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面试题

关于页表地址转换采用相联存储器方法,请阐述当访问内存时间为100ns,访问相联存储器时间为20ns,相联存储器包含32个单元并且查快表命中率为90%时,按照逻辑地址进行存取操作,平均响应时间是多少?

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答案:

解答思路:

这个问题涉及到页表地址转换、相联存储器(通常称为快表或TLB,Translation Lookaside Buffer)、命中率以及平均访问时间。首先,我们需要理解相联存储器在页表地址转换中的作用,以及如何计算平均访问时间。

相联存储器在虚拟内存系统中用于加速页表地址转换。在没有命中相联存储器(即未找到所需的页表项)时,需要访问主内存中的页表,这会导致较长的访问时间。而当命中相联存储器时,可以直接获取所需的地址转换信息,避免了访问主内存的延迟。

查快表的命中率表示在相联存储器中成功找到所需信息的比例。在本例中,命中率为90%。考虑到未命中时访问主内存的时间是100ns,而命中相联存储器的时间是20ns,我们可以计算平均访问时间。

计算平均访问时间需要考虑两种情况:命中相联存储器的情况和未命中的情况。对于命中的情况,平均时间是相联存储器的访问时间(20ns)。对于未命中的情况,考虑到90%的命中率意味着有10%的未命中率,未命中的平均时间是主内存的访问时间(100ns)。然后,根据这两种情况的概率(命中率为90%,未命中率为10%),可以计算加权平均时间。

最优回答:

平均时间计算为:
命中相联存储器的平均时间 = 20ns(相联存储器的访问时间)
未命中的情况 = 0.1(未命中率)× 100ns(访问主内存的时间)
因此,平均访问时间 = 0.9 × 20ns + 0.1 × 100ns = 约 26ns。
所以,按逻辑地址进行存取的平均时间为约 26ns。

解析:

  1. 页表地址转换:在虚拟内存系统中,逻辑地址需要转换为物理地址以供CPU访问。这通常通过查询页表来完成。页表存储在内存中,包含了虚拟地址到物理地址的映射信息。
  2. 相联存储器(TLB):是一种用于加速地址转换的硬件结构。它存储了最近使用的页表项,以减少对主内存的访问次数。当CPU需要进行地址转换时,首先会查找相联存储器。如果找到了所需的页表项(即命中),则直接返回物理地址;如果没有找到(即未命中),则需要查询主内存中的页表。
  3. 命中率:在虚拟内存系统中,命中率是衡量相联存储器性能的一个重要指标。它表示在多次地址转换过程中,成功在相联存储器中找到所需页表项的比例。高命中率意味着相联存储器有效地减少了访问主内存的次数。
    以上是关于页表地址转换、相联存储器以及平均访问时间的相关知识。
创作类型:
原创

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