计算机组成原理考试考点总结

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1、8存储器容量为64M,字长64位，模块数m = 8，分别用顺序方式和交叉方 式进行组织。存储周期T = 100ns，数据总线宽度为64位，总线周期t = 10n问. 顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？解：信息总量：q = 64位x8 =512位顺序存储器和交叉存储器读出8个字的时间分别是：t2 = m T = 8x100ns =8x10 小(s)t1 = T + (m - 1p = 100 + 7x10 = 1.7 x10 -7(s)顺序存储器带宽是：W2 = q / t2 = 512m(8x10= 64 x10?(位/ S)交叉存储器带宽是：W1 = q / t1 = 512m (1.7

2、 x10)= 301 x10?(位/ S)9CPU执行一段程序时,cache完成存取的次数为2420 次,主存完成存取的次 数为 80次，已知cache存储周期为40ns,主存存储周期为240ns,求cache/主存系统的 效率和平均访问时间。解：先求命中率 hh=nc/(nc +nm ) = 2420m(2420+80) = 0.968则平均访问时间为 tata=htc+(1-h)tm=0.968x40+(1-0.968) x240=46.4(ns)r = tm/tc=240m40= 6cache/主存系统的效率为ee=1/r+(1r)xh=86.2cache的基本原理：CPU与cache之

3、间的数据交换是以字为单位，而cache与主存之间的数据交 换是以块为单位。一个块由若干定长字组成的。当CPU读取主存中一个字时， 便发出此字的内存地址到cache和主存。此时cache控制逻辑依据地址判断此字 当前是否在cache中：若是，此字立即传送给CPU；若非，则用主存读周期把 此字从主存读出送到CPU，与此同时，把含有这个字的整个数据块从主存读出 送到 cache 中。3指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。15107430OP目标寄存器源寄存器址方式特点如下：单字长二地址指令； 操作码OP可指定2匚64条指令；RR型指令, 两个操作数均在寄存器中，源和目标都是通用寄存器

4、（可分别指定16个寄存器 之一）；这种指令格式常用于算术逻辑类指令。4指令格式结构如下所示,试分析指令格式及寻址方式特点。15107430OP源寄存器变址寄耦偏耳多量C16&)解：指令格式及寻址方式特点如下：双字长二地址指令；操作码OP可指定26=64条指令；RS型指令, 两个操作数一个在寄存器中（16个寄存器之一），另一个在存储器中； 有效 地址通过变址求得：E=（变址寄存器）土 D,变址寄存器可有16个。5指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。151211986 5320OP寻址方式寻址方式1寄存器L源地址丄目的地址pj解：指令格式及寻址方式特点如下：单字长二地址指令；操作码

5、op可指 定2L16条指令；有8个通用寄存器，支持8种寻址方式； 可以是RR型 指令、SS型指令、RS型指令、6种单地址指令格式如下所示，其中I为间接特征，X为寻址模式，D为形 式地址。I, X, D组成该指令的操作数有效地址E。设R为变址寄存器，R1为 基值寄存器，PC为程序计数器，请在下表中第一列位置填入适当的寻址方式名 称。CP一1冥Dj1x冇效地址兀soEhD11E-FD311E=R14-DL1H解： 直接寻址 相对寻址 变址寻址 基址寻址 间接寻址 基址间 址寻址一个较完善的指令系统应该满足一下四方面要求：完备性、有效性、规整性、 兼容性。一个较完善的指令系统，应当有数据处理、数据存

6、储、数据传输、程序控制 四大类指令。精简指令系统（RISC）最大特点是:1选取使用频率最高的一些简单命令， 指令条数少；2指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少；3只有取数/ 存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。（1）操作数在寄存器中，为寄存器直接寻址方式。（2）操作数地址在寄存器，为寄存器间接寻址方式。（3）操作数在指令中，为立即寻址方式。（4）操作数地址（主存）在指令中，为直接寻址方式（5）操作数的地址，为某一寄存器内容与位移量之和可以是相对、基值、变址 寻址方式。请在括号内填入适当答案。在 CPU:（1）保存当前正在执行的指令的寄存器是（指令寄存器 IR）；（2）

7、保存当前正要执行的指令地址的寄存器是（程序计数器 PC）；（3）算术逻辑运算结果通常放在（通用寄存器 ）和（数据缓冲寄存器 DR ）。 CPU的功能（CPU有运算器和控制器两大部分组成）：计算机求解问题是通过执行程序来实现的。程序是由指令构成的序列，执行程 序就是按指令序列逐条执行指令。一旦把程序装入主存储器（简称主存）中，就 可以有CPU自动地完成从主存取指令和执行指令的任务。CPU具有以下4个方面 的基本功能：1. 指令顺序控制:这是指控制程序中指令的执行顺序。程序中的各指令之间是有 严格顺序的，必须严格按程序规定的顺序执行，才能保证计算机工作的正确性。2. 操作控制：一条指令的功能往往是

8、由计算机中的部件执行一序列的操作来实 现的。CPU要根据指令的功能，产生相应的操作控制信号，发给相应的部件，从 而控制这些部件按指令的要求进行动作。3. 时间控制:时间控制就是对各种操作实施时间上的定时。在一条指令的执行过 程中，在什么时间做什么操作均应受到严格的控制。只有这样，计算机才能有条 不紊地自动工作。4. 数据加工:即对数据进行算术运算和逻辑运算，或进行其他的信息处理。（1）保存当前正在执行的指令的寄存器是（指令寄存器 IR）；（2）保存当前正要执行的指令地址的寄存器是（程序计数器 PC）；（3）算术逻辑运算结果通常放在（通用寄存器 ）和（数据缓冲寄存器 DR ）。指令周期是取出并执

9、行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期（cpu 周期）组成，是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间；一个CPU周期时 间又包含若干个时钟周期。微程序控制器同组合逻辑控制器相比较，具有规整性、灵活性、可维护性等 一系列优点，因而在计算机设计中逐渐取代了早期采用的组合逻辑控制器，并已 被广泛地应用在计算机系统中，微程序设计技术是利用软件方法来设计硬件的 一门技术 .微程序控制的基本思想，就是仿照通常的解题程序的方法，把操作控制信号 编成所谓的“微指令”，存放到一个只读存储器里当机器运行时，一条又一条 地读出这些微指令，从而产生全机所需要的各种操作控制信号，使相应部件执行 所规定的操作 .

10、微程序控制器原理框图机器指令与微指令间关系：1.一条机器指令对应一个微程序 ,这个微程序是由若干条指令序列组成的 . 因此,一条机器指令的功能是由若干条微指令组成的序列来实现的,简而言之,一 条机器指令所完成的,操作划分成若干条微指令来完成 ,由微指令进行解释和执 行.2.从指令与微指令,程序与微程序,地址与微地址的一一对应关系看 ,前者与 内储存器有关,后者与控制储存有关. 水平型微指令与垂直型微指令的比较(1) 水平型微指令并行操作能力强，效率高，灵活性强，垂直型微指令则较差。(2) 水平型微指令执行一条指令的时间短，垂直型微指令执行时间长。(3) 由水平型微指令解释指令的微程序，有微指令

11、字较长而微程序短的特点。垂 直型微指令则相反。(4) 水平型微指令用户难以掌握，而垂直型微指令与指令比较相似，相对来说， 比较容易掌握。同步通信之所以比异步通信具有较高的传输频率 ,是因为同步通信用一个公 共时钟信号进行同步。在集中式总线仲裁中，独立请求方式方式响应时间最快，菊花链方式方式对 电路故障最敏感。采月串行接口进行7位ASCII码传送，带有1位奇校验位，l位起始位和1 位停止位,当传输率为 9600 波特时，字符传送速率为 960系统总线中地址线的功能是指定主存和I/O设备接口电路的地址系统总线中控制器的功能是提供主存、I/O接口设备的响应信号PCI 是一个与处理器无关的高速外围总线

12、，它采用同步时序协议和集中式仲 裁策略，并具有自动配置能力。PCI 总线的基本传输机制是猝发式传送。利用桥可以实现总线间的并行传送， 使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上。PCI允许多条总线猝发式工作。字节多路通道和数组多路通道的共同之处：都是多路通道，在一段时间内能交替执行多个设备的通道程序，使这些设备 同时工作。字节多路通道和数组多路通道的不同之处：（1）数组多路通道允许多个设备同时工作，但只允许一个设备进行传输型操 作，其他设备进行控制型操作。而字节多路通道不仅允许多个设备同时操作，而 且也允许它们同时进行传输型操作。（2）数组多路通道与设备之间数据传送的基本单位是数据块，通道必须为

13、一 个设备传送完一个数据块以后，才能为别的设备传送数据块。而字节多路通道与 设备之间数据传送的基本单位是字节，通道为一个设备传送一个字节后，又可以 为另一个设备传送一个字节，因此各设备与通道之间的数据传送是以字节为单位 交替进行。1.如果认为CPU等待设备的状态信号是处于非工作状态（即踏步等待），那 么在下面几种主机与设备之间的数据传送中： （程序查询方式）主机与设备是串 行工作的；（DMA方式）主机与设备是并行工作的；（程序中断方式）主程序与设 备是并行运行的。2中断向量地址是中断服务程序入口地址指示器。3利用微型机制作了对输入数据进行采样处理的系统。在该系统中，每抽 取一个输入数据就要中断CPU 一次，中断处理程序接受采样的数据，将其放到主 存的缓冲区内。该中断处理需时x秒，另一方面缓冲区内每存储n个数据，主程 序就将其取出进行处理，这种处理需时 y 秒。因此该系统可以跟踪到每秒 N/（n X x+y）次的中断请求。4采用 DMA 方式传送数据时，每传送一个数据就要占用一个存储周期的时 间。5通道的功能是：（1）执行通道指令，组织外围设备和内存进行数据传输， （ 2）执行 CPU 的 I/O 指令，以及向 CPU 报告中断。按通道的工作方式分，通道 有选择通道、字节多路通道和数组多路通道三种类型。