计算机组成原理计算题 订阅+ 进入阅读模式

计算机组成原理中的计算题主要涉及Cache性能分析和指令周期计算，以下为典型例题及解析：

题1：已知Cache容量16KB，块大小16B，采用直接映射方式，求Cache行数和标记位长度。

解析：Cache容量=行数×块大小，行数=16KB/16B=1024行（2^10）。假设主存地址为32位，块内偏移量=log2(16B)=4位，行索引=log2(1024)=10位，标记位=32-10-4=18位。

答案：行数1024，标记位18位。

题2：Cache命中率为95%，Cache访问时间10ns，主存访问时间100ns，求平均访问时间。

解析：平均访问时间=命中率×Cache时间 + (1-命中率)×(Cache时间+主存时间)（假设缺失时需先访问Cache再访问主存）。

计算：0.95×10 + 0.05×(10+100) = 9.5 + 5.5 = 15ns。

答案：15ns。

题3：某CPU时钟频率为2GHz，执行一段程序共耗时1秒，该程序包含5×10^8条指令，求CPI（每条指令的平均时钟周期数）。

解析：时钟周期=1/频率=0.5ns，总时钟周期数=总时间/时钟周期=1s/0.5ns=2×10^9。CPI=总时钟周期数/指令数=2×10^9 /5×10^8=4。

答案：4。

题4：某指令流水线由取指（2T）、译码（1T）、执行（3T）、写回（2T）组成，求连续执行10条指令的总时间。

解析：流水线总时间=第一条指令执行时间 + (指令数-1)×最长段时间。第一条指令时间=2+1+3+2=8T，最长段时间3T。总时间=8T + 9×3T=35T。

答案：35T。

题5：主存容量为64MB，按字节编址，若采用8路组相联Cache，块大小64B，Cache容量512KB，求组号位数。

解析：Cache组数=Cache容量/(块大小×路数)=512KB/(64B×8)=1024组（2^10），故组号位数=10位。

答案：10位。

掌握这些计算题的解题思路，需牢记相关公式，明确各参数的物理意义，通过多练习熟悉不同场景下的计算逻辑。