问答题
某同构双核处理机结构如图9．7所示。处理机采用两级cache结构，每个核都有自己私有的L
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cache，两个核共享L
2
cache。L
1
cache行大小为2KB，采用2两路组相联映射，访问延迟为30ns／字。L
2
共享cache行大小为4KB，采用直接映射方式，访问延迟为80ns／字。主存的访问延迟为200ns／字。处理机字长为32位。已知该处理机上运行的进程含两个线程，代码如下：
线程1：
int A[1024]；
int sa=0；
for(i=0；i＜1024；i++)
{
sa=sa+A[i]；
}
线程2：
int B[1024]；
int sb=0；
for(i=0；i＜＜1024；i++)
{
sb=sb+B[i]；
}
已知int字长为32位，初始状态下数组A和数组B均存放在主存中，运算结果存放在处理机内的寄存器中。
(1)若主存中的数组A和数组B映射到L
2
cache中的不同行，且在L
2
cathe中从该行0地址开始存放数组元素。请计算在最坏的情况下，进程执行完毕所需要的时间。
(2)若主存中的数组A和数组B映射到L
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cache中的同一行，且在L
2
cache中从该行0地址开始存放数组元素。请计算在最坏的情况下，进程执行完毕所需要的时间。
【正确答案】正确答案：初始状态下数组A和数组B均存放在主存中，故两个线程分别从A[0]和B[0]开始计算时，L
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cache和L
2
cache均缺失。此时将访问主存取数，并分别将数组A和数组B所在的主存块调入L
2
cache的不同行缓存，同时将每个数组的前2K／4=512个字调入L
1
cache。 此后的511个字的计算均命中L
1
cache。 在两个线程分别计算A[512]和B[512]时，L
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cache缺失。此时将每个数组的后2K／4=512个字从L
2
cache调入L
1
cache。 此后的511个字的计算均命中L
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cache。 故对每个线程而言，其访问数组所需的时间为： 200+30×511+80+30×511=30940ns 在最坏的情况下，线程1和线程2将顺序执行。假设处理机运算足够快，则进程运行的时间取决于访问数组所需的时间，故进程执行完毕所需要的时间为： 2×30940=61880ns 初始状态下数组A和数组B均存放在主存中，故当线程A从A[0]开始计算时，L
1
cache和L
2
cache均缺失。此时将访问主存取数，并将数组A所在的主存块调入L
2
cache的某一行缓存，同时将该数组的前2K／4=512个字调入L
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cache。 在最坏的情况下，线程1和线程2交替执行并交替访问数组A和数组B。线程1读取A[0]之后，线程2立即读取B[0]，此时L
1
cache和L
2
cache均缺失。线程2将访问主存取数，并将数组B所在的主存块调入L
2
cache的同一行缓存，同时将该数组的前2K／4=512个字调入L
1
cache，而L
2
cache中缓存的数组A的数据将被换出L
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cache。故线程1和线程2每次访问数组A或数组B均将访问主存，并将L
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中的数据替换。 因此，在最坏的情况下，进程执行完毕所需要的时间为： 2×200×1024=409600ns
【答案解析】