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论Intel Core i5-3230 CPU的Cache工作原理

《选取一款带高速缓存的CPU，对其高速缓冲存储器的工作原理进行介绍》

论文摘要 这款带有高速缓冲储存器的CPU，其Cache是按块进行组织管理。Cache和主存都被分成若干个大小相等的块，每块由若干字节组成。当CPU按主存地址访问信息时，首先查看该信息是否在Cache中，若命中则从Cache中读取，若没有命中，则从主存中读取该信息，并将包含该信息的整个数据块从主存调入Cache中……

关键字 CPU Cache 工作原理

现今科技不断日新月异，更新周期不断缩短，但主存的提高速度始终跟不上CPU的发展。为了解决主存和CPU在信息交换速度上的不一致性，提高CPU速度的利用效率，人们在主存和CPU之间设置一种高速缓冲存储器Cache。

Cache是介于主存与CPU之间的一级存储器（如下图），由SRAM

组成，容量比较小但运行速度比主存高得多，接近于甚至等于CPU的速度。程序的局部性原理是指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一段时间内，整个程序的执行仅限于程序中的某一部分。相应地，执行所访问的存储空间也局限于某个内存区域。局部性原理又表现为：时间局部性和空间局部性。时间局部

1．第6题

下列____不属于浮点加法的流水段？

A.对阶

B.阶码相加 C.尾数加减

D.规格化及舍入处理

标准答案：B 您的答案： 题目分数：2.0 此题得分：0.0

2．第7题

存储器容量为64M字，字长32位，模块数m = 10，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。假定存储周期为T = 200ns，数据总线宽度为32位，总线周期为τ= 20ns。若连续读出10个字，顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是 。

A.320Mb/s，1684Mb/s B.842Mb/s，320Mb/s C.160Mb/s，842Mb/s D.160Mb/s，1600Mb/s

标准答案：C 您的答案： 题目分数：2.0 此题得分：0.0

3．第10题

下面哪个标志触发器是CPU是否受理中断或者批准中断的标志____。

A.准备就绪的标志(RD) B.允许中断触发器(EI) C.中断请求触发器(IR) D.中断屏蔽触发器(IM)

标准答案：D 您的答案： 题目分数：2.0 此题得分：0.0

4．第16题

微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是____。

A.每一条机器指令由一条微指令来执行

B.一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行

简答题

第一章 计算机系统概论

1.5冯?诺依曼计算机的特点是什么？P8 解：

?计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成； ?指令和数据以同同等地位存放于存储器内 ,并可按地址寻访。 ?指令和数据均用二进制表示；

?指令由操作码、地址码两大部分组成；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。

?指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；

?机器以运算器为中心（原始冯?诺依曼机）。

1.7解释下列概念：

主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。 解：P9-10

主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。 CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成； 主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。 存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。

存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。

存储字：一个存储单元所存二进制

机 密★启用前

大连理工大学网络教育学院

2017年春《计算机组成原理》

期末考试复习题

☆ 注意事项：本复习题满分共：400分。

一、名词解释

1.汇编语言虚拟机：将汇编语言源程序汇编为机器语言程序，然后在实际机器上执行。

2.高级语言虚拟机：将高级语言程序翻译为汇编语言，然后再翻译为机器语言程序在实际机器上执行。 3.微程序机器：每条机器指令的执行通过一段微程序的执行来实现。 4.存储字：存储单元中二进制代码的组合。 5.存储字长：存储单元中二进制代码的位数。 6.存储容量：大小为字数×字长。 7.PC（程序计数器）：存放当前欲执行指令的地址，具有自动“＋1”功能。 8.IR（指令寄存器）：存放当前欲执行的指令。 9.ID（指令译码器）：分析当前指令的功能。

10.机器字长：CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。 11.MIPS：每秒执行的百万条指令数。 12.FLOPS：每秒执行的浮点指令数。 13.CPI：平均每条指令所需时间。

14.同步通信：发送时钟信号来同步数据传送。 15.异步通信：没有时钟，采用握手信号同步。 16.半同步通信：同步、异步结合，插入等待周期。 17.分离式通信：传输周期划分为功能独

题型：

一、填空题（每空2分，共20分）

1. 为了能实现按地址访问的方式，主存中必须配置两个寄存器MAR和MDR。其中MAR是 存储器地址寄存器 寄存器用来存放欲访问的存储单元的地址，MDR是 存储器数据寄存器 。

2. 计算机的更新换代，主要集中体现在组成计算机的基本电路的电子元件上。

3. 总线按连接部件的不同，可以分为片内总线、系统总线和通信总线。其中， 系统总线 是指CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线。

4. 系统总线按传输信息的不同，可以分为：数据总线、控制总线、地址总线三类。

5. 总线通信控制有四种方式，分别为：同步通信、异步通信、半同步通信、分离式通信。

6. 完成一次总线操作的时间称为总线周期，可分为申请分配阶段、寻址阶段、传数阶段、结束阶段四个阶段。

7. 异步通信的应答方式可分为不互锁、半互锁和全互锁三种类型

8. 在存储系统层次结构中，缓存－主存层次主要解决的问题是 CPU和主存速度不匹配的问题。主存－辅存层次主要解决的

问题是存储系统的容量问题。

9. 动态RAM中，刷新是按 行 进行的。刷新方式有三种方式，即：集中刷新、分散刷新和异步刷新。

10. 存储容量的扩展方法中， 字扩展

计算机组成原理课程设计

题 目：学 院：专 业：姓 名：学 号：指导教师： 计算机原理课程设计 计算机科学与工程学院 计算机科学与技术 孤狼 1100310315

2014年03月 20

日

目录

一.课程设计选题和完成内容 .................................................................................................................. 2 二、系统的总体设计 ............................................................................................................................... 2

2.1 嵌入式CISC模型机的数据通路框图 ....................................

机 密★启用前

大连理工大学网络教育学院

2017年春《计算机组成原理》

期末考试复习题

☆ 注意事项：本复习题满分共：400分。

一、名词解释

1.汇编语言虚拟机：将汇编语言源程序汇编为机器语言程序，然后在实际机器上执行。

2.高级语言虚拟机：将高级语言程序翻译为汇编语言，然后再翻译为机器语言程序在实际机器上执行。 3.微程序机器：每条机器指令的执行通过一段微程序的执行来实现。 4.存储字：存储单元中二进制代码的组合。 5.存储字长：存储单元中二进制代码的位数。 6.存储容量：大小为字数×字长。 7.PC（程序计数器）：存放当前欲执行指令的地址，具有自动“＋1”功能。 8.IR（指令寄存器）：存放当前欲执行的指令。 9.ID（指令译码器）：分析当前指令的功能。

10.机器字长：CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。 11.MIPS：每秒执行的百万条指令数。 12.FLOPS：每秒执行的浮点指令数。 13.CPI：平均每条指令所需时间。

14.同步通信：发送时钟信号来同步数据传送。 15.异步通信：没有时钟，采用握手信号同步。 16.半同步通信：同步、异步结合，插入等待周期。 17.分离式通信：传输周期划分为功能独

1．第6题

下列____不属于浮点加法的流水段？

A.对阶

B.阶码相加 C.尾数加减

D.规格化及舍入处理

标准答案：B 您的答案： 题目分数：2.0 此题得分：0.0

2．第7题

存储器容量为64M字，字长32位，模块数m = 10，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。假定存储周期为T = 200ns，数据总线宽度为32位，总线周期为τ= 20ns。若连续读出10个字，顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是 。

A.320Mb/s，1684Mb/s B.842Mb/s，320Mb/s C.160Mb/s，842Mb/s D.160Mb/s，1600Mb/s

标准答案：C 您的答案： 题目分数：2.0 此题得分：0.0

3．第10题

下面哪个标志触发器是CPU是否受理中断或者批准中断的标志____。

A.准备就绪的标志(RD) B.允许中断触发器(EI) C.中断请求触发器(IR) D.中断屏蔽触发器(IM)

标准答案：D 您的答案： 题目分数：2.0 此题得分：0.0

4．第16题

微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是____。

A.每一条机器指令由一条微指令来执行

B.一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行

计算机组成原理

一．选择题

1．冯.诺依曼机工作方式的基本特点是______。

A. 多指令流单数据流 B. 按地址访问并顺序执行指令 C. 堆栈操作 D. 存储器按内容选择地址

2. 某机字长32位。其中1位符号位，31位表示尾数。若用定点整数表示，则最大正整数为______。

A. +(231-1) B. +(230-1) C. +(231+1) D. +(230+1)

3. 假设下列字符码中有奇偶位校验，但没有数据错误，采用偶校验的字符码是______。 A. 11001011 B. 11010110 C. 11000001 D. 11001001 4. 设[x]补 = 1.x1x2x3x4,当满足______时，x>-1/2成立。

A. x1必须为1,x2—x4至少有一个为1 B. x1必须为1，x2—x4任意 C. x1必须为0,x2—x4至少有一个为1 D. x1必须为0，x2—x4任意 5．在主存和CPU之间增加cache存储器的目的是______。

A. 增加内存容量

1.（机器语言） 是计算机硬件能够直接识别的语言,（汇编语言） 是机器语言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。

2. 机器字长是（指运算器中一次能够完成二进制运算的位数） 通常与CPU的寄存器的位数有关，字长越长，数的表示范围 （ 大 ） 精度也越高。机器字长也会影响计算机的运算速度。

3.计算机软件一般分为两大类：一类叫 （系统程序）另一类叫 （ 应用程序）

4.运算器的两个主要功能是 （算术运算）（ 逻辑运算）

5.按计算机所使用的器件及其规模，可以将电子计算机分为 （电子管计算机） （晶体管计算机） 中小规模集成电路计算机和大规模超大规模集成电路计算机。

6.计算机系统的层次结构从底层向上依次为 （微程序设计或逻辑电路级）（ 一般机器级 ） 操作系统级、语言处理程序级及其它系统软件级、应用程序级。

7.将11010.10010112转换成八进制数的结果 （32.454) 转换成十六进制的结果是 (1A.96).

8.二进制数－1011的原码是 (11011) 补码是 (10101)

9.cache 是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU和主存之间 ( 速度 )不匹配而采用的一项重要技术。它与主存的替换算