計算機組成與匯編語言第3章作業(yè)

1、文檔編碼 : CV3W7X9P10A10 HQ2C6E3J2N4 ZW7Z9W6R9A9運算機組成與匯編語言 第 3 章作業(yè)儲備器由哪些基本部分組成每部分作用是什么答案 儲備器由儲備體、地址寄存器MAR、數(shù)據(jù)寄存器 MDR、地址譯碼驅動電路、讀 /寫把握規(guī)律、讀 /寫驅動器等六個部分組成；CPU 將 n 位地址碼通過地址總線送入儲備器中的地址寄存器 MAR,地址譯碼驅動電路包含譯碼器和驅動器兩部分；譯碼器將地址 總線輸入的地址碼轉換成與其對應的譯碼輸出線上的高電平或低電 平信號,以表示選中了某一單元, 并由驅動器供應驅動電流去驅動相應的讀 /寫電路,實現(xiàn)對2n個片內儲備單元的選址；被譯碼選中的

2、儲備單元,在讀 / 寫把握規(guī)律的作用下,其讀 / 寫信 息經(jīng)讀 /寫驅動器驅動放大存于儲備器中的數(shù)據(jù)寄存器 MDR 或從MDR 寫入選中的儲備單元, 可見 MDR 是為了和諧 CPU與儲備器之間 在速度上的差異設置的,用于暫時存放儲備器讀寫的數(shù)據(jù)；儲備器的主要技術指標有哪些是什么含義答案 一個儲備器的性能通常淡定量、速度、價格和牢靠性四方 面來衡量；（1）儲備容量：儲備容量是指一個儲備器所能夠容納的二進制信息量,它反映了儲備空間的大??； 儲備容量通常用字節(jié) B數(shù)來表示,也有用儲備器的儲備字位數(shù)與地址寄存器的編址數(shù)的乘積表示；（2）儲備速度：通常用存取時間和存取周期來衡量儲備器的存儲速度；存取時

3、間也稱為拜望時間或讀 儲器操作到完成該操作所經(jīng)受的時間；/ 寫時間,是指從啟動一次存 存取時間越短,存取速度越快；存取周期是啟動兩次獨立的儲備器操作所需的最小時間間隔,它包括了 CPU讀/寫數(shù)據(jù)總線的時間；通常存取時間略小于存取周期；（3）儲備器的牢靠性：指在規(guī)定的時間內儲備器無故障讀 / 寫的概率；通常用平均無故障時間MTBF來衡量, MTBF可以為兩次故障之間的平均時間間隔,間隔越長說明儲備器的性能越好；（4）儲備器的性能 / 價格比：是衡量儲備器經(jīng)濟性能的一個綜合 性指標；性能主要是指儲備容量、儲備速度和牢靠性；對于不同的用 途如何在性能和價格之間取得一個平穩(wěn)點,要依據(jù)需求而定；* 儲備

4、器有哪些分類方法它們是如何分類的 答案 按構成儲備器的儲備介質可分為：半導體儲備器、磁表面存 儲器、磁芯儲備器和光盤儲備器等；按存取方式可分為：只讀儲備器ROM、隨機存取儲備器RAM、串行拜望儲備器；按儲備器在運算機系統(tǒng)中的作用不同,可分為主儲備器 （簡稱主存）、幫忙儲備器（簡稱輔存） 、緩沖儲備器（ Cache）；依據(jù)拜望方式可分為按地址拜望的儲備器和按內容拜望的儲備 器；儲備器的主要功能是什么為什么把儲備系統(tǒng)分成如干個不 同的層次 答案 儲備器是運算機系統(tǒng)中的記憶設備,用來儲備二進制形式表 示的程序和數(shù)據(jù)； 主儲備器是運算機系統(tǒng)的中心,由于無論存取指令 仍是輸入輸出和運算,都必需頻繁地拜望

5、主儲備器；由于 CPU 訪存 速度大大低于 CPU 內部信息的傳輸速度,因此對主存的拜望成了提高運算機性能的瓶頸；運算機的儲備系統(tǒng)具有 儲器幫忙儲備器這 3 個基本層次；CPU寄存器 主存高速緩沖儲備系統(tǒng)在主存和 CPU之間插入了一個中間層次 高速緩沖儲備器,又稱Cache；相對主存而言, Cache 容量小但存取速度接近 CPU,現(xiàn)代 L1 Cache和 L2 Cache集成于 CPU芯片內,速度幾乎與 CPU相當；由它和主存構成的Cache系統(tǒng)具有接近 Cache的速度和主存的容量,較好地解決了 CPU 訪存速度慢的問題；由主存和輔助儲備器（或其一部分） 構成的虛擬儲備系統(tǒng)具有輔存的容量和

6、接近主存的速度,又較好地解決了主存容量不夠的問題；這樣,儲備體系結構能使整個儲備系統(tǒng)發(fā)揮最大的效率,最好的性價比；* 為什么在運算機系統(tǒng)中設置高速緩沖儲備器答案 隨著運算機處理信息才能的增強,I/O 設備數(shù)量的不斷增多,CPU拜望主存的速度已成為運算機系統(tǒng)進展的瓶頸問題；特殊是現(xiàn)代運算機普遍接受超標量、 超流水線技術, 使處理器所需要的訪存速度與實際供應的速度相差數(shù)百倍；為明白決CPU與內存速度不匹配的問題,應用了高速緩沖儲備技術；高速緩沖儲備器（Cache）系統(tǒng)由 高速、小容量的 Cache和主存共同組成； 從 CPU角度看,高速緩存系 統(tǒng)速度接近于 Cache,而容量為主存大小；* Cac

7、he 中接受的映像技術主要有哪幾種各有何特點 答案 Cache的地址映像方式有全相聯(lián)地址映像、直接相聯(lián)地址映像 和組相聯(lián)地址映像等 3 種；全相聯(lián)映像和變換方式塊沖突率最低,Cache的利用率最高；其缺點是拜望速度太慢, 成本太高,影響了 Cache 的拜望速度； 直接映象方式的優(yōu)點是硬件實現(xiàn)簡潔,不需要進行地址變換,拜望速度也比較快； 但是這種方式的致命缺點是 Cache塊沖突概率較高；組相聯(lián)方式是直接映像和全相聯(lián)映像方式的一種折中方案,其優(yōu)點和缺點介于全相聯(lián)和直接映像方式的優(yōu)缺點之間；* 在什么情形下 Cache需要接受替換策略常用的替換策略有哪幾種各有什么優(yōu)缺點答案 當發(fā)生 Cache塊

8、失效時,需要從主存調入要拜望的 Cache塊,假如此時在 Cache中顯現(xiàn)塊沖突,就必需選擇替換掉一個 Cache塊,這就涉及更新策略, 即替換算法； 除了直接映像及變換方式由于主存塊與 Cache塊有固定對應的關系無須替換算法之外,其他相聯(lián)映像及變換方式需要從 Cache全部塊或同一組內的幾個塊中選擇一塊替換出去,這需要合適的替換算法,以提高Cache的命中率；常用的替換算法有隨機替換算法、 FIFO算法、近期最少使用 （LRU）算法等 3 種；隨機替換算法硬件上簡潔實現(xiàn),且速度也較快； 缺點是這種算法使 Cache的命中率和工作效率降低,已剔除不用；FIFO算法實現(xiàn)較簡潔,系統(tǒng)開銷較?。蝗?/p>

9、點是沒有充分考慮程序 的局部性原理（如循環(huán)程序） ,將可能需要使用的塊調出,從而影響Cache的命中率,很少接受；LRU算法能比較正確地反映程序的局部性,可使 Cache具有較高 的命中率；是目前廣泛接受的替換算法；構造虛擬儲備器的目的是什么段式虛擬儲備器、頁式虛擬存儲器和段頁式虛擬儲備器方式各有什么優(yōu)缺點；答案 構造虛擬儲備器的主要目的是解決內存容量不足問題；段式虛存的最大優(yōu)點是程序的模塊化性能好,這個優(yōu)點使得程序的動態(tài)鏈接和調度比較簡潔,同時簡潔以段為單位實現(xiàn)儲備愛惜,也便于程序和數(shù)據(jù)的共享；段式虛存的主要的一個缺點是地址變換費時；另一個主要缺點是主存利用率低；困難；仍有段式虛存對輔存治理較為頁式虛存的主要優(yōu)點一是主存利用率高,二是頁表簡潔,三是地 址映象與變換速度較快, 四是對輔存治理比段式虛存簡潔；頁式虛存的主要缺點是程序的模塊化性能不好；另外頁表可能會很長, 需要占用很大的儲備空間,甚至超過頁的容量,需分級治理；段頁式虛存具有程序的模塊化較好、主存利用率較高和對輔存管 理簡潔的優(yōu)點,但也帶來查表速度問題,地址變換速度有待改進；試比較虛擬儲備器與Cache儲備器的主要區(qū)分；答案 Cache儲備系統(tǒng)和虛擬儲備系統(tǒng)都是基于程序拜望的局部性原理來構建的； Cache