如何计算3级缓存的有效CPI

Question

我绝望地陷入了家庭作业问题,我希望能帮助你更好地理解它.这是我给的:

1. CPU基数CPI = 2,时钟频率= 2GHz
2. 主缓存,错失率/指令= 7%
3. L-2缓存访问时间= 15ns
4. L-2缓存,本地丢失率/指令= 30%
5. L-3缓存访问时间= 30ns
6. L-3高速缓存,全局丢失率/指令= 3%,主存储器访问时间= 150ns

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什么是有效的CPI？

据我所知,我需要计算每个缓存级别的未命中罚分.

• L1未命中罚分= L2的访问时间= 15ns /(1ns/2cc)= 30个时钟周期
• L2未命中罚分= L3的访问时间= 30ns /(1ns/2cc)= 60个时钟周期
• L3未命中损失= MM的访问时间= 150ns /(1ns/2cc)= 300个时钟周期

现在我需要计算有效CPI.这是我有点困惑的地方.

我相信公式应该是:

CPI = BaseCPI +(%L1 MR/Instr*L1 Miss Misalty)+(%L1 MR/Instr*%L2 MR/Instr*L2 Miss Penalty)+(%Global MR/Instr*L3 Miss Penalty)

如果我这样做,我明白了

CPI = 2.0 +(0.07*30)+(0.07*0.3*60)+(0.03*300)= 14.36

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在给我的导师发电子邮件后,因为班上没有人理解全球和地方的1-2分钟解释,我被告知我的答案很接近,但错了.如果有人能够提供一些见解,或者甚至指向一个好的教程,我将不胜感激.我可以理解如何计算1级和2级缓存的有效CPI.跳到3会让我感到困惑.

Answer 1

从不同的方向思考可能会有所帮助。如果我们假设要执行 1,000,000 条指令，考虑到主缓存命中率，其中 93% 会命中，并且只需要 2CPI。7% 或 70,000 需要达到较低的缓存级别。在这 70,000 个中，70% (49,000) 将在 L2 中命中并需要 15ns（或 30CPI）。剩下 21,000 个需要来自 L3 或更低级别。97% (20370) 将达到 L3 并需要 60CPI。其余 630 个需要以 300CPI 进行内存访问。

因此，整个堆的总时钟为 930,000 * 2 + 49,000 * 30 + 20370 * 60 + 630 * 300，总共 4,741,200，在指令数为 1,000,000 的情况下，有效 CPI 为 4.7412。

这可能仍然不正确，因为我不完全确定在这个特定问题中全局/局部失误率之间的区别是什么，以及如何在这里应用它，但这至少显示了一种不同的方法来帮助理解这个问题。例如，它还假设 L2 中 60 个时钟的未命中惩罚是全部惩罚 - 换句话说，在主和 L2 中未命中并且必须从 L3 获取的访问是否只需要 60 个时钟，或者是否需要 60 个时钟时钟将其从 L3 获取到 L2，然后额外的 30 个时钟将其从 L2 获取到主时钟，然后是通常的 2 个时钟，在 L2 未命中时总共需要 92 个时钟？也许这就是本地/全球之间的区别？