题6

题6

题目

【2018 统考真题】某计算机采用页式虚拟存储管理方式，按字节编址。CPU 进行存储访问的过程如题 44 图所示。

根据题 44 图回答下列问题。

(1) 主存物理地址占多少位？

(2) TLB 采用什么映射方式？TLB 用 SRAM 还是 DRAM 实现？

(3) Cache 采用什么映射方式？若 Cache 采用 LRU 替换算法和回写（Write Back）策略，则 Cache 每行中除数据（Data）、Tag 和有效位外，还应有哪些附加位？Cache 总容量是多少？Cache 中有效位的作用是什么？

(4) 若 CPU 给出的虚拟地址为 0008C040H，则对应的物理地址是多少？是否在 Cache 中命中？说明理由。若 CPU 给出的虚拟地址为 0007C260H，则该地址所在主存块映射到的 Cache 组号是多少？

分析

1. 物理地址由实页号和页内地址拼接,因此其位数为 ; 或直接得 。
2. TLB 采用全相联映射, 可把页表内容调入任意一块空 TLB 项中, TLB 中的每项都有一个比较器, 没有映射规则, 只要空闲就行。TLB 采用静态存储器 (SRAM), 读/写速度快, 但成本高, 多用于容量较小的高速缓冲存储器。
3. 图中可看到, Cache 中每组有两行, 因此采用二路组相联映射方式。因为是二路组相联并采用 LRU 替换算法, 所以每行需要 1 位 LRU 位; 因为采用回写策略, 所以每行有 1 位修改位 (脏位), 根据脏位判断数据是否被更新, 若脏位为 1 , 则需要写回内存。28 位物理地址中 Tag 字段占 20 位,组索引字段占 3 位,块内偏移地址占 5 位,因此 Cache 共有 组, 每组 2 行,每行有 ; Cache 的总容量为 。 Cache 中有效位用来指出所在 Cache 行中的信息是否有效。
4. 虚拟地址分为两部分: 虚页号、页内地址; 物理地址分为两部分: 实页号、页内地址。 利用虚拟地址的虚页号部分去查找 TLB 表 (缺失时从页表调入), 将实页号取出后和虚拟地址的页内地址拼接,形成物理地址。虚页号 恰好在 TLB 表中对应实页号 (有效位为 1,说明存在),虚拟地址的后 3 位为页内地址 ,对应的物理地址是 。

物理地址为 ,其中高 20 位 为标志字段,低 5 位 为块内偏移量, 中间 3 位 为组号 2,因此将 与 Cache 中的第 2 组两行中的标志字段同时比较,可以看出,虽然有一个 Cache 行中的标志字段与 相等,但对应的有效位为 0, 而另一 Cache 行的标志字段与 不相等,因此访问 Cache 不命中。

因为物理地址的低 12 位与虚拟地址的低 12 位相同, 即为 001001100000B。根据物理地址的结构,物理地址的后八位 的前三位 是组号,因此该地址所在的主存映射到 Cache 组号为 3 。

解

题44