几个补充题1

在IT领域，尤其是在计算机系统设计中，理解和掌握CPU、总线、Cache以及它们之间的交互至关重要。以下是基于给定文件内容的详细解释： 1. **DRAM芯片的地址引脚和数据引脚总数**： - 256MB的存储器由4M×8位的DRAM芯片构成，其中4M代表地址线的数量，表示可以访问2^22个存储单元（因为2^22=4,194,304，即4M）。8位代表每个存储单元的数据宽度。 - DRAM芯片的地址线数量为log2(4M)=22根。然而，由于DRAM采用地址复用技术，地址分为行地址和列地址两次传送，所以实际地址线数量减半，即11根。 - 数据引脚数量为8根，因为每颗芯片的数据宽度是8位。 - 因此，总引脚数为地址引脚数加上数据引脚数，即11+8=19根，选项A正确。 2. **指令Cache与数据Cache分离的目的**： - 这是为了减少指令流水线中的资源冲突。当指令和数据都存储在同一Cache中时，取指和取数操作可能同时访问Cache，导致冲突，影响流水线效率。将它们分开，可以使取指和取数独立进行，从而降低冲突，提高执行速度。选项D正确。 3. **关于CPU、Cache和总线的相关计算**： - CPU主频为800MHz，其时钟周期为1/800MHz=1.25ns。 - 总线时钟频率为200MHz，其时钟周期为1/200MHz=5ns。 - 总线宽度为32位，意味着每次可以传输4字节（32位/8位/字节）。总线带宽（最大数据传输率）为4字节/时钟周期×200MHz=800MB/s。 - Cache缺失时，每个Cache块大小为32字节，因此需要一个读突发传送总线事务来完成一个主存块的读取。 - 存储器总线完成一次读突发事务的时间计算如下： - 发送地址和命令需要1个总线时钟周期，即5ns。 - 主存周期为40ns，采用8体交叉存储，每个体的存取周期为40ns，但因为是交叉存储，可以连续读取，所以第一个体读取40ns后，每隔5ns（40ns/8）下一个体开始工作，直到所有数据读取完毕。 - 数据传输也需要8个总线时钟周期，每个周期5ns，总计40ns。 - 所以总时间为5ns（地址传输）+ 40ns（第一个体的存取）+ 8×5ns（数据传输）= 85ns。 4. **BP程序的CPU执行时间**： - BP程序执行了100条指令，平均每条指令需要1.2次访存，Cache缺失率为5%。 - 命中时的执行时间：100条指令×4次CPI（每条指令平均周期数）×1.25ns/CPI=500ns。 - 缺失时的额外开销：1.2次访存/指令×100指令×5%的缺失率×85ns/缺失=510ns。 - BP的CPU执行总时间：500ns（命中时间）+ 510ns（缺失时间）= 1010ns。 通过以上分析，我们可以看出计算机系统中CPU、Cache、总线性能优化的重要性，以及如何通过计算来评估这些组件的效率和性能。这些知识点在设计和优化计算机系统时尤为关键。