计算机组成原理——主存储器考研题
（2009）
14.某计算机的Cache共有16块，采用2路组相联映射方式（即每组2块）。每个主存块大小为32字节，按字节编制。主存129号单元所在主存块应装入到的Cache组号是
A.0 B. 2 C. 4 D.6
答案：C
考点：Cache组相联映射方式
主存按字节变址，第129号单元代表第129个字节。主存129单元，所在的块号为129/32=4(从0开始编号)；
由于Cache共有16块，采用2路组相联，因此共有8组，0，1，2，…，7。
主存的某一字块按模8映像到Cache某组的任一字块中，即主存的第0，8，16…字块可以映像到Cache第0组2个字块的任一字块中，而129号单元是位于第4块主存块中，因此将映射到Cache第4组2个字块的任一字块中。
21.假设某计算机的存储系统由 Cache 和主存组成，某程序执行过程中访存 1000 次，其中访问 Cache 缺失（未命中）50 次，则 Cache 的命中率是
A 5% B.9.5%
C. 50% D.95%
答案：D
考点：Cache命中率的计算
17.下列命令组合情况，一次访存过程中，不可能发生的是( )
A.TLB未命中，Cache未命中，Page未命中
B.TLB未命中，Cache命中，Page命中
C.TLB命中，Cache未命中，Page命中
D.TLB命中，Cache命中，Page未命中
答案：D
考点：TLB，Cache，Page的含义。
TLB即为快表，快表只是慢表(Page)的小小副本，因此TLB命中，必然Page也命中，而当Page命中，TLB则未必命中，故D不可能发生；而Cache的命中与否与TLB、Page的命中与否并无必然联系。
（2012）
17．假设某计算机按字编址，Cache 有 4 个行，Cache 和主存之间交换的块为 1 个字。若 Cache 的内容初始为空，采用 2 路组相联映射方式和 LRU 替换算法。当访问的主存地址依次为 0,4,8,2,0,6,8,6,4,8 时，命中 Cache 的次数是
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
答案：C
4行表示有4个组，每块有一个字，每组有两块。
在组相联映像中，组间是直接映像，组内字块为全相联映像
命中后的字块就是被使用了的字块了
（2013）
16.某主存地址空间大小为 256 MB，按字节编址。虚拟地址空间大小为 4 GB，采用页式管理，页面大小为 4KB，TLB（快表）采用全相联映射，有 4 个页表项，内容如下表所示。则对虚拟地址 03FF F180H 进行虚实地址变换的结果是
A. 015 3180H B. 003 5180H C. TLB 缺失 D. 缺页
答案：A
虚地址有32位（4GB=2^32B），页面大小为 4KB（2^12B），那么虚页号有20位。页内地址有32-20=12位。
实地址有28位（256MB=2^28B），实地址由页框号和页内地址组成，其页内地址与虚地址的页内地址相同都为12位不变，则页框号有16位。
虚拟地址为03FF F180H，其中页号为03FFFH，页内地址为180H，根据题目中给出的页表项可知页标记为03FFFH所对应的页框号为0153H，页框号与页内地址之和即为物理地址015 3180 H。
若有效位为0，那么应该去选C. TLB 缺失。
（2014）
16. 采用指令Cache与数据Cache分离的主要目的是
A 减低Cache的缺失损失
B 提高Cache的命中率
C 减低CPU平均访问时间
D 减少指令流水线资源冲突
答案：D
解析：Cache分为一级L1和二级L2。L1集成在CPU中，称为片内Cache。在L1中还分数据Cache和指令Cache。分别用来存放数据和执行这些数据的指令，两个Cache可以同时被CPU访问，减少了争用Cache所造成的冲突，提高了处理器效能。
（2011）
44.某存储器按字节编址，虚拟（逻辑）地址空间大小为16MB，主存（物理）地址空间大小为1MB，页面大小为4KB；Cache采用直接映射方式，共8行；主存与Cache之间交换的块大小为 32B。
（1）虚拟地址共有几位，哪几位表示页号？物理地址共有几位，哪几位表示页框号（物理页号）？
答：
页面大小为4KB=2^12B，故页内地址12位
虚拟地址空间大小为16MB=2^24B，故虚地址共24位，低12位为页内地址，高24－12＝12位为虚页号。
主存地址空间大小为1MB=2^20B，故实地址共20位，低12位为页内地址，高20－12＝8位为页框号（物理页号）
（2）使用物理地址访问Cache时，物理地址应划分成哪几个字段？要求说明每个字段的位数及在物理地址中的位置。
答：
主存与 Cache之间交换的块大小为32B=2^5B，故cache块内地址5位
Cache共8行=2^3行，故Cache块数占3位。
主存地址空间大小为1MB=220B，故主存地址共20位，
标记位数=20-5-3=12位
故物理地址分三个字段：高12位为标记tag，中间3位为Cache行号，最低5位为块内地址。
（3）虚拟地址001C60H所在的页面是否在主存中？若在主存中，则该虚拟地址对应的物理地址是什么？访问该地址时是否 Cache 命中？要求说明理由。
答：虚地址001C60H的低12位C60H为页内地址，高12位001H为虚页号。查页表可知，虚页001H对应的有效位为1，故该页已调入主存，主存页号为04H，故主存地址为04C60H。
主存地址04C60H=000001001100 011 00000b的低5位00000b为行内地址，中间3位011b为Cache行号，高12位04CH为标记。查Cache标记可知，第3行的有效位为1，但标记为105H，故该地址Cache不命中。若为04CH则命中。
（4）假定为该机配一个4路组相联的TLB，该TLB共可存放8个页表项，若内容如图所示，则此时虚拟地址024BACH所在的页面是否在主存中？要求说明理由。
答：
4路组相联的TLB，共可存放8个页表项，故TLB共2组，每组可存放4个页表项。
虚地址高12位为虚页号，故慢表的表项数为2^12＝4096，慢表地址12位。
TLB共2组，故慢表12位地址中的最低1位选择TLB的组，也即慢表的4096个表项中，偶地址表项可映射到TLB的第0组中的四个表项中的任意一个，奇地址表项可映射到TLB的第1组中的四个表项中的任意一个。
慢表12位地址中的高11位为访问TLB的标记。
虚拟地址024BACH的高12位024H=000000100100b为虚页号，其中最低1位0选择TLB第0组，高11位00000010010b=012H。查TLB表可知，第0组最后一项标记为012H，其有效 位为1，说明该虚页已调入主存，其页框号为1FH，故其实地址为1FBACH
