید‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫بسمهتعالی‬
‫تمرین سوم‬
‫معماری کامپیوتر‪-‬گروه ‪1‬‬
‫نام و نام خانوادگی‪:‬‬
‫نیمسال دوم ‪01-09‬‬
‫تاریخ تحویل‪1301/94/93 :‬‬
‫شماره دانشجوئی‪:‬‬
‫‪ -4‬نرخ برخورد در یک حافظهی نهان برابر ‪ ،h=95%‬زمان دسترسی به این حافظه برابر ‪ns‬‬
‫دسترسی به حافظه ی اصلی برابر ‪ns‬‬
‫و زمان‬
‫است‪ .‬هر بلوک حافظهی نهان (یا اصلی) ‪ 32‬بایت است‬
‫و نگاشت از نوع شرکتپذیر مجموعهای ‪2‬راهه است و ‪ 256( 128set‬بلوک) در حافظهی نهان داریم‪.‬‬
‫الف)میادین (‪ )fields‬مختلف آدرس حافظه را نشان دهید‪.‬‬
‫ب) زمان متوسط دسترسی را با فرض ‪ h‬فوقالذکر محاسبه کنید‪.‬‬
‫‪ -5‬مشخصات یک سیستم حافظه بدین شرح داده شده است‪.‬‬
‫نرخ برخورد‬
‫اندازه به بایت‬
‫نوع حافظه‬
‫(‪)hit ratio‬به درصد‬
‫زمان دسترسی به حافظه به‬
‫‪ns‬‬
‫‪128M‬‬
‫‪---‬‬
‫‪60‬‬
‫حافظه اصلی‬
‫‪128K‬‬
‫‪95‬‬
‫‪20‬‬
‫حافظه نهان سطح ‪2‬‬
‫‪16K‬‬
‫‪75‬‬
‫‪10‬‬
‫حافظه نهان سطح ‪1‬‬
‫هر دو حافظه ی نهان از نوع شرکت پذیر مجموعه ای چهار راهه هستند (‪)4 way assosiative‬‬
‫الف) مشخص کنید به ازای هر کدام از حافظههای نهان بیتهای آدرس حافظه به چه میادینی (‪)fields‬‬
‫تقیسم میشوند؟‬
‫ب) تسریع به دست آمده در زمان دسترسی به حافظه را در این سیستم با زمان دسترسی به حافظهی‬
‫اصلی تنها محاسبه کنید‪.‬‬
‫ج) اگر اندازهی حافظهی نهان سطح یک دو برابر شود و نرخ برخورد آن ‪ 85%‬شود‪ ،‬زمان متوسط‬
‫دسترسی به حافظه در سیستم جدید حافظه را مجدداً حساب کنید (بقیه پارامترها ثابتاند)‪.‬‬
‫توجه‪ :‬تمرین خود را تا موعد مقرر‪ ،‬میتوانید به یکی از ‪TA‬ها تحویل دهید یا ‪ E-Mail‬کنید!‬
‫موفق باشید‬
‫‪2‬‬