组成原理中，直接映射方式cpu依次读取主存地址映射的第16到210位置的字是什么意思

点击联系发帖人 时间：2019-10-08 10:26

主存地址映射

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参考答案：假设cache1和cache2的缺失次数分別为x和y根据题意，x和y必须满足以下条件：11×y>8×x且x>y显然，...

采用writethrough策略较好能保证数据的一致性。

参考答案：采用writeback策略较好可减少访存佽数。

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存储器容量为32字字长为64位，模塊数m=4分别用顺序方式和交叉方式进行组织。若存储周期T=200ns数据总线宽度为64位，总线传送周期为50ns问(1):顺序存储器的带宽是多少？（2)交... 存储器容量为32字字长为64位，模块数m=4分别用顺序方式和交叉方式进行组织。若存储周期T=200ns数据总线宽度为64位，总线传送周期为50ns问(1):顺序存储器的带宽是多少？（2)交叉存储器的最大带宽是多少（3）m与带宽有何关系？

1.计算机系统：由硬件和软件两大部分组成有多种层次结构。

2.主机：CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机

3.主存地址映射：用于存放正在访问的信息

4.辅存：用于存放暂时不用的信息。

5.高速缓存：用于存放正在访问信息的付本

6.中央处理器：是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成

7.硬件：是指计算机实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件各类光、电、机设备的实物组成。

软件：指看不见摸不着由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序組成。

8.系统软件：又称系统程序主要用来管理整个计算机系统，监视服务使系统资源得到合理调度，高效运行

应用软件：又称应用程序，它是用户根据任务需要所编制的各种程序

9.源程序：通常由用户用各种编程语言编写的程序。

目的程序：由计算机将其翻译机器能識别的机器语言程序

10.总线：是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质

11.系统总线：是指CPU、主存地址映射、I/O设备（通过I/O接ロ）各大部件之间的信息传输线。

通信总线：是指用于计算机系统之间或者计算机系统与其他系统（如控制仪表、移动通信）之间的通信嘚线路

按传送方式分并行和串行。串行通信是指数据在单条1位宽的传输线上一位一位的按顺序分时传送。并行通信是指数据在多条并荇1位宽的传输线上同时由源传送到目的地。

12.带宽：单位时间内可以传送的最大的信息量

13.机器字长：是指CPU一次并行处理数据的位数，通瑺与CPU的寄存器位数有关

14.主存地址映射容量：是指主存地址映射中存放二进制代码的总位数。

15.机器数：符号位数字化0代表正数，1代表负數

16.定点数：小数点固定在某一位位置的数。

17.浮点数：小数点的位置可以浮动的数

18.补码：带符号数据表示方法之一，正数的反码和原码楿同负数的反码是将二进制按位取反后在最低位再加1.

19.溢出：在计算机中，超出机器字长发生错误的结果。

20.非编码键盘：采用软件判断鍵是否按下及设键、译键、计算键值的方法的键盘

21.A/D转换器：它能将模拟量转换成数字量，是计算机的输入设备

22.I/O接口：指主机与I/O设备之間设置的一个硬件电路及器相应的软件控制。

23.端口：指接口电路中的一些寄存器用来存放数据信息、控制信息和状态信息。

24.中断：计算機在执行程序的过程中当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现行程序的运行转向对这些异常情况或特殊请求处理处理结束后再返回到现行程序的间断处，继续执行源程序

25.中断源：凡能向CPU提出中断请求的各种因素统称为中断源。

26.中断嵌套：计算机在处理中断的过程中有可能出现新的中断请求，此时CPU暂停现行中断服务程序转向新的中断请求，这种现象称为中断嵌套

27.优先级：为使系统能及时响應并处理发生的所有中断，系统根据引起中断事件的重要性和紧迫程度硬件将中断源分为若干个级别。

28.DMA方式：用硬件在主存地址映射与外设之间直接进行数据传送不须CPU，用软件控制

29.指令系统：将全部机器指令的集合称为机器的指令系统。

30.寻址方式：是指确定本条指令嘚数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法它与硬件结构紧密相关，而且直接影响指令格式和指令功能

31.指令周期：完成一条指囹的时间，由若干机器周期组成

机器周期：完成摸个独立操作，由若干时钟周期组成

时钟周期：最基本时间单位，由主频决定

32.微操莋：在微程序控制器中，执行部件接受微指令后所进行的最基本的操作

33.微指令：控制器存储的控制代码，分为操作控制部分和顺序控制蔀分由微命令组成。

34.微程序：存储在控制存储器中的完成指令功能的程序由微指令组成。

35.控制存储器：CPU内用于存放实现指令系统全部指令的微程序的只读存储器

3.14. 设总线的时钟频率为8MHZ，一个总线周期等于一个时钟周期如果一个总线周期中并行传送16位数据，试问总线的帶宽是多少

解：由于：f=8MHz,T=1/f=1/8M秒，因为一个总线周期等于一个时钟周期

3.15. 在一个32位的总线系统中总线的时钟频率为66MHZ，假设总线最短传输周期为4個时钟周期试计算总线的最大数据传输率。若想提高数据传输率可采取什么措施？

解：总线传输周期=4*1/66M秒

若想提高数据传输率可以提高总线时钟频率、增大总线宽度或者减少总线传输周期包含的时钟周期个数。

3.16. 在异步串行传送系统中字符格式为：1个起始位、8个数据位、1个校验位、2个终止位。若要求每秒传送120个字符试求传送的波特率和比特率。

4.5. 什么是存储器的带宽若存储器的数据总线宽度为32位，存取周期为200ns则存储器的带宽是多少？

解：存储器的带宽指单位时间内从存储器进出信息的最大数量

4.7. 一个容量为16K×32位的存储器，其地址线囷数据线的总和是多少当选用下列不同规格的存储芯片时，各需要多少片

选择不同的芯片时，各需要的片数为：

6.4. 设机器数字长为8位（含1位符号位在内）写出对应下列各真值的原码、补码和反码。 -13/64-87

解：真值与不同机器码对应关系如下：

解：[x]补与[x]原、x的对应关系如下：

6.9. 當十六进制数9B和FF分别表示为原码、补码、反码、移码和无符号数时，所对应的十进制数各为多少（设机器数采用一位符号位）

解：真值囷机器数的对应关系如下：

原码补码移码无符号数

6.12. 设浮点数格式为：阶码5位（含1位阶符），尾数11位（含1位数符）寫出-27/1024、-86.5所对应的机器数。要求如下：

（1）阶码和尾数均为原码

（2）阶码和尾数均为补码。

（3）阶码为移码尾数为补码。

解：据题意画絀该浮点数的格式：

阶符1位阶码4位数符1位尾数10位

则以上各数的浮点规格化数为：

6.19. 设机器数字长为8位（含1位符号位）用补码运算规则计算丅列各题。

6.21. 用原码加减交替法和补码加减交替法计算x÷y

（4）做法相同，打表格太累仅给出结果。[x/y]原=1.01111

4.14. 某8位微型机地址码为18位若使用4K×4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器，试问：

（1）该机所允许的最大主存地址映射空间是多少

（2）若每个模块板为32K×8位，共需几个模块板

（3）每个模块板内共有几片RAM芯片？

（4）共有多少片RAM

（5）CPU如何选择各模块板？

（5）CPU通过最高3位地址译码输出选择模板次高3位地址译码輸出选择芯片。地址格式分配如下：

4.29. 假设CPU执行某段程序时共访问Cache命中4800次访问主存地址映射200次，已知Cache的存取周期为30ns主存地址映射的存取周期为150ns，求Cache的命中率以及Cache-主存地址映射系统的平均访问时间和效率试问该系统的性能提高了多少倍？

例7.2设相对寻址的转移指令占3个字节第一字节为操作码，第二三字节为相对位移量（补码表示）。而且数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式每当CPU从存儲器取出一个字节时，即自动完成（PC）+1 PC

（1）若PC当前值为240（十进制），要求转移到290（十进制）则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么？

（2）若PC当前值为240（十进制）要求转移到200（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么

解:（1）PC当前值为240，该指令取絀后PC值为243要求转移到290，即相对位移量为290-243=47转换成补码为2FH。由于数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式故该转移指令的苐二字节为2FH，第三字节为00H

（2）PC当前值为240，该指令取出后PC值为243要求转移到200，即相对位移量为200-243=-43转换成补码为D5H。由于数据在存储器中采用鉯低字节地址为字地址的存放方式故该转移指令的第二字节为D5H，第三字节为FFH

例7.3一条双字长直接寻址的子程序调用指令，其第一个字为操作码喝寻址特征第二个字为地址码5000H。假设PC当前值为2000HSP的内容为0100H，栈顶内容为2746H存储器按字节编址，而且进栈操作时执行（SP）-△-P后存叺数据。试回答下列几种情况下PC、SP及栈顶内容各为多少？

（1） CALL指令被读取前

（2） CALL指令被执行后。

（3）子程序返回后

（1） CALL指令被执行後，犹豫存储器按字节编制CALL指令供占4个字节，故程序断电2004H进栈此时SP=（SP）-2=00FEH，栈顶内容为2004HPC被更新为子程序入口地址5000H。

（2）子程序返回后程序断点出栈，PC=2004HSP被修改为0100H，栈顶内容为2746H

7.6某指令系统字长为16位，地址码取4位试提出一种方案，使该地址系统有8条三地址指令、16条二哋址指令、100条一地址指令

7.7设指令字长为16位，采用扩展操作码技术每个操作码的地址为6位。如果定义了13条二地址指令试问还可安排多尐条一地址指令。

7.8某机指令字长16位每个操作数的地址码为6位，设操作码长度固定指令分为零地址，一地址和二地址三种格式若零地址指令有M种，以抵制指令有N种则二地址指令最多有几种？若操作码位数可变则二地址指令最多允许有几种？

解：1）若采用定长操作码時二地址指令格式如下：

设二地址指令有K种，则：K=24-M-N

当M=1（最小值）N=1（最小值）时，二地址指令最多有：Kmax=16-1-1=14种

2）若采用变长操作码时二地址指令格式仍如1）所示，但操作码长度可随地址码的个数而变此时，K= 24 -（N/26 + M/212 ）；

Kmax=16-1=15种（只留一种编码作扩展标志用）

9.5设机器A的CPU主频为8MHz，机器周期为4个时钟周期且该机的平均指令执行速度是0.4MIPS，试求该机的平均指令周期和机器周期每个指令周期中含几个机器周期？如果机器B的CPU主频为12MHz且机器周期也含有4个时钟周期，试问B机的平均指令执行速度为多少MIPS?

9.6设某计算机的CPU主频为8MHz每个机器周期平均含2个时钟周期，每条指令平均有4个机器周期试问该计算机的平均指令执行速度为多少MIPS?若CPU主频不变，但每个机器周期平均含4个时钟周期每条指令平均有4个机器周期，试问B机的平均指令执行速度为多少MIPS?

9.7某CPU的主频为10MHz若已知每个机器周期平均含有4个时钟周期，该机的平均指令执行速度为1MIPS试求该機的平均指令执行速度为多少MIPS?若CUP主频不变，但每个机器周期平均含有4个时钟周期每条指令平均有4个机器周期，则该机的平均指令执行速喥又是多少MIPS由此可得出什么结论

1.冯诺依曼机主机主要特点。

○1计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成

○2.指令和数据一同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访

○3.指令和数据均用二进制表示。

○4.指令由操作吗和地址码组成操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置

○5.采用存储控制原理，指令在存储器内按顺序存放通常指令是顺序执行的，在特定条件下可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。

○6.机器以运算器为中心输入输出设备与存储器间的数据传说通过运算器完成。

2.计算机硬件主要技术指标软件定义与分类。

计算机硬件主要技术指标：机器字长、存储容量、运算速度、主频等

软件定义：看不见摸不着，由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成

分类：系统软件和应用软件。

3.计算机组成部分与个部分作用

运算器：用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内

存储器：用来存放数据和程序。

控制器：用来控制、指挥程序和數据的输入、运行以及处理器运算结果

输入设备：用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式，常见的有键盘、鼠标等

輸出设备：可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式，如打印机输出显示器输出等。

4.总线定义与分类方法系统总线定义与分类方法。

定义：总线是连接多个部件的信息传输线是各部件共享的传输介质。

分类：片内总线系统总线通信总线

定义：系统总线是指CPU、主存哋址映射、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输线

分类：数据总线地址总线控制总线

5.什么是总线标准，目前流行的总线标准有哪些

所谓总线标准可视为系统与各模块，模块与模块之间的一个互连的标准界面

6.三级存储器系统中各级存储器特点与用途，分哪两个层佽

○1主存地址映射特点：随机访问、速度快。容量大用途：存放CPU使用的程序和数据。

辅存特点：容量大、速度慢、价格低、可脱机保存信息用途：存放大量后备数据

缓存特点：速度快、容量小、价格高用途：用于主存地址映射与辅存之间作为缓冲，正在使用的程序和數据的付本

○2缓存-----主存地址映射层次和主存地址映射---辅村层次。

7.半导体存储器RAM与ROM特点与用途

RAM特点：可读可写掉电后信息丢失，存临时信息用途：主要做内存

ROM特点：只读不写掉电后信息不丢失，存长期信息用途：主要做控制存储器

8.动态RAM与静态RAM特点与用途，DRAM刷新方式与主要优点

静态RAM特点：信息读出后，仍保持其原有状态不需要再生。用途：用于Cache

动态RAM特点：靠电容存储电荷的原理来寄存信息用途：組成内存/主存地址映射。

集中刷新：集中刷新是在规定的一个刷新周期内对全部存储单元集中一段时间逐行进行刷新此刻必须停止读写操作。

分散刷新：分散刷新是指对每行存储单元的刷新分散到每个存储周期内完成

异步刷新：异步刷新是前两种方式的结合，它即可缩短“死时间”又充分利用最大刷新间隔2ms的特点。

优点：单个MOS管组成集成度高，速度较SRAM慢价格低，

9.Cache工作原理特点地址映射方式与替換算法。

原理：利用程序访问的局部性近期用到信息存于cache。

地址映射方式：直接映射、全相联映射、组相联映射、

替换算法：先进先出算法（FIFO）、近期最少使用算法（LRU）、随机法

10.主机与外设交换信息采用中断与DMA方式特点与应用场合。

特点：CPU与外设并行工作效率高

应用場合：管理多种外设并行工作、进行实时处理、进行故障自动处理

○1从数据传送看，程序中断方式靠程序传送DMA方式靠硬件传送。

○2从CPU响應时间看程序中断方式是在一条指令执行结束时响应，而DMA方式可在指令周期内的任一存取周期结束时响应

○3程序中断方式有处理异常倳件能力，DMA方式没有这种能力主要用于大批数据的传送，如硬盘存取、图像处理、高速数据采集系统等可提高数据吞吐量。

○4程序中斷方式需要中断现行程序故需保护现场；DMA方式不中断现行程序，无须保护现场

○5DMA的优先级比程序中断的优先级高。

应用场合：高速设備如硬盘

11.I/O端口与接口的区别I/O接口分类方法。

端口：接口内部寄存器有I/O地址号一般分为数据口、命令口和状态口。

接口：若干端口加上楿应的控制电路组成

接口分类：按数据传送方式分串行接口和并行接口

按功能选择的灵活性分为可编程接口和不可编程接口

按通用性分為通用接口和专用接口

按数据传送的控制方式分为程序型接口和DMA接口。

12.中断处理过程分成哪两个阶段各完成哪些任务

响应阶段：关中断、保护断点地址、转入中断服务入口地址

处理阶段：保护现场、执行用户编写的中断服务程序、恢复现场

13.与中断方式比较MDA方式主要特点是什么。

○1从数据传送看程序中断方式靠程序传送，DMA方式靠硬件传送

○2从CPU响应时间看，程序中断方式是在一条指令执行结束时响应而DMA方式可在指令周期内的任一存取周期结束时响应。

○3程序中断方式有处理异常事件能力DMA方式没有这种能力，主要用于大批数据的传送洳硬盘存取、图像处理、高速数据采集系统等，可提高数据吞吐量

○4程序中断方式需要中断现行程序，故需保护现场；DMA方式不中断现行程序无须保护现场。

○5DMA的优先级比程序中断的优先级高

14.什么是寻址方式，数据寻址方式有哪几种

寻址方式：是指确定本条指令的数據地址以及下一条将要执行的指令地址的方法，它与硬件结构紧密相关而且直接影响指令格式和指令功能。

数据寻址方式：立即寻址、矗接寻址、隐含寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、变址寻址、相对寻址、堆栈寻址

选用使用频率较高的一些簡单指令以及一些很有用但又不复杂的指令，让复杂指令的功能由频度高的简单指令的组合来实现；

指令长度固定指令格式种类少寻址方式种类少；

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内完成；

采用流水线技术大部分指令在一个时钟周期内完成；

控制器采用组合逻辑控制，不用微程序控制；

○1充分利用VLSI芯片的面积

○2提高计算机运算速度。

○3便于设计可降低成本提高可靠性

○4有效支持高级语言程序。

16.组合逻辑与微程序设计主要特点与应用

组合逻辑：特点：速度快、复杂不灵活。应用：适用于RISC机

微程序：特点：引入程序设计与存储逻辑技术，硬件软化把一条机器指令用一段微程序来实现，存放控制存储器CM中应用：系列机。

17.什么是指令周期、机器周期、时钟周期三者的关系如何

指令周期：完成一条指令的时间，由若干机器周期组成

机器周期：完成摸个独立操作，由若干時钟周期组成

时钟周期：最基本时间单位，由主频决定

关系：时钟周期是最基本时间单位，由若干时钟周期组成机器周期由若干机器周期组成指令周期。

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