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【3.存储系统】综合大题

news 2025/9/11 12:08:04
【考点】存储系统综合大题

【2011年408真题】某计算机存储器按字节编址，虚拟(逻辑)地址空间大小为16 MB，主存(物理)地址空间大小为1 MB，页面大小为4 KB；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32 B。系统运行到某一时刻时，页表的部分内容和Cache的部分内容分别如题44-a图、题44-b图所示，图中页框号及标记字段的内容为十六进制形式。

虚页号有效位页框号行号有效位标记
010601020
110410—
21152101D
310231105
40—41064
512B5114D
60—60—
71327127A
题44(a)图 页表的部分内容题44(b)图 Cache的部分内容

(1)虚拟地址共有几位，哪几位表示虚页号？物理地址共有几位，哪几位表示页框号(物理页号)?

虚拟(逻辑)地址空间大小为16 MB = 224B，所以有24位虚拟地址。

页面大小为4 KB=212，所以虚页号是12位（也是页内地址位数（OS中称为页偏移））。

主存(物理)地址空间大小为1 MB = 220B，所以物理地址有20位。

页框号（页号）=20-12=8位。

(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。

地址结构：

标记tag 12位Cache字块 3位块内地址 5位

因为主存与Cache之间交换的块大小为32 B = 25，所以块内地址是 5 位。

cache共8行 = 23，所以cache字块 3 位。

标记就是 20-5-3 = 12位。（20是物理空间位数）

(3)虚拟地址001 C60H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。

因为页面大小是 12 位，所以后三位C60是页偏移，看前面的001表示页号。对应表格，有效位是1，所以存在。

页框号是04，所以拼成物理地址04C60H。

转换为二进制04C60H = 0000 0100 1100 0110 0000B，根据上面第二问算的位数，cache子块是011B = 3行。有效位是1，但是标记位是105H不是04CH(物理地址高12位)，故访问该地址时Cache不命中。

(4)假定为该机配置一个4路组相联的TLB，该TLB共可存放8个页表项，若其当前内容(十六进制)如题44-c图所示，则此时虚拟地址024 BACH所在的页面是否在主存中?要求说明理由。

因为是4路组相联，也就是一个组里面有四个cache块，所以8个页表项可分为 2 各组。

组号有效位标记页框号有效位标记页框号有效位标记页框号有效位标记页框号
00--1001150--10121F
110132D0--10087E0--
题44(c)图 TLB的部分内容

而024 BACH的前面三位变成二进制为000 0010 0100B = 012H。

虚拟地址是 012H mod 0 = 0（模运算），所以是第 0 组，恰好有标记为012H的cache，因此在主存中。

更多：【计算机组成原理】汇总三、存储系统

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