计算机组成原理考试考点总结

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τ = 10ns .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 ×8 =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 = 8×100ns =8×10 (s) t1 = T + (m - 1) = 100 + 7×10 = 1.7 ×10 (s) 顺序存储器带宽是： W2 = q / t2 = 512÷（8×10 ）= 64 ×10（位/ S） 交叉存储器带宽是： W1 = q / t1 = 512÷（1.7 ×10）= 301 ×10 （位/ S）

9． CPU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h

h=nc/(nc +nm )＝2420÷(2420＋80)＝0.968 则平均访问时间为ta ta＝htc+(1-h)tm=0.968×40＋(1-0.968) ×240＝46.4(ns) r ＝tm/tc=240÷40＝6 cache/主存系统的效率为e e＝1/[r＋(1－r)×h]＝86.2％ cache的基本原理： CPU与cache之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。

解：指令格式及寻

址方式特点如下：

① 单字长二地址指令；② 操作码OP可指定=64条指令；③ 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（可分别指定16个寄存器之一）；④ 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。

解：指令格式及寻址方式特点如下： ① 双字长二地址指令；② 操作码OP可指定=64条指令；③ 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；④ 有效地址通过变址求得：E=（变址寄存器）± 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。

解：指令格式及寻址方式特点如下：① 单字长二地址指令；② 操作码OP可指定=16条指令；③ 有8个通用寄存器，支持8种寻址方式；④ 可以是RR型指令、SS型指令、RS型指令、

6．一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。

解： ① 直接寻址② 相对寻址③ 变址寻址 ④ 基址寻址⑤ 间接寻址⑥ 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) 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 .

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，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+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。

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