6.10假设在一个计算机系统中 (1)每页为32KB, Cache块大小为128字节: (2)对应新页的地址不在 Cache中,CPU不访问新页中的数据 (3) Cache中95%的被替换块将再次被读取,并引起一次失效 (4) Cache使用写回方法,平均60%的块修改过 (5)I/0系统缓冲能够存储一个 Cache完整的块(这称为速度匹配缓冲区,使存储器 和I/0的速度得到匹配) (6)访问或失效在所有的 Cache中均匀分布 (7)在CPU和I/0之间,没有其它访问 Cache的干扰 (8)无I/0时,每100万个时钟周期中,有18000次失效 (9)失效开销是40个时钟周期。如果替换块被修改过,则再加上30个周期用于写 回主存 (10)假设机器平均每200万周期处理1页。 分析I/0对于性能的影响有多大? 解:每个主存页有32K/128=256块。 因为是按块传输,所以I/0传输本身并不引起 Cache失效。但是它可能要替换 ache中的有效块。如果这些被替换块中有60%是被修改过的,将需要(256×60%) ×30=4608个时钟周期将这些被修改过的块写回主存 这些被替换出去的块中,有95%的后继需要访问,从而产生95%×256=244次 失效,将再次发生替换。由于这次被替换的244块中数据是从I/0直接写入 Cache 的,因此所有块都为被修改块,需要写回主存(因为CPU不会直接访问从I/0来的 新页中的数据,所以它们不会立即从主存中调入 Cache),需要时间是244×(40+ 30)=17080个时钟周期 没有1/0时,每一页平均使用200万个时钟周期, Cache失效36000次,其中 60%被修改过,所需的处理时间为 (36000×40%)×40+(36000×60%)×(40+30)=2088000(时钟周期) 时钟I/0造成的额外性能损失比例为 (4608+17080)÷(2000000+2088000)=0.53% 即大约产生0.53%的性能损失 体系结构6-2体系结构 6-2 6.10 假设在一个计算机系统中： (1) 每页为 32KB，Cache 块大小为 128 字节； (2) 对应新页的地址不在 Cache 中，CPU 不访问新页中的数据； (3) Cache 中 95％的被替换块将再次被读取，并引起一次失效； (4) Cache 使用写回方法，平均 60％的块修改过； (5) I/O 系统缓冲能够存储一个 Cache 完整的块（这称为速度匹配缓冲区，使存储器 和 I/O 的速度得到匹配）； (6) 访问或失效在所有的 Cache 中均匀分布； (7) 在 CPU 和 I/O 之间，没有其它访问 Cache 的干扰； (8) 无 I/O 时，每 100 万个时钟周期中，有 18000 次失效； (9) 失效开销是 40 个时钟周期。如果替换块被修改过，则再加上 30 个周期用于写 回主存； (10)假设机器平均每 200 万周期处理 1 页。 分析 I/O 对于性能的影响有多大？ 解：每个主存页有 32K/128＝256 块。 因为是按块传输，所以 I/O 传输本身并不引起 Cache 失效。但是它可能要替换 Cache 中的有效块。如果这些被替换块中有 60％是被修改过的，将需要（256×60％） ×30＝4608 个时钟周期将这些被修改过的块写回主存。 这些被替换出去的块中，有 95％的后继需要访问，从而产生 95％×256＝244 次 失效，将再次发生替换。由于这次被替换的 244 块中数据是从 I/O 直接写入 Cache 的，因此所有块都为被修改块，需要写回主存（因为 CPU 不会直接访问从 I/O 来的 新页中的数据，所以它们不会立即从主存中调入 Cache），需要时间是 244×（40＋ 30）＝17080 个时钟周期。 没有 I/O 时，每一页平均使用 200 万个时钟周期，Cache 失效 36000 次，其中 60％被修改过，所需的处理时间为： （36000×40％）×40＋（36000×60％）×（40＋30）＝2088000（时钟周期） 时钟 I/O 造成的额外性能损失比例为 （4608＋17080）÷（2000000＋2088000）＝0.53％ 即大约产生 0.53％的性能损失