减少Cache失效开销例题1（多级Cache）
文章目录
- 题目内容
- 题目分析
- 失效率计算
- 平均访存时间计算
- 存储器停顿周期计算
题目内容
假设两级Cache系统，在1000次访存中，L1 Cache失效40次，L2 Cache失效20次。问：在这种情况下，该Cache系统的局部失效率和全局失效率各是多少？假设L2 Cache到主存的失效开销为200个周期，L2的命中时间为10个周期，L1的命中时间为1个周期，平均每条指令访存次数为1.5，则平均访存时间是多少？平均每条指令的存储器停顿周期是多少？
题目分析
失效率计算
首先计算两级Cache各自的局部失效率。
L1的局部失效率=40/1000=4%
L2的局部失效率=20/40=50%
接下来计算全局失效率。
全局失效率=L1的局部失效率×L2的局部失效率=2%
平均访存时间计算
由于有两层Cache，因此首先考虑L2。
平均访存时间的计算公式如下：
平均访存时间=命中时间+失效率×失效开销
L2的命中时间和失效开销已经给出，失效率根据上一问已经计算出，因此可以求出L2的平均访存时间如下：
L2的平均访存时间=10+50%×200=110（时钟周期）
系统的平均访存时间可以用如下的公式计算：
系统的平均访存时间=L1命中时间+L1失效率×L2的平均访存时间
由此可以计算出系统平均访存时间如下：
系统平均访存时间=1+4%×110=5.4（时钟周期）
存储器停顿周期计算
根据公式
平均访存时间=命中时间+存储器停顿周期
可以通过上面公式计算得出
每次访存的存储器停顿周期=平均访存时间-命中时间=5.4-1=4.4（时钟周期）
接着根据下面的公式
每条指令的存储器停顿周期=每条指令的平均访存次数×每次访存的存储器停顿周期
可以计算得出
每条指令的存储器停顿周期=1.5×4.4=6.6（时钟周期）
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