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简答题假定有三个处理器，分别带有以下不同的cache：cache1：采用直接映射方式，块大小为1个字，指令和数据的缺失率分别为4%和6%；cache2：采用直接映射方式，块大小为4个字，指令和数据的缺失率分别为2%和4%；cache3：采用2-路组相联映射方式，块大小为4个字，指令和数据的缺失率分别为2%和3%。在这些处理器上运行相同的程序，该程序的CPI为2.0，其中有一半是访存指令。若缺失损失为（块大小+6）个时钟周期，处理器1和处理器2的时钟周期都为420ps，带有cache3的处理器3的时钟周期为450ps。请问：哪个处理器因cache缺失而引起的额外开销最大？哪个处理器执行速度最快？
  • 假设所运行的程序共执行N条指令，每条访存指令仅读写一次内存数据，则在该程序执行过程中各处理器因cache缺失而引起的额外开销和执行时间计算如下。
    对于处理器1：额外开销为：N×4% + 6%×50%）×（1+6）=0.49 N个时钟周期
    执行程序所需时间为：（N×2.0 +0.49N）×420ps = 1045.8N ps
    对于处理器2：额外开销为：N×（2%+4%×50%）×（4+6）=0.40N个时钟周期
    执行程序所需时间为：（N×2.0+0.40N）×420ps=1008N ps
    对于处理器3：额外开销为：N×（2%+3%×50%）×（4+6）=0.35N个时钟周期
    执行程序所需时间为：（N×2.0+0.35N）×450ps=1057.5N ps
    由此可见，处理器1的cache缺失引起的额外开销最大，处理器2的执行速度最快。

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