2023 年 408 计算机组成原理 · 第 43 题

已知计算机 M 字长为 32 位，按字节编址，采用请求调页策略的虚拟存储管理方式，虚拟地址为 32 位，页面大小为 4KB；数据 Cache 采用 4 路组相联映射，数据区大小为 8KB，主存块大小为 32B。现有 C 语言程序段如下：

for (i = 0; i < 24; i++)
    for (j = 0; j < 64; j++) a[i][j] = 10;

已知二维数组 a 按行优先存放，在虚拟地址空间中分配的起始地址为 0042 2000H，sizeof(int)=4，假定在 M 上执行上述程序段之前数组 a 不在主存，且在该程序段执行过程中不会发生页面置换。请回答下列问题。

(1) 数组 a 分为几个页面存储？对于数组 a 的访问，会发生几次缺页异常？页故障地址各是什么？

(2) 不考虑变量 i 和 j，该程序段的数据访问是否具有时间局部性？为什么？

(3) 计算机 M 的虚拟地址（A31~A0）中哪几位用作块内地址？哪几位用作 Cache 组号？a[1][0] 的虚拟地址是多少？其所在主存块对应的 Cache 组号是多少？

(4) 数组 a 占用多少主存块？假设上述程序段执行过程中数组 a 的访问不会和其他数据发生 Cache 访问冲突，则数组 a 的 Cache 命中率是多少？若将循环中 i 和 j 的次序按如下方式调换：

for (j = 0; j < 64; j++)
    for (i = 0; i < 24; i++) a[i][j] = 10;

则数组 a 的 Cache 命中率又是多少？