計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)章節(jié)練習(xí)(2020.03.12)

以下是計(jì)算兩個(gè)向量點(diǎn)積的程序段：要求：
 
（1）試分析該段代碼中數(shù)組x和y的時(shí)間局部性和空間局部性，并推斷命中率的高低。
（2）假定該段程序運(yùn)行的計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)cache采用直接映射方式，其數(shù)據(jù)區(qū)容量為32字節(jié)，每個(gè)主存塊大小為16字節(jié)。假定編譯程序?qū)⒆兞縮um和i分配給寄存器，數(shù)組x存放在00000040H開始的32字節(jié)的連續(xù)存儲區(qū)中，數(shù)組y緊跟在x后進(jìn)行存放。試計(jì)算該程序數(shù)據(jù)訪問的命中率，要求說明每次訪問的cache命中情況。 
（3）將上述（2）中的數(shù)據(jù)cache改用2-路組相聯(lián)映射方式，塊大小改為8字節(jié)，其他條件不變，則該程序數(shù)據(jù)訪問的命中率是多少？ 
（4）在上述（2）中條件不變的情況下，如果將數(shù)組x定義為float[12]，則數(shù)據(jù)訪問的命中率是多少？

考慮以下兩種總線：總線1是64位數(shù)據(jù)和地址復(fù)用的總線。能在一個(gè)時(shí)鐘周期中傳輸一個(gè)64位的數(shù)據(jù)或地址。任何一個(gè)讀寫操作總是先用一個(gè)時(shí)鐘周期傳送地址，然后有2個(gè)時(shí)鐘周期的延遲，從第四時(shí)鐘周期開始，存儲器系統(tǒng)以每個(gè)時(shí)鐘2個(gè)字的速度傳送，最多傳送8個(gè)字。總線2是分離的32位地址和32位數(shù)據(jù)的總線。讀操作包括：一個(gè)時(shí)鐘周期傳送地址，2個(gè)時(shí)鐘周期延遲，從第四周期開始，存儲器系統(tǒng)以每時(shí)鐘1個(gè)字的速度傳輸最多8個(gè)字。對于寫操作，在第一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)第一個(gè)數(shù)據(jù)字與地址一起傳輸，經(jīng)過2個(gè)時(shí)鐘周期的延遲后，以每個(gè)時(shí)鐘1個(gè)字的速度最多傳輸7個(gè)余下的數(shù)據(jù)字。假定進(jìn)行60%的讀操作和40%的寫操作。在以下兩種情況下，求這兩種總線和存儲器能提供的帶寬。
①只進(jìn)行單數(shù)據(jù)字的傳輸。
②所有的傳輸都是8個(gè)字的數(shù)據(jù)塊。