網(wǎng)絡(luò)工程師輔導(dǎo)教程--計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)部分.ppt

1、,全國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格（水平）考試網(wǎng)絡(luò)工程師輔導(dǎo)教程,計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)部分 主講：范立南 沈陽(yáng)大學(xué)信息工程學(xué)院,內(nèi)存按字節(jié)編址，地址從A4000H到CBFFFH，共有_(1)_個(gè)字節(jié)。若用存儲(chǔ)容量為32K8bit的存儲(chǔ)芯片構(gòu)成該內(nèi)存，至少需要_(2)_片。(1)A.80KB.96KC.160KD.192K(2)A.2 B.5 C.8 D.10,請(qǐng)?jiān)囼?yàn)做下題,解答,2004年下半年網(wǎng)絡(luò)工程師上午試題1、2,答案： （1）C （2）B,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ) 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 算術(shù)運(yùn)算 機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)表示形式 原碼、反碼、補(bǔ)碼、移碼 定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù) ASCII碼

2、漢字編碼,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) 軟件：程序數(shù)據(jù)相關(guān)的文檔 （軟件是指為管理、運(yùn)行、維護(hù)及應(yīng)用計(jì)算機(jī)所開(kāi)發(fā)的程序和相關(guān)文檔的集合）,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,硬件系統(tǒng)： 主機(jī)外存儲(chǔ)器I/O設(shè)備 主機(jī)CPU+內(nèi)存時(shí)鐘電路中斷控制電路DMA電路總線附屬電路等 CPU運(yùn)算器控制器 內(nèi)存ROMRAMcache 外存儲(chǔ)器：硬盤、軟盤、光盤、磁帶等大容量 I/O設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備 輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等 輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,硬件系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)：采用總線結(jié)構(gòu)連接 單總線結(jié)構(gòu)：各部件間通過(guò)總線交換信息 優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)充I/O設(shè)備容易 缺點(diǎn)：分時(shí)使用總線

3、，限制了信息傳送的吞吐量 適用：微機(jī)、小型機(jī),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,雙總線結(jié)構(gòu)：CPU與主存間設(shè)專用高速存儲(chǔ)總線 以CPU為中心：I/O設(shè)備與主存間信息交換需經(jīng)CPU進(jìn)行 優(yōu)點(diǎn)：控制線路簡(jiǎn)單，對(duì)I/O總線傳送速率要求較低 缺點(diǎn)：CPU工作效率較低,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,雙總線結(jié)構(gòu)：CPU與主存間設(shè)專用高速存儲(chǔ)總線 以存儲(chǔ)器為中心：主存可通過(guò)系統(tǒng)總線直接與I/O設(shè)備交換信息 優(yōu)點(diǎn)：信息傳送速率高 缺點(diǎn)：增加硬件投資,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成,通道結(jié)構(gòu)：I/O設(shè)備較多，輸入輸出操作頻繁時(shí)采用 優(yōu)點(diǎn)：可擴(kuò)展性好、CPU負(fù)擔(dān)輕、系統(tǒng)效率高 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、成本較高 適用：大、中型機(jī),機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)表示形式原碼、反

4、碼、補(bǔ)碼、移碼,書寫的真值包括數(shù)值部分及其符號(hào)（/） 真值在計(jì)算機(jī)中的表示稱為機(jī)器數(shù) 機(jī)器數(shù)的表示方法有原碼、反碼、補(bǔ)碼、移碼，要注意正、負(fù)數(shù)的區(qū)別 正數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼完全相同，其符號(hào)位為“0”，其余位取值不變 對(duì)于負(fù)數(shù)，負(fù)數(shù)的原碼其符號(hào)位為“1”，其余各位取值不變；負(fù)數(shù)的反碼其符號(hào)位為“1”，其余各位在原碼基礎(chǔ)上按位取反；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼其符號(hào)位為“1”，其余各位在原碼的基礎(chǔ)上按位求反，再在末位上加“1”,機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)表示形式移碼,機(jī)器數(shù)的又一種表示方法，又稱增碼 常用來(lái)表示浮點(diǎn)數(shù)的階碼 移碼的符號(hào)位，用1表示正號(hào)，而0表示負(fù)號(hào) 求法:把其補(bǔ)碼的符號(hào)位直接變反即可,機(jī)器數(shù)的運(yùn)算補(bǔ)碼的加、減運(yùn)算,運(yùn)

5、算規(guī)則,機(jī)器數(shù)的運(yùn)算補(bǔ)碼的加、減運(yùn)算,當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超過(guò)定點(diǎn)數(shù)表示范圍，則產(chǎn)生溢出 進(jìn)位判決法 令 表示次高位（最高數(shù)值位）向最高位（符號(hào)位）的進(jìn)位， 表示符號(hào)位的進(jìn)位， 則 時(shí)有溢出，否則無(wú)溢出 雙符號(hào)位判決法 采用兩位二進(jìn)制數(shù)表示符號(hào)位： 00正號(hào) 11負(fù)號(hào) 若運(yùn)算結(jié)果符號(hào)位為01(正溢出）或10（負(fù)溢出),試題舉例,用n個(gè)二進(jìn)制位表示帶符號(hào)純整數(shù)時(shí)，已知X補(bǔ)、Y補(bǔ)，則當(dāng) (46) 時(shí)，等式 X補(bǔ)+Y補(bǔ)=X+Y補(bǔ) 成立。 （46） A、-2n(X+Y)2n-1 B、-2n-1(X+Y)2n-1 C、-2n-1-1(X+Y)2n-1 D、-2n-1(X+Y) 2n,試題舉例,用n個(gè)二進(jìn)制位表示帶

6、符號(hào)純整數(shù)時(shí)，已知X補(bǔ)、Y補(bǔ)，則當(dāng) (46) 時(shí)，等式 X補(bǔ)+Y補(bǔ)=X+Y補(bǔ) 成立。 （46） A、-2n(X+Y)2n-1 B、-2n-1(X+Y)2n-1 C、-2n-1-1(X+Y)2n-1 D、-2n-1(X+Y) 2n,答案：B,定點(diǎn)數(shù)表示,定點(diǎn)整數(shù)、定點(diǎn)小數(shù) 小數(shù)點(diǎn)位置是約定的，并沒(méi)有具體的硬件 定點(diǎn)數(shù)的不足 表示范圍有限，太大或太小的數(shù)都不能表示 除法不精確,浮點(diǎn)數(shù)的表示及其規(guī)格化,任意浮點(diǎn)數(shù)N可用階碼E和尾數(shù)F表示 F:數(shù)值的有效數(shù)字決定精度，定點(diǎn)小數(shù)(帶符號(hào)純小數(shù)) E:小數(shù)點(diǎn)的位置決定數(shù)值范圍，定點(diǎn)整數(shù)(帶符號(hào)純整數(shù)) R是階碼的底，又稱基數(shù)，隱含表示，通常R=2，則 E和

7、F可分別指定為原碼、反碼、補(bǔ)碼、移碼 特別注意E和F分別以什么碼表示，否則就慘了 浮點(diǎn)數(shù)表示格式(格式非固定)：,浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化,為了規(guī)范，規(guī)定在運(yùn)算結(jié)束將運(yùn)算結(jié)果存到機(jī)器中時(shí)，必須是規(guī)格化的浮點(diǎn)數(shù) 規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)的最高數(shù)值位是有效數(shù)字，即 正尾數(shù) 負(fù)尾數(shù),試題舉例,計(jì)算機(jī)中16位浮點(diǎn)數(shù)的表示格式為 0 3 4 15 其中階碼4位（含1位符號(hào)）為定點(diǎn)整數(shù)，尾數(shù)12位（含1位符號(hào)）為定點(diǎn)小數(shù)，設(shè)一個(gè)數(shù)機(jī)器碼為1110001010000000。 若階碼為移碼且尾數(shù)為原碼，則其十進(jìn)制真值為 A ； 若階碼為移碼且尾數(shù)為反碼，則其十進(jìn)制真值為 B ； 若階碼為補(bǔ)碼且尾數(shù)為原碼，則其十進(jìn)制真值為 C

8、； 若階碼為補(bǔ)碼且尾數(shù)為補(bǔ)碼，則其十進(jìn)制真值為 D ，將其規(guī)格化后的機(jī)器碼為 E 。,供選擇的答案,A-D: (1)0.078125 (2) 20 (3)1.25 (4)20.969375 E: (1)1110001010000000 (2)11110101000000 (3)1101010100000000 (4)11110001010000,答案,A: (2) B: (2) C: (1) D: (1) E: (3),字符數(shù)據(jù)的表示方法,字符（包括數(shù)值、文字、英文字母）進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)，必須轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，稱字符編碼 BCD碼：用4位二進(jìn)制代碼表示1位十進(jìn)制數(shù) 有權(quán)碼:例,8421碼等 無(wú)權(quán)碼:例

9、,余3碼,格雷碼等 注：余3碼8421碼0011 格雷碼編碼規(guī)則是相鄰兩個(gè)代碼間只有一位不同,字符數(shù)據(jù)的表示方法,ASCII碼：(American Standard Code for Information Interchange)用7位二進(jìn)制數(shù)表示，可表示128個(gè)符號(hào)，包括字母、數(shù)字、專用字符和控制字符，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO646，又稱國(guó)際5號(hào)代碼IA5。 常用的7位ASCII碼： 30H39H對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)09 41H對(duì)應(yīng)大寫A 61H對(duì)應(yīng)小寫a，相差20H 20H表示空格SP 0DH表示回車CR,漢字的處理漢字編碼,漢字的編碼輸入（外碼） 漢字的存儲(chǔ)（內(nèi)碼） 漢字的輸出（字形碼）,漢字信息處理系

10、統(tǒng)模型 輸入輸入碼國(guó)標(biāo)碼 內(nèi)碼字形碼 輸出,輸入時(shí)漢字轉(zhuǎn)化為輸入碼 計(jì)算機(jī)處理漢字時(shí)采用機(jī)內(nèi)碼顯示漢字時(shí)轉(zhuǎn)化為顯示字形碼交換漢字時(shí)又采用交換碼,試題舉例,若某漢字的機(jī)內(nèi)碼為BFF0H，則該漢字的國(guó)標(biāo)碼為（1），而該漢字的區(qū)位碼為（2）。 （1）（2） A. 3F70H B. 1F50H C. 2F80H D. DF0FH,答案： （1）A （2） B,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)CPU,功能 指令控制：控制機(jī)器保證順序執(zhí)行程序 操作控制：指令分析 時(shí)間控制：對(duì)各種微操作實(shí)施時(shí)間控制 數(shù)據(jù)加工：對(duì)數(shù)據(jù)做算術(shù)/邏輯運(yùn)算得到結(jié)果,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)CPU組成寄存器,累加器 通用寄存器組：工作寄存器，提高運(yùn)算速度 標(biāo)志

11、寄存器： S,Z,C,O(或V),P 指令寄存器IR 地址寄存器：CS,DS,SP和程序計(jì)數(shù)器PC等 注：上述寄存器分屬于運(yùn)算器和控制器,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) CPU組成運(yùn)算器,功能 算術(shù)運(yùn)算 邏輯運(yùn)算 基本結(jié)構(gòu) ALU 累加器ACC 寄存器組 多路轉(zhuǎn)換器,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) CPU組成控制器CU,基本功能：時(shí)序控制、執(zhí)行控制 輸入信號(hào)：時(shí)鐘信號(hào)、指令寄存器IR、標(biāo)志位、控制總線上的控制信號(hào) 輸出信號(hào)：CPU內(nèi)的控制信號(hào)、發(fā)往控制總線的控制信號(hào) 基本組成：指令寄存器IR、指令譯碼器、程序計(jì)數(shù)器PC、時(shí)序部件、微操作形成部件、程序狀態(tài)字PSW寄存器,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 控制器基本功能,時(shí)鐘周期 時(shí)鐘周期：T周

12、期，機(jī)器主頻，時(shí)間基準(zhǔn) 機(jī)器周期（CPU周期）：微操作時(shí)間 指令周期：執(zhí)行一條指令所需時(shí)間,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 控制器基本功能,中斷控制邏輯 中斷處理過(guò)程 中斷響應(yīng)過(guò)程：關(guān)中斷；斷點(diǎn)保護(hù)；入口地址置入PC 中斷服務(wù)過(guò)程：保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)；開(kāi)中斷；執(zhí)行服務(wù)程序；關(guān)中斷；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)；返回,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 控制器基本功能,中斷控制邏輯 中斷的種類 按中斷源的位置分：內(nèi)部中斷、外部中斷 按中斷源的類型分：硬件中斷、軟件中斷 按中斷源的屏蔽特性分：可屏蔽中斷、非屏蔽中斷,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 控制器基本功能,中斷控制邏輯 多重中斷： 中斷排隊(duì) 中斷嵌套,試題舉例(2004年下半年網(wǎng)絡(luò)工程師上午試題3）,中斷響應(yīng)時(shí)間是指 (

13、3) 。 (3) A.從中斷處理開(kāi)始到中斷處理結(jié)束所用的時(shí)間B.從發(fā)出中斷請(qǐng)求到中斷處理結(jié)束所用的時(shí)間C.從發(fā)出中斷請(qǐng)求到進(jìn)入中斷處理所用的時(shí)間D.從中斷處理結(jié)束到再次中斷請(qǐng)求的時(shí)間,答案： （3）C,試題舉例(2003年程序員上午試題58）,在微型計(jì)算機(jī)中，采用中斷方式的優(yōu)點(diǎn)之一是 (58) 。 （58）A簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn) BCPU可以不工作 C可實(shí)時(shí)響應(yīng)突發(fā)事件 D傳送速度最快,答案： C,試題舉例(2004年上半年高程上午試題47）,在中斷響應(yīng)過(guò)程中，CPU保護(hù)程序計(jì)數(shù)器的主要目的是（47）。 （47）A.使CPU能找到中斷服務(wù)程序的入口地址 B. 為了實(shí)現(xiàn)中斷嵌套 C. 為了使CPU在執(zhí)

14、行完中斷服務(wù)程序時(shí)能回到被中斷程序的斷點(diǎn)處 D. 為了使CPU與I/O設(shè)備并行工作,答案：（47）C,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 控制器的實(shí)現(xiàn),兩種方法： 硬布線邏輯（hardwired implementation) 由組合電路實(shí)現(xiàn) 微程序控制(micro-programmed implementation) CISC、RISC,試題舉例(2003年程序員上午試題56）,下面關(guān)于組合邏輯控制器正確的描述是：_。 A組合邏輯控制器是由軟件實(shí)現(xiàn)的，所以比較靈活 B組合邏輯控制器是由硬件實(shí)現(xiàn)的，因此速度很快 C組合邏輯控制器是由軟件實(shí)現(xiàn)的，所以容易修改 D組合邏輯控制器是一系列微指令實(shí)現(xiàn)的，因此體積很小,分析

15、,按照控制信號(hào)產(chǎn)生的方式不同，控制器分為微程序控制器和組合邏輯控制器兩類 微程序控制器是將全部控制信號(hào)存儲(chǔ)在控制器中。 優(yōu)點(diǎn)：控制信號(hào)的邏輯設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)及改動(dòng)都較容易。 缺點(diǎn)：產(chǎn)生控制信號(hào)所需的時(shí)間較長(zhǎng)。 組合邏輯控制器，又稱硬布線方式控制器，是用組合邏輯的門電路實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)。 優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)生控制信號(hào)所需的延遲時(shí)間少，對(duì)提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度有利。 缺點(diǎn)：控制信號(hào)的邏輯設(shè)計(jì)復(fù)雜，用門電路實(shí)現(xiàn)也較困難，尤其要變動(dòng)一些設(shè)計(jì)更不方便,答案： B,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)分類,按位置：內(nèi)存（主存）、外存（輔存） 按材料：磁存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器 按工作方式：讀寫存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器 按訪問(wèn)方式：按地址訪問(wèn)

16、、按內(nèi)容訪問(wèn) 按尋址方式：隨機(jī)存儲(chǔ)器、順序存儲(chǔ)器、直接存儲(chǔ)器,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu),三級(jí)結(jié)構(gòu) 高速緩存Cache+主存輔存 目的是解決主存與CPU速度不匹配問(wèn)題 兩級(jí)結(jié)構(gòu)（主存輔存） 目的是解決存儲(chǔ)器容量不足的問(wèn)題 注：若將CPU內(nèi)的寄存器也看成是一個(gè)層次，則可將存儲(chǔ)系統(tǒng)增加一個(gè)層次,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)主存（半導(dǎo)體存儲(chǔ)器）,RAM：斷電后信息丟失，SRAM（集成度低，不需刷新）， DRAM（集成度高，動(dòng)態(tài)刷新） 掩膜ROM：廠家寫入 PROM：一次性寫入 EPROM：紫外線擦除 EEPROM：電可擦除 閃存FM（flash memory)：特性介于EPROM和EEPROM之間，

17、類似EPROM，可用電信號(hào)進(jìn)行刪除工作（不能單字節(jié)），速度遠(yuǎn)快于EPROM，集成度與EPROM相當(dāng)，高于EEPROM 存儲(chǔ)器周期：兩次相鄰存取之間所需時(shí)間 存儲(chǔ)器帶寬：每秒鐘能訪問(wèn)的bit數(shù),試題舉例,某內(nèi)存按字節(jié)編址，存儲(chǔ)器芯片的容量為16K4bit，用此芯片構(gòu)成從40000H到BFFFFH的內(nèi)存，要用（1）片這樣的芯片。某EPROM芯片上有24條地址線A0A23，數(shù)據(jù)線為8條D0D7，該EPROM芯片的容量為（2）。 （1）A. 8 B. 16 C. 32 D. 64 （2） A. 1024KB B. 4MB C. 8MB D. 16MB,答案： （1）D （2）D,試題舉例(2000年高

18、程上午試題10）,假設(shè)某計(jì)算機(jī)具有1M 字節(jié)的內(nèi)存（目前使用的計(jì)算機(jī)往往具有64M字節(jié)以上的內(nèi)存），并按字節(jié)編址，為了能存取該內(nèi)存各地址的內(nèi)容，其地址寄存器至少需要二進(jìn)制 A 位。為使4字節(jié)組成的字能從存儲(chǔ)器中一次讀出，要求存放在存儲(chǔ)器中的字邊界對(duì)齊，一個(gè)字的地址碼應(yīng) B 。若存儲(chǔ)周期為200ns，且每個(gè)周期可訪問(wèn)4個(gè)字節(jié)，則該存儲(chǔ)器帶寬為 C bits/s。假如程序員可用的存儲(chǔ)空間為4M字節(jié)，則程序員所用的地址為 D ，而真正訪問(wèn)內(nèi)存的地址稱為 E 。,供選擇的答案,A：1016 20 32 B：最低兩位為00 最低兩位為10 最高兩位為00 最高兩位為10 C：20M40M 80M 160

19、M D：有效地址程序地址 邏輯地址物理地址 E：指令物理地址 內(nèi)存地址數(shù)據(jù)地址,答案： A: (3) B: (1) C: (4) D: (3) E: (2),計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)高速緩存Cache,特點(diǎn) 位于CPU和主存之間 容量?。簬譑B-幾MB 速度快：高于主存510倍，快速半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 其內(nèi)容是主存局部區(qū)域的副本 Cache既可存放程序又可存放數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)高速緩存Cache基本結(jié)構(gòu),Cache存儲(chǔ)體：一般由SRAM構(gòu)成,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)高速緩存Cache基本結(jié)構(gòu),地址映像：把CPU送來(lái)的主存地址轉(zhuǎn)換成Cache地址 直接映像：每個(gè)主存頁(yè)只能復(fù)制到某一固定的C

20、ache頁(yè)中 優(yōu)點(diǎn)：容易實(shí)現(xiàn) 缺點(diǎn)：不夠靈活，不能充分利用Cache空間,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)高速緩存Cache基本結(jié)構(gòu),全相聯(lián)映像：主存的每一頁(yè)可映像到Cache的任意一頁(yè)（沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系） 優(yōu)點(diǎn)：靈活，Cache得到充分利用 缺點(diǎn)：速度慢，成本高，不實(shí)用,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)高速緩存Cache基本結(jié)構(gòu),組相聯(lián)映像：折衷 組間采用直接映像，組內(nèi)的頁(yè)為全相聯(lián)映像,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)高速緩存Cache基本結(jié)構(gòu),替換機(jī)構(gòu) 作用：由硬件組成，并按替換算法進(jìn)行設(shè)計(jì)，其作用是指出應(yīng)替換的頁(yè)號(hào)，其目的是獲得最高的命中率 常用替換算法： 先進(jìn)先出（FIFO） 近期最少使用（LRULeast Re

21、cently Used）,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)Cache的讀寫操作,讀操作,訪存時(shí)，將主存地址同時(shí)送主存和Cache,一則啟動(dòng)對(duì)主存的讀操作，二則在Cache中按映像方式從中獲取Cache地址,并將主存標(biāo)記與Cache標(biāo)記比較,若相同，則訪問(wèn)命中，從Cache中讀出數(shù)據(jù)，因Cache速度比主存快，故不等主存讀操作結(jié)束，即可繼續(xù)下一次訪存操作,若不相同，則訪問(wèn)未命中，則從主存中讀取數(shù)據(jù)，并考慮是否按某替換算法更新Cache某頁(yè)內(nèi)容,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)Cache的讀寫操作,寫操作：兩種方法,寫回法WB（write back或抵觸修改法）：信息暫時(shí)只寫入Cache，并用標(biāo)志（“修改位”）加

22、以注明，直到該頁(yè)內(nèi)容需從Cache中替換出來(lái)時(shí)，才一次寫入主存。 優(yōu)點(diǎn)：操作速度快 缺點(diǎn)：在寫回主存前，主存中沒(méi)有這些內(nèi)容，與Cache不一致，易造成失誤,寫直達(dá)法WT（或?qū)懲ǚ╳rite through）：信息在寫入Cache時(shí)也同時(shí)寫入主存（無(wú)修改標(biāo)志位） 優(yōu)點(diǎn)：主存與Cache始終保持一致 缺點(diǎn)：速度慢,試題舉例(2004年上半年程序員上午試題56、57）,在CPU執(zhí)行一段程序的過(guò)程中，Cache的存取次數(shù)為3800次，由主存完成的存取次數(shù)為200次。若Cache的存取時(shí)間為5ns，主存的存取周期為25ns，則Cache的命中率為（56）；CPU的平均訪問(wèn)時(shí)間為（57）ns。 （56）A

23、. 0.93 B. 0.95 C. 0.97 D. 0.99 （57）A. 5 B. 6 C. 7 D. 8,答案： （56）B （57）B,Cache,假設(shè)Cache存儲(chǔ)器分為指令體（I-Cache）和數(shù)據(jù)體（D-Cache） 設(shè)指令Cache和數(shù)據(jù)Cache的訪問(wèn)時(shí)間均為Tc，主存的訪問(wèn)時(shí)間為Tm，指令Cache的命中率為Hi，數(shù)據(jù)Cache的命中率為Hd，CPU訪存取指的比例為fi，則存儲(chǔ)體系的等效訪問(wèn)時(shí)間為,舉例,某機(jī)是由高速緩存與主存組成的兩級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)，高速緩存存取周期Tc=50ns，主存存取周期Tm=400ns，訪問(wèn)Cache的命中率為0.96。 （1）系統(tǒng)等效的存取周期Ta為多少

24、？ （2）如果將高速緩存分為指令體和數(shù)據(jù)體，使等效存取周期減少了10。在所有的訪問(wèn)操作中有20是訪問(wèn)指令體，而訪問(wèn)指令體的命中率仍為0.96，問(wèn)數(shù)據(jù)體的訪問(wèn)命中率應(yīng)是多少？,分析與解答,（1）系統(tǒng)等效存取周期為 （2）設(shè)改進(jìn)后的D-Cache的命中率為Hd，,試題舉例(1998年高程上午試題8）,設(shè)有三個(gè)指令系統(tǒng)相同的處理機(jī)X、Y和Z，它們都有4K字節(jié)的高速緩沖存貯器(Cache)和32M字節(jié)的內(nèi)存，但是其存取周期都不一樣，如下表所示(Tic和Tim分別表示i處理機(jī)Cache存取周期和主存存取周期)；,若某段程序，所需指令或數(shù)據(jù)在Cache中取到的概率為P0.5，則處理機(jī)X的存儲(chǔ)器平均存取周期

25、為 A S。并假定指令執(zhí)行時(shí)間與存儲(chǔ)器的平均存取周期成正比，則此時(shí)三個(gè)處理機(jī)執(zhí)行該段程序由快到慢的順序?yàn)?B 。 若 P0.65時(shí)，則順序?yàn)?C 。 若 P0.8時(shí)，則順序?yàn)?D 。 若 P0.85時(shí)，則順序?yàn)?E 。,供選擇的答案,A： 0.2 0.48 0.52 0.6 BE：X、Y、ZX、Z、Y Y、X、Z Y、Z、X Z、X、Y Z、Y、X,答案：A: (3) B: (6) C: (5) D: (2) E: (1),試題舉例(1996年高程上午試題8）,在多級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，Cache處在CPU和主存之間，解決 A 問(wèn)題。若Cache和主存的存取時(shí)間分別為T1和T2，Cache的命中率為H

26、，則該計(jì)算機(jī)實(shí)際存取時(shí)間為 B 。當(dāng)CPU向存儲(chǔ)器執(zhí)行讀操作時(shí)，首先訪問(wèn)Cache，如命中，則從Cache中取出指令或數(shù)據(jù)，否則從主存中取出，送 C ；當(dāng)CPU向存儲(chǔ)器執(zhí)行寫操作時(shí)，為了使Cache內(nèi)容和主存的內(nèi)容保持一致，若采用 D 法，同時(shí)寫入Cache和主存。由于Cache容量比主存容量小，Cache滿時(shí)，又要執(zhí)行把主存信息向Cache寫入時(shí)，就要淘汰Cache中已有的信息。為了提高Cache的命中率，常采用一種 E 替換算法。,供選擇的答案,A: （1）主存容量擴(kuò)充 （2）主存和CPU速度匹配 （3）多個(gè)請(qǐng)求源訪問(wèn)主存 （4）BIOS存放 B: （1）HT1+T2 （2）(1-H)T1

27、+HT2 （3）T2-HT1 （4）HT1+(1-H)T2 C: （1）Cache （2）CPU （3）Cache和CPU （4）Cache或CPU D: （1）寫回 （2）寫通 （3）映照 （4）特征 E: （1）LRU （2）FIFO （3）FILO （4）RANDOM,答案,A: （2） B: （4） C: （3） D: （2） E: （1）,試題舉例(2002年高程上午試題53/54/55）,一般來(lái)說(shuō)，Cache 的功能(53)。某 32 位計(jì)算機(jī)的 Cache 容量為 16KB，Cache 塊的大小為 16B，若主存與 Cache 的地址映射采用直接映射方式，則主存地址為 1234E

28、8F8（十六進(jìn)制）的單元裝入的 Cache 地址為(54)。在下列 Cache 替換算法中，平均命中率最高的是(55)。,供選擇的答案,(53) A.全部由軟件實(shí)現(xiàn) B.全部由硬件實(shí)現(xiàn) C.由硬件和軟件相結(jié)合實(shí)現(xiàn) D.有的計(jì)算機(jī)由硬件實(shí)現(xiàn)，有的計(jì)算機(jī)由軟件實(shí)現(xiàn) (54) A. 00 0100 0100 1101 (二進(jìn)制) B. 01 0010 0011 0100 (二進(jìn)制) C. 10 1000 1111 1000 (二進(jìn)制) D. 11 0100 1110 1000 (二進(jìn)制) (55) A.先入后出（FILO）算法 B.隨機(jī)替換（RAND）算法 C.先入先出（FIFO）算法 D.近期最少

29、使用（LRU）算法,答案: (53) B (54) C (55) D,試題舉例(2004年下半年網(wǎng)絡(luò)工程師上午試題7、8）,容量為64塊的Cache采用組相聯(lián)的方式映像，字塊大小為128個(gè)字，每4塊為一組。若主容量為4096塊，且以字編址，那么主存地址應(yīng)為_(kāi)(7) _ 位，主存區(qū)號(hào)應(yīng)為_(kāi)(8)_位。(7)A.16 B.17 C.18D.19(8)A.5 B.6 C.7 D.8,答案： （7）D （8）B,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)輔存,特點(diǎn)：容量大、可靠性高、價(jià)格低 磁帶存儲(chǔ)器：順序存取設(shè)備 分兩種：?jiǎn)⑼Ｊ酱艓C(jī)、數(shù)據(jù)流磁帶機(jī) 磁盤存儲(chǔ)器 分兩種：硬盤、軟盤 光存儲(chǔ)器：利用激光束 分為：CD（數(shù)

30、字音頻信息）、CD-ROM（數(shù)字化編碼信息、只讀）、WORM(write-once read-many)、EOD(erasable optical disk反復(fù)讀寫),計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)磁盤存儲(chǔ)器,磁道：磁盤旋轉(zhuǎn)一圈磁頭在盤面上留下一個(gè)圓形軌跡稱為一個(gè)磁道 道密度(tpi)：沿磁盤半徑方向單位長(zhǎng)度內(nèi)磁道數(shù) 位密度(bpi):沿磁道方向，單位長(zhǎng)度內(nèi)存儲(chǔ)的二進(jìn)制信息位數(shù) 注：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度指每毫米或每英寸 存儲(chǔ)容量：磁盤能存儲(chǔ)二進(jìn)制位信息的總量 非格式化容量存放數(shù)據(jù)的盤面數(shù)n每面磁道數(shù)t磁道周長(zhǎng)（對(duì)應(yīng)的）位密度 格式化容量=存放數(shù)據(jù)的盤面數(shù)n每面磁道數(shù)t每道扇區(qū)數(shù)s每個(gè)扇區(qū)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)b 注：

31、一般情況，磁盤容量指格式化容量,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)磁盤存儲(chǔ)器,存取時(shí)間：磁盤磁頭接到讀寫信號(hào)，從當(dāng)前位置移動(dòng)到指定位置，并完成讀寫的時(shí)間 存取時(shí)間包括尋道時(shí)間和尋找扇區(qū)的等待時(shí)間 尋道時(shí)間(seek time查找時(shí)間)：磁頭移動(dòng)到目標(biāo)磁道（或柱面）所需的時(shí)間 等待時(shí)間(rotational latency):待讀寫的扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下方所用時(shí)間。用磁道旋轉(zhuǎn)一周所用時(shí)間的一半作為平均等待時(shí)間 尋找不同磁道和等待不同區(qū)域花的時(shí)間不同，通常取其平均值稱為平均存取時(shí)間,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)磁盤存儲(chǔ)器,數(shù)據(jù)傳輸速率R：磁頭找到地址后單位時(shí)間寫入或讀出的字節(jié)數(shù)。 R=B/T B：一個(gè)磁道上記錄的數(shù)

32、據(jù)字節(jié)數(shù) T：磁盤旋轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間 或 R每個(gè)扇區(qū)的字節(jié)數(shù)每道扇區(qū)數(shù)磁盤轉(zhuǎn)速 注：每個(gè)磁道上的記錄的數(shù)據(jù)位數(shù)是相同的； 不同磁道上的位密度不一樣，越靠近盤心的磁道位密度越高,試題舉例(2004年下半年網(wǎng)絡(luò)工程師上午試題6）,單個(gè)磁頭在向盤片的磁性涂層上寫入數(shù)據(jù)時(shí)，是以_(6)_方式寫入的。(6) A.并行B.并串行 C.串行 D.串并行,答案： （6）C,試題舉例(2004年上半年程序員上午試題58）,磁盤存取時(shí)間包括尋道的時(shí)間、定位扇區(qū)的時(shí)間以及讀寫數(shù)據(jù)的時(shí)間，若磁盤的轉(zhuǎn)速提高一倍，則（58）。 （58） A. 平均存取時(shí)間減少 B. 平均尋道時(shí)間減少 C. 存儲(chǔ)道密度增加一倍 D. 平均尋

33、道時(shí)間增加,答案： （58）A,試題舉例(2003年程序員上午試題5254）,某硬磁盤有5個(gè)記錄面，記錄面上有效記錄區(qū)域的內(nèi)徑為20cm，外徑為30cm。內(nèi)層磁道上記錄的位密度為250bitmm，道密度為10道m(xù)m，每一磁道上分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)記錄1KB(字節(jié))，磁盤旋轉(zhuǎn)速度為10000轉(zhuǎn)分。則該硬磁盤的非格式化容量約為（52）MB；格式化容量約為（53）MB；該硬磁盤的數(shù)據(jù)傳輸速率約為（54）MBS。 （52）A37 B42 C47 D56 （53）A25 B29 C33 D39 （54）A1.8 B2.2 C2.6 D3.1,答案：（52）C （53）D （54）C,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)I

34、/O技術(shù)接口功能,完成設(shè)備間的物理連接 地址譯碼 在主機(jī)與I/O設(shè)備間交換數(shù)據(jù)、控制命令及狀態(tài)信息 支持主機(jī)采用程序查詢、中斷、DMA等訪問(wèn)方式 提供主機(jī)和I/O設(shè)備所需的緩沖、暫存、驅(qū)動(dòng)能力，滿足一定的負(fù)載要求和時(shí)序要求 進(jìn)行數(shù)據(jù)類型、格式等方面的轉(zhuǎn)換,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)I/O技術(shù)接口分類,按數(shù)據(jù)傳送格式：并行接口、串行接口 按主機(jī)訪問(wèn)I/O的控制方式：程序查詢接口、中斷接口、DMA接口 按時(shí)序控制方式：同步接口、異步接口,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)I/O技術(shù)I/O接口編址方式,統(tǒng)一編址 獨(dú)立編制,試題舉例(2004年上半年高級(jí)程序員上午試題46）,若某個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，內(nèi)存地址與I/O地址統(tǒng)一編址，訪問(wèn)內(nèi)存

35、單元和I/O設(shè)備是靠_(46)_來(lái)區(qū)分的。 A數(shù)據(jù)總線上輸出的數(shù)據(jù) B不同的地址代碼 C內(nèi)存與I/O設(shè)備使用不同的地址總線 D不同的指令,答案： （46）B,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)CPU與外設(shè)間交換數(shù)據(jù)的方式,直接程序控制方式：數(shù)據(jù)的I/O完全由CPU控制，包括無(wú)條件（立即傳送）、查詢方式 程序中斷方式：CPU利用率高 DMA方式（direct memory access） 獲取總線3種方式： 暫停方式：DMAC請(qǐng)求控制總線 周期竊取方式：請(qǐng)求CPU進(jìn)入空閑態(tài)，插入一個(gè)DMA周期，傳完一字后，總線還CPU 共享方式：CPU不用總線時(shí)由DMAC進(jìn)行DMA傳輸 通道控制方式：輸入輸出處理機(jī)IOP，效率高,

36、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)I/O系統(tǒng)常見(jiàn)輸入設(shè)備,鍵盤 鼠標(biāo)器、跟蹤球（軌跡球）、操縱桿 光筆輸入 圖像輸入設(shè)備（數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)） 語(yǔ)音輸入設(shè)備 光學(xué)字符識(shí)別（OCR）掃描儀 條碼輸入 中文手寫輸入系統(tǒng),計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)I/O系統(tǒng)常見(jiàn)輸出設(shè)備,顯示設(shè)備 按顯示器件分：陰極射線管顯示器CRT、液晶顯示器LCD、等離子顯示器等 按顯示內(nèi)容分：字符、圖形、圖像顯示器 打印設(shè)備 擊打式：點(diǎn)陣式打印機(jī)（針打） 非擊打式：噴墨式、激光打印機(jī) 繪圖儀 音頻輸出設(shè)備,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)I/O系統(tǒng)設(shè)備接口,微機(jī)上新型的常用接口（外總線） USB(Universal Serial Bus):通用串行總線(4條線2數(shù)據(jù)2電源)，U

37、SB1.0傳送率12Mb/s，USB2.0為480Mb/s，可連多個(gè)設(shè)備（127個(gè)），支持即插即用及熱插拔，支持異步傳輸模式 IEEE 1394:串行總線(6條線= 2數(shù)據(jù)2控制2電源），傳送率400Mb/s3.2Gb/s，可連多個(gè)高速設(shè)備（63個(gè)），支持即插即用及熱插拔，支持同步和異步傳輸模式 PCMCIA(Personal Computer Miniature Communications Interface Adapter):個(gè)人計(jì)算機(jī)小型通信接口適配器，用于便攜機(jī)，又稱PC卡插槽，可插閃存、SRAM、Modem等,指令系統(tǒng)指令格式,在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，機(jī)器指令以二進(jìn)制位形式表示和存放 為方便

38、描述和討論，通常以助記符的形式來(lái)表示機(jī)器指令 指令格式：2個(gè)基本部分 操作碼（操作功能）、地址碼（操作對(duì)象）,指令系統(tǒng)指令的尋址方式,立即尋址: ADD AX, 100 直接尋址: ADD AX, 100 寄存器尋址: ADD AX, BX 寄存器間接尋址: ADD AX, BX 間接尋址: ADD AX, 100 變址尋址: ADD AX, DI+100 相對(duì)尋址: ADD AX, *100,指令系統(tǒng)指令的執(zhí)行過(guò)程,按程序指針PC中的地址從內(nèi)存中讀取指令,對(duì)指令譯碼以確定其所要實(shí)現(xiàn)的功能,計(jì)算操作數(shù)的地址,從該地址讀取操作數(shù),執(zhí)行操作,保存結(jié)果,計(jì)算下一條要執(zhí)行指令的地址并存入PC,指令系統(tǒng)

39、指令的種類和功能,數(shù)據(jù)傳送類 數(shù)據(jù)傳送 數(shù)據(jù)交換 堆棧操作 輸入/輸出類 算術(shù)運(yùn)算類 邏輯運(yùn)算類 移位操作類（算術(shù)移位、邏輯移位、循環(huán)移位）,指令系統(tǒng)指令的種類和功能,程序控制類 串操作類 處理機(jī)控制類 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類,試題舉例(2002年程序員上午試題56、57）,計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)中采用不同尋址方式的主要目的是 （56）。在下列尋址方式中取得操作數(shù)速度最慢的是（57）。 (56) A、可直接訪問(wèn)內(nèi)存或外存 B、提供擴(kuò)展操作碼并降低指令譯碼難度 C、簡(jiǎn)化匯編指令的設(shè)計(jì) D、縮短指令長(zhǎng)度，擴(kuò)大尋址空間，提高編程靈活性 (57) A、相對(duì)尋址 B、基址尋址 C、寄存器間接尋址 D、存儲(chǔ)器間接尋址,答案：

40、 （56）D （57）D,試題舉例(2002年程序員上午試題60）,對(duì)8位補(bǔ)碼操作數(shù)(A5)16，進(jìn)行2位算術(shù)右移的結(jié)果為(60)。 (60) A、(D2)16 B、(52)16 C、(E9)16 D、(69)16,答案： （60）C,試題舉例(2004年上半年高程上午試題50）,從基本的CPU工作原理來(lái)看，若CPU執(zhí)行MOV R1, R0指令（即將寄存器R0的內(nèi)容傳送到寄存器R1中），則CPU首先要完成的操作是（50）（其中PC為程序計(jì)數(shù)器；M為主存儲(chǔ)器；DR為數(shù)據(jù)寄存器；IR為指令寄存器；AR為地址寄存器） （50） A. (R0)R1 B. PC AR C. M DR D. DR IR,

41、答案： （50）B,試題舉例(2003年高程上午試題51、52）,某計(jì)算機(jī)有14條指令，其使用頻度分別如表所示 。 這14條指令的指令操作碼用等長(zhǎng)碼方式編碼，其編碼的碼長(zhǎng)至少為 (51) 位。 若只用兩種碼長(zhǎng)的擴(kuò)展操作碼編碼，其平均碼長(zhǎng)至少為 (52) 位。,供選擇的答案,(51)A3 B4 C5 D6 (52)A2.8 B3.4 C3.8 D4.2,答案： （51）B （52） B,計(jì)算機(jī)性能,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能指標(biāo)主要取決于計(jì)算機(jī)的本質(zhì)屬性時(shí)空屬性 衡量機(jī)器性能的惟一固定而且可靠的標(biāo)準(zhǔn)就是真正執(zhí)行程序的時(shí)間,計(jì)算機(jī)性能性能因子CPI,一個(gè)程序在CPU上運(yùn)行所需的時(shí)間TCPU（或TE ）表示為

42、TCPU=TE=INCPITC IN要執(zhí)行程序中的指令總數(shù) TC處理器時(shí)鐘周期，計(jì)算機(jī)內(nèi)部操作的基本時(shí)間單位，其倒數(shù)fc是時(shí)鐘頻率，即CPU主頻 CPI執(zhí)行每條指令所需的平均時(shí)鐘周期數(shù)（Clock cycle Per Instruction）,計(jì)算機(jī)性能常用指標(biāo)MIPS,MIPS(Million Instructions Per Second) 每秒百萬(wàn)條指令 機(jī)器工作頻率越高，或CPI越小，其MIPS值越高 從一定程度上反映了機(jī)器的性能,計(jì)算機(jī)性能常用指標(biāo)MFLOPS,MFLOPS(Million Floating point Operations Per Second) 每秒百萬(wàn)浮點(diǎn)運(yùn)算

43、其中IFN表示浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù) 由于MFLOPS取決于機(jī)器和程序兩個(gè)方面，因此MFLOPS只能用來(lái)衡量機(jī)器浮點(diǎn)操作的性能，而不能體現(xiàn)機(jī)器的總體性能 適于評(píng)價(jià)向量機(jī)，因?yàn)镸FLOPS是基于操作而非指令的，故可用來(lái)比較兩種不同的機(jī)器 MFLOPS和MIPS量值關(guān)系無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。但一般認(rèn)為1次浮點(diǎn)運(yùn)算需3條指令，即,試題舉例(1997年高級(jí)程序員上午試題8),某CPU的主振頻率為100兆赫，平均每個(gè)機(jī)器周期包含4個(gè)主振周期。各類指令的平均機(jī)器周期數(shù)和使用頻度如下表所示，則該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的速度為平均約_A_兆指令/秒。,試題舉例(1997年高級(jí)程序員上午試題8),若某項(xiàng)事務(wù)處理工作所要執(zhí)行的機(jī)器指令數(shù)是：控制

44、程序（以訪內(nèi)、比較與轉(zhuǎn)移及其它指令為主）220000條指令和業(yè)務(wù)程序（以包括乖除在內(nèi)的算術(shù)邏輯運(yùn)算為主）90000條指令，且指令使用頻度基本如上表所示，則該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的事務(wù)處理能力約為_(kāi)B_項(xiàng)/秒。 若其它條件不變，僅提高主振頻率至150兆赫，則此時(shí)該計(jì)算機(jī)速度為平均約_C_兆指令/秒，對(duì)上述事務(wù)的處理能力約為_(kāi)D_項(xiàng)/秒。 若主頻仍為100兆赫，但由于采用了流水線和專用硬件等措施，使各類指令的每條指令平均機(jī)器周期數(shù)都變?yōu)?.25，此時(shí)，計(jì)算機(jī)的速度平均約_E_兆指令/秒。,供選擇的答案,A E： 1 5 10 15 20 33.3 50 66.7 100 200,答案,A. B. C. D.

45、 E. ,CISC與RISC,一種指令系統(tǒng)中的指令支持哪些類型（如算術(shù)和邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、控制、系統(tǒng)、浮點(diǎn)、十進(jìn)制、字符串等）的操作，屬于指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)問(wèn)題 在這一問(wèn)題處理上有兩種截然不同的方向 一個(gè)方向是強(qiáng)化指令功能，實(shí)現(xiàn)軟件功能向硬件功能轉(zhuǎn)移，稱之為復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)CISC 另一個(gè)方向是盡可能降低指令集結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，以達(dá)到簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)，提高性能的目的，稱之為精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)RISC,試題舉例(1999年高程上午試題12）,計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序所需的時(shí)間P，可用PI*CPI*T來(lái)估計(jì)，其中I是程序經(jīng)編譯后的機(jī)器指令數(shù)，CPI是執(zhí)行每條指令所需的平均時(shí)鐘周期數(shù)，為每個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間。 RISC計(jì)

46、算機(jī)是采用 來(lái)提高機(jī)器的速度。它的指令系統(tǒng)具有 B 的特點(diǎn)。指令控制部件的構(gòu)建， C 。RISC機(jī)器又通過(guò)采用 來(lái)加快處理器的數(shù)據(jù)處理速度。RISC的指令集使編譯優(yōu)化工作 E 。,供選擇的答案,A： 雖增加CPI，但更減少I 雖增加CPI，但更減少T 雖增加T，但更減少CPI 雖增加I，但更減少CPI B： 指令種類少 指令種類多 指令尋址方式多 指令功能復(fù)雜,供選擇的答案,C：CISC更適于采用硬布線控制邏輯，而RISC更適于采用微程序控制 CISC更適于采用微程序控制，而RISC更適于采用硬布線控制邏輯 CISC和RISC都中采用微程序控制 CISC和RISC都只采用硬布線控制邏輯 D：多

47、尋址方式 大容量?jī)?nèi)存 大量的寄存器 更寬的數(shù)據(jù)總線 E：更簡(jiǎn)單 更復(fù)雜 不需要 不可能,答案,A: (4) B: (1) C: (2) D: (3) E: (1),計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)總線,一組信號(hào)線 連接多個(gè)設(shè)備的信息傳送通道 任何連接兩個(gè)以上元器件的電子線路均可稱總線 分類 芯片內(nèi)總線：集成電路芯片內(nèi)各部分的連接 元件級(jí)總線：一塊電路板內(nèi)各元器件間的連接 內(nèi)總線(系統(tǒng)總線)：計(jì)算機(jī)各組成部分間的連接 外總線(通信總線)：計(jì)算機(jī)與外設(shè)或計(jì)算機(jī)間的連接,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類Flynn分類法,SISD: 單指令流單數(shù)據(jù)流（傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)） SIMD: 單指令流多數(shù)據(jù)流，如并行處理機(jī)（資源重復(fù)技術(shù)

48、）、流水結(jié)構(gòu)的單機(jī)系統(tǒng)（時(shí)間重疊技術(shù)） MISD: 多指令流單數(shù)據(jù)流 MIMD: 多指令流多數(shù)據(jù)流，如多處理機(jī)系統(tǒng),計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)并行處理技術(shù),并行性：在同一時(shí)刻或同一時(shí)間間隔完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不相同的工作，主要在時(shí)間上互相重疊，都存在并行性,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)并行處理技術(shù)并行措施,時(shí)間重疊：引入時(shí)間因素。如：流水線處理機(jī) 資源重復(fù)：引入空間因素。如：多處理機(jī)系統(tǒng)、陣列式處理機(jī) 資源共享：引入時(shí)間因素。如：分布式處理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)并行處理技術(shù)陣列處理機(jī),又稱并行處理機(jī)，屬于SIMD 從指令執(zhí)行過(guò)程看，SIMD計(jì)算機(jī)每次只能執(zhí)行一條指令，仍是串行的，但從執(zhí)行數(shù)據(jù)的過(guò)程看，

49、由于多個(gè)處理單元在同時(shí)執(zhí)行一條指令時(shí)，產(chǎn)生了多個(gè)數(shù)據(jù)流，因此具有數(shù)據(jù)并行性 采用資源重復(fù)技術(shù) 兩種典型結(jié)構(gòu)： 具有分布存儲(chǔ)器的并行處理機(jī)結(jié)構(gòu) 具有共享存儲(chǔ)器的并行處理機(jī)結(jié)構(gòu),試題舉例(2003年高程上午試題48）,單指令流多數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)由(48)。 (48) A單一控制器、單一運(yùn)算器和單一存儲(chǔ)器組成 B單一控制器、多個(gè)執(zhí)行部件和多個(gè)存儲(chǔ)器模塊組成 C多個(gè)控制部件同時(shí)執(zhí)行不同的指令，對(duì)同一數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 D多個(gè)控制部件、多個(gè)執(zhí)行部件和多個(gè)存儲(chǔ)器模塊組成,答案: （48）B,試題舉例(2004年下半年網(wǎng)絡(luò)工程師上午試題5）,在單指令流多數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)（SIMD）中，各處理單元必須_(5)_。(5) A.

50、以同步方式，在同一時(shí)間內(nèi)執(zhí)行不同的指令B.以同步方式，在同一時(shí)間內(nèi)執(zhí)行同一指令C.以異步方式，在同一時(shí)間內(nèi)執(zhí)行不同指令D.以異步方式，在同一時(shí)間內(nèi)執(zhí)行同一指令,答案： （5）B,試題舉例(2004年上半年高程上午試題49）,現(xiàn)有四級(jí)指令流水線，分別完成取指、取數(shù)、運(yùn)算、傳送結(jié)果四步操作。若完成上述操作的時(shí)間依次為9ns、10ns、6ns、8ns，則流水線的操作周期應(yīng)設(shè)計(jì)為（49）ns （49）A. 6 B. 8 C. 9 D. 10,答案：（49）D,試題舉例(2004年下半年網(wǎng)絡(luò)工程師上午試題4）,若指令流水線把一條指令分為取指、分析和執(zhí)行三部分，且三部分的時(shí)間分別是t取指2ns，t分析2ns，t執(zhí)行1ns。則100條指令全部執(zhí)行完畢需_(4)_ns。(4) A.163B.183C.193 D.203,答案：