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当前 - 选择题 - 存储器系统困难
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2025年5月第36题
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#计算机组成原理
#存储器系统
#第二版教材
#凯恩建议必须掌握
设某计算机采用指令和数据合一的Cache结构，Cache的访问时间为20ns，主存访问时间为100ns。Cache的指令命中率为98%，数据命中率为95%。在程序执行过程中，平均每5条指令中有1条需要访问一次数据。假设系统采用非阻塞流水线，不考虑写操作的延迟，问设置Cache后，平均访问时间约为（__）。
问题（1）
正确答案A
凯恩解析
本题考察的是Cache 平均访问时间（Effective Access Time，EAT）的计算。
命中时，访问完全发生在 Cache 中，用时 20 ns；未命中时，处理器直接到主存读取，用时 100 ns（忽略回填/写回带来的额外 20 ns，因此 miss 不再累加 Cache 时间）。
取数指令既要考虑指令命中，又要考虑数据命中。
据此：
指令流平均取指时间（纯指令+取数指令）＝0.98 × 20 ＋ 0.02 × 100 ＝ 21.6 ns
数据流平均取数时间＝0.95 × 20 ＋ 0.05 × 100 ＝ 24 ns
每条指令只有 20 % 需要一次数据访问，所以其平均数据代价是 0.2 × 24 ＝ 4.8 ns。
将两部分相加得到总平均访问时间：21.6（指令平均访问时间） ＋ 4.8（数据平均访问时间） ＝ 26.4 ns，对应选项 A。