【题目】
43.(11分)假定某计算机的CPU主频为80 MHz，CPI为4，并且平均每条指令访存1.5次，主存与Cache之间交换的块大小为16 B，Cache的命中率为99%，存储器总线宽度为32位。请回答下列问题。
(1)该计算机的MIPS数是多少?平均每秒Cache缺失的次数是多少?在不考虑DMA传送的情况下，主存带宽至少达到多少才能满足CPU的访存要求?
(2)假定在Cache缺失的情况下访问主存时，存在0.000 5%的缺页率，则CPU平均每秒产生多少次缺页异常?若页面大小为4 KB，每次缺页都需要访问磁盘，访问磁盘时DMA传送采用周期挪用公式，磁盘I/O接口的数据缓冲寄存器为32位，则磁盘I/O接口平均每秒发出的DMA请求次数至少是多少?
(3)CPU和DMA控制器同时要求使用存储器总线时，哪个优先级更高?为什么?
(4)为了提高性能，主存采用4体交叉存储模式，工作时每1/4个存储周期启动一个体。若每个体的存储周期为50 ns，则该主存能提供的最大带宽是多少?
【答案要点】
(1)平均每秒CPU执行的指令数为：80M/4=20M，故MIPS数为20;(1分)平均每秒Cache缺失的次数为：20M×1.5×(1-99%)=300 000=300 K;(1分)
当Cache缺失时，CPU访问主存，主存与Cache之间以块为单位传送数据，此时，主存带宽为：16 B×300 k/s=4.8 MB/s。在不考虑DMA传输的情况下，主存带宽至少达到4.8 MB/s才能满足CPU的访存要求。(2分)
(2)平均每秒钟“缺页”异常次数为：300 000×0.000 5%=1.5次;(1分)因为存储器总线宽度为32位，所以，每传送32位数据，磁盘控制器发出一次DMA请求，故平均每秒磁盘DMA请求的次数至少为：1.5×4 KB/4 B=1.5 K=1 536。(2分)
(3)CPU和DMA控制器同时要求使用存储器总线时，DMA请求优先级更高;(1分)因为，若DMA请求得不到及时响应，I/O传输数据可能会丢失。(1分)
(4)4体交叉存储模式能提供的最大带宽为：4×4 B/50 ns=320 MB/s。(2分)