2016年统考真题：给定C语言程序段 for(k=0; k<1000; k++) a[k] = a[k] + 32; 其中数组a和变量k均为int型，int占4字节，数据Cache采用直接映射，数据区容量为1KB，块大小为16B。程序执行前Cache为空。在执行该循环过程中，访问数组a的Cache缺失率约为多少？选项：A. 1.25% B. 2.5% C. 12.5% D. 25%

回答思路

1. 【回答框架 1】直接映射Cache中，数据区1KB，块大小16B，共64行（块数）。数组a连续存放，int占4B，每个块可放4个int元素。程序按顺序访问a[0]到a[999]，每个元素访问一次。
2. 【回答框架 2】由于块大小16B，访问一个int时会把所在块载入Cache。顺序访问时，每4个int元素对应一个块，首次访问该块时发生缺失，后续3个元素命中。因此每4个int访问产生1次缺失。
3. 【回答框架 3】块大小16B，4个int共16B，因此每次加载块后连续4次访问中仅第一次缺失，缺失率=1/4=25%。此计算不依赖Cache容量，只要程序访问能容纳于Cache且无冲突。
4. 【回答框架 4】直接映射的冲突未触发，因为数组顺序访问且容量足够（1KB，64块，共需1000*4=4000B，超过1KB，但顺序访问时先加载的块会被覆盖，但缺失率仍按首次访问每块一次计算，冲突不改变缺失率）。
5. 【回答框架 5】最终缺失率近似为25%，选择D。注意计算时只统计访问数组a，不包括变量k，k通常存在寄存器中。
6. 【关键点 1】每个Cache块16B可容纳4个int元素，顺序访问时每4个int产生一次缺失。
7. 【关键点 2】缺失率=1/4=25%，答案为D。
8. 【关键点 3】直接映射的缺失率主要受块大小和访问模式影响，容量在本题中不改变缺失率。
9. 【易错点 1】误以为Cache容量1KB会导致频繁替换而提高缺失率，但顺序访问时每块的首次访问才缺失，冲突未改变结论。
10. 【易错点 2】误把访问次数算成2000（读和写），但缺失率只按数组元素的访问次数计算，此处为1000次访问。
11. 【易错点 3】忽略每个块可放4个int，误以为每个int都缺失，得到100%缺失率。