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東京大学 情報理工学系研究科 創造情報学専攻 2005年8月実施 筆記試験 第2問

Author​

itsuitsuki

Description​

プロセッサのキャッシュメモリに関する以下の問いに解答せよ．

(1) キャッシュメモリにより，プログラムの実行が高速化する理由を 5 行以内で述べよ．

(2) プロセッサは，命令キャッシュとデータキャッシュを別個に持ち，おのおののキャッシュのブロックサイズは 32 バイトであると仮定する．十分に大きい整数 に対して，32 ビットのデータを構成要素とするベクトル の各要素を定数倍するプログラムを実行するときの，データキャッシュのヒット率を求めよ．

プログラム例 (C 言語で記述する場合)

for(i = 0; i < N; i = i + 1)
    A[i] = k * A[i];

(3) メモリ，比較器，マルチプレクサ，レジスタ (flip-flop) などを用いて，2 way set associative のキャッシュメモリのブロック図を示せ．

(4) キャッシュメモリのヒット率を向上させるハードウェア技術およびプログラミング技法を合わせて 5 個示し，おのおのを 2 行以内で記述せよ．

Description (English)​

Answer the following questions about a cache memory in a processor.

(1) Describe the reason within five lines why cache memory increases execution speed of programs.

(2) Suppose that the processor has an instruction cache and a data cache, the size of a cache block is 32 bytes. Calculate the cache hit ratio of a program that multiplies each element of a vector whose size is sufficiently large and whose elements are 32-bit long.

Example of the program (written in C programming language)

for(i=0; i < N; i = i + 1)
    A[i] = k * A[i];

(3) Show a block-diagram of a 2-way set associative cache memory, using memories, comparators, multiplexers, registers (flop-flops) etc.

(4) Describe five methods to increase cache hit ratio both in hardware technology and programming techniques. Each item should be described within two lines.

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