计算机组成原理习题课1

1、1计算机使用总线结构便于增减外设，同时计算机使用总线结构便于增减外设，同时_。 A减少了信息传输量减少了信息传输量 B提高了信息的传输速度提高了信息的传输速度 C减少了信息传输线的条数减少了信息传输线的条数 D. 加重了加重了CPU的工作量的工作量 答案：答案：C 2总线中地址线的作用是总线中地址线的作用是_。 A. 只用于选择存储器单元只用于选择存储器单元 B. 由设备向主机提供地址由设备向主机提供地址 C用于选择指定存储器单元和用于选择指定存储器单元和I/O设备接口电路的地址设备接口电路的地址 答案：答案：C 3. 在三种集中式总线控制中，在三种集中式总线控制中，_方式响应时间最快。方式响

2、应时间最快。 A链式查询链式查询 B计数器定时查询计数器定时查询 C独立请求独立请求 答案：答案：C 第三章第三章 系统总线系统总线 4在三种集中式总线控制中独立请求方式响应时间最快，是在三种集中式总线控制中独立请求方式响应时间最快，是 以以_代价的。代价的。 A增加仲裁器的开销增加仲裁器的开销 B增加控制线数增加控制线数 C增加仲裁器的开销和增加控制线数增加仲裁器的开销和增加控制线数 D. 增加总线占用时间增加总线占用时间 答案：答案：B 6. 三种集中式总线控制中，三种集中式总线控制中，_方式对电路故障最敏感方式对电路故障最敏感 A. 链式查询链式查询 B计数器定时查询计数器定时查询 C独

3、立请求独立请求 答案：答案：A 7在计数器定时查询方式下，若每次计数从上一次计数的终止在计数器定时查询方式下，若每次计数从上一次计数的终止 点开始，则点开始，则_。 A设备号小的优先级高设备号小的优先级高 B每个设备使用总线的机会相等每个设备使用总线的机会相等 C设备号大的优先级高设备号大的优先级高 答案：答案：B 8在计数器定时查询方式下，若计数从在计数器定时查询方式下，若计数从0开始，则开始，则_。 A设备号小的优先级高设备号小的优先级高 B每个设备使用总线的机会相等每个设备使用总线的机会相等 C设备号大的优先级高设备号大的优先级高 答案：答案：A 9在独立请求方式下，若有在独立请求方式下

4、，若有N个设备，则个设备，则_。 A有一个总线请求信号和一个总线响应信号有一个总线请求信号和一个总线响应信号 B有有N个总线请求信号和个总线请求信号和N个总线响应信号个总线响应信号 C有一个总线请求信号和有一个总线请求信号和N个总线响应信号个总线响应信号 答案：答案：B 10在链式查询方式下，若有在链式查询方式下，若有N个设备，则个设备，则 A有有N条总线请求线条总线请求线 B无法确定有几条总线请求线无法确定有几条总线请求线 C只有一条总线请求线只有一条总线请求线 答案：答案：C 16总线通信中的同步控制是总线通信中的同步控制是_。 A只适合于只适合于CPU控制的方式控制的方式 B由统一时序控

5、制的方式由统一时序控制的方式 C只适合于外围设备控制的方式只适合于外围设备控制的方式 D. 所有指令执行时间都相同的方式所有指令执行时间都相同的方式 答案：答案：B 23总线的异步通信方式总线的异步通信方式_。 A不采用时钟信号，只采用握手信号不采用时钟信号，只采用握手信号 B既采用时钟信号，又采用握手信号既采用时钟信号，又采用握手信号 C既不采用时钟信号，又不采用握手信号既不采用时钟信号，又不采用握手信号 答案：答案：A 24. 信息只用一条传输线，且采用脉冲传输的方式称为信息只用一条传输线，且采用脉冲传输的方式称为_。 A. 串行传输串行传输 B.并行传输并行传输 C. 并串行传输并串行传

6、输 D. 分时传输分时传输 答案：答案：A 25. 信息可以在两个方向上同时传输的总线属于信息可以在两个方向上同时传输的总线属于_。 A. 单工总线单工总线 B. 半双工总线半双工总线 C. 全双工总线全双工总线 D. 单向总线单向总线 答案：答案：C 28. 异步串行通信的主要特点是异步串行通信的主要特点是_。 A. 通信双方不需要同步通信双方不需要同步 B. 传送的每个字符是独立发送的传送的每个字符是独立发送的 C. 字符之间的间隔时间应相同字符之间的间隔时间应相同 D. 传送的数据中不含控制信息传送的数据中不含控制信息 答案：答案：B 29. 在在_计算机系统中，外设可以和主存储器单元统

7、一编址。计算机系统中，外设可以和主存储器单元统一编址。 A. 单总线单总线 B. 双总线双总线 C. 三总线三总线 D. 以上三种都可以以上三种都可以 答案：答案：A 30. 在采用在采用_对设备编址时，不需要专门的对设备编址时，不需要专门的I/O指令组。指令组。 A. 统一编址法统一编址法 B. 单独编址法单独编址法 C. 两者都是两者都是 D.两者都不是两者都不是 答案：答案：A 31. 在微型机系统中，外围设备通过在微型机系统中，外围设备通过_与主板的系统总线相与主板的系统总线相 连接。连接。 A. 适配器适配器 B. 设备控制器设备控制器 C. 计数器计数器 D. 寄存器寄存器 答案：

8、答案：A 3.14 假设总线的时钟频率为假设总线的时钟频率为8MHz，一个总线周期等于一个时，一个总线周期等于一个时 钟周期。若在一个总线传输周期可并行传送钟周期。若在一个总线传输周期可并行传送16位的数据，求该位的数据，求该 总线的带宽。总线的带宽。 解：解： 数据传输率（总线带宽）：数据传输率（总线带宽）： 每秒传输的最大字节数（每秒传输的最大字节数（MBpsMBps） 1 1个总线周期个总线周期 = = 1 1个时钟周期个时钟周期 = 1/8 = 0.125 = 1/8 = 0.125 s s 1 1个总线周期个总线周期 传送传送 1616位位 = = 2B （字节）（字节） 故总线出输

9、率为：故总线出输率为： 2B *（1 / 0.125 s s ）= 16 MBps 或求：或求： 2B*8 = 16 MBps 3.15 在一个在一个32位的总线系统中，总线时钟频率为位的总线系统中，总线时钟频率为66MHz，假，假 设总线最短传输周期为设总线最短传输周期为4个时钟周期，试计算总线的最大数据个时钟周期，试计算总线的最大数据 传输率。若想提高传输率，可采取什么措施？传输率。若想提高传输率，可采取什么措施？ 解：解： 数据传输率（总线带宽）：数据传输率（总线带宽）： 每秒传输的最大字节数（每秒传输的最大字节数（MBps） 1个总线周期个总线周期 = 4个时钟周期个时钟周期 = 4*

10、 1/66= 0.06 s 1个总线周期个总线周期 传送传送 32位位 = 4B （字节）（字节） 故总线出输率为：故总线出输率为： 4B *（1 / 0.06 s ）= 66 MBps 或求：或求： 4B*（66MHz/4）= 66MBps 提高数据传输率措施：提高数据传输率措施： (1) 提高数据线宽度提高数据线宽度 (2)提高总线时钟频率提高总线时钟频率 (3) 缩短总线传输周期缩短总线传输周期 3.16 在异步串行传输系统中，字符格式为：在异步串行传输系统中，字符格式为：1个起始位、个起始位、8个个 数据位、数据位、1个校验位，个校验位，2个终止位。个终止位。若要求每秒传输若要求每秒传

11、输120个数据个数据 帧，帧，计算数据传送的波特率和比特率。计算数据传送的波特率和比特率。 0 0/1 0/1 0/11 1 1 起始位起始位 1位位 数据位数据位 5、6、7、8位不等位不等 校验位校验位 1位位 停止位停止位 1、1.5、2 位不等位不等 空闲位空闲位 低位低位高位高位 一个帧结构一个帧结构 解：解： 波特率（数据传输速率）波特率（数据传输速率）单位时间内传送的二进制数据单位时间内传送的二进制数据 的位数的位数 bps （1+8+1+2）120 =1440 bps 比特率：单位时间内传送的二进制有效数据位数比特率：单位时间内传送的二进制有效数据位数 bps 1440 * (

12、8/12)= 960 bps 第四章第四章 存储器存储器 3一个一个16K32位的存储器，其地址线和数据线的总和是位的存储器，其地址线和数据线的总和是 A 48 B46 C36 答案：答案：B 4一个一个512KB的存储器，其地址线和数据线的总和是的存储器，其地址线和数据线的总和是 A 17 B 19 C27 答案：答案：C 5某计算机字长是某计算机字长是16位，它的存储容量是位，它的存储容量是64KB，按字编址，按字编址， 它的寻址范围是它的寻址范围是_。 A64K B32KB C. 32K 答案：答案：C 8某计算机字长是某计算机字长是32位，它的存储容量是位，它的存储容量是256KB，按

13、字编址，按字编址， 它的寻址范围是它的寻址范围是_。 A 128K B64K C. 64KB 答案：答案：B 12若主存每个存储单元为若主存每个存储单元为16位，则位，则 A其地址线为其地址线为16根根 B其地址线数与其地址线数与16无关无关 C其地址线数与其地址线数与16有关有关 答案：答案：B 29一个四体并行低位交叉存储器，每个模块的容量是一个四体并行低位交叉存储器，每个模块的容量是64K 32位，存取周期为位，存取周期为200 ns，在下述说法中，在下述说法中_是正确的。是正确的。 A在在200 ns内，存储器能向内，存储器能向CPU提供提供256位二进制信息位二进制信息 B在在200

14、 ns内，存储器能向内，存储器能向CPU提供提供128位二进制信息位二进制信息 C. 在在50 ns内，每个模块能向内，每个模块能向CPU提供提供32位二进制信息位二进制信息 答案：答案：B 28 交叉编址的存储器实质是一种交叉编址的存储器实质是一种_存储器，它能存储器，它能_执行执行_ 独立的读写操作。独立的读写操作。 A. 模块式，并行，多个模块式，并行，多个 B模块式，串行，多个模块式，串行，多个 C. 整体式，并行，一个整体式，并行，一个 答案：答案：A 51下列说法中正确的是下列说法中正确的是_。 ACache与主存统一编址，与主存统一编址，Cache的地址空间是主存地址空的地址空间

15、是主存地址空 间的一部分间的一部分 B主存储器只由易失性的随机读写存储器构成主存储器只由易失性的随机读写存储器构成 C. 单体多字存储器主要解决访存速度的问题单体多字存储器主要解决访存速度的问题 答案：答案：C 52Cache的地址映像中，若主存中的任一块均可映射到的地址映像中，若主存中的任一块均可映射到 Cache内的任一块的位置上，称作内的任一块的位置上，称作_。 A直接映像直接映像 B全相联映像全相联映像 c组相联映像组相联映像 答案：答案：B 54下列器件中存取速度最快的是下列器件中存取速度最快的是_。 ACache B主存主存 c寄存器寄存器 答案：答案：C 1.如果一个高速缓存系统

16、中，主存容量为如果一个高速缓存系统中，主存容量为12MB，Cache容量为容量为 400KB，则该存储系统总容量为，则该存储系统总容量为: A.12MB+400KB B.12MB C.400KB D.12MB-400KB 答案：答案：B 4.7 一个容量为一个容量为16K32位的存储器，其地址线和数据线的总和位的存储器，其地址线和数据线的总和 是多少？当选用下列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？是多少？当选用下列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？ 1K4位，位，2K8位，位，4K4位，位，16K1位，位，4K8位，位， 8K8位位 解：解： 地址线和数据线的总和地址线和数据线的总和 = 1

17、4 + 32 = 46根；根； 需要的片数为：需要的片数为： 1K4：16K32 / 1K4 = 168 = 128片片 2K8：16K32 / 2K8 = 84 = 32片片 4K4：16K32 / 4K4 = 48 = 32片片 16K1：16K32 / 16K1 = 32片片 4K8：16K32 / 4K8 = 44 = 16片片 8K8：16K32 / 8K8 = 24 = 8片片 例例2一个一个1K 4位的动态位的动态RAM芯片，若其内部结构排列成芯片，若其内部结构排列成 64 64形式，已知存取周期为形式，已知存取周期为 0.1 s， (1)若采用分散刷新和集中刷新相结合的方式，刷

18、新信号周若采用分散刷新和集中刷新相结合的方式，刷新信号周 期应该取多少期应该取多少? (2)若采用集中刷新，则对该存储芯片刷新一遍需多少时间若采用集中刷新，则对该存储芯片刷新一遍需多少时间? 死时间率是多少？死时间率是多少？ 解：解： (1) 分散式和集中式相结合的方式即为异步式，分散式和集中式相结合的方式即为异步式， 刷新信号的时间间隔为：刷新信号的时间间隔为： 2ms64 = 31.25 s ，故取刷新信号周期为故取刷新信号周期为31 .25 s (2) 刷新周期为刷新周期为2ms，故刷新周期内有，故刷新周期内有 2ms / 0.1 s = 4000 个个 读写周期，其中有读写周期，其中有

19、64个读写周期用来刷新，故将存储器刷新一个读写周期用来刷新，故将存储器刷新一 遍用时为：遍用时为： 64*0.1 s=6.4 s 死时间率为：死时间率为： 6.4 s / 2ms = 0.32% 4.14 某某8位微型机地址码为位微型机地址码为18位，若使用位，若使用4K4位的位的RAM芯片组成芯片组成 模块板结构的存储器，试问：模块板结构的存储器，试问： （1）该机所允许的最大主存空间是多少？）该机所允许的最大主存空间是多少？ （2）若每个模块板为）若每个模块板为32K8位，共需几个模块板？位，共需几个模块板？ （3）每个模块板内共有几片）每个模块板内共有几片RAM芯片？芯片？ （4）共有多

20、少片）共有多少片RAM？ （5）CPU如何选择各模块板？如何选择各模块板？ 解：解：（1）218 = 256K，则该机所允许的最大主存空间是，则该机所允许的最大主存空间是256K8位位 （或（或256KB）；）； （2）模块板总数）模块板总数 = 256K8 / 32K8 = 8块；块； （3）板内片数）板内片数 = 32K8位位 / 4K4位位 = 82 = 16片；片； （4）总片数）总片数 = 16片片8 = 128片；片； （5）最高三位通过）最高三位通过3：8译码器选模块板译码器选模块板 次高三位通过次高三位通过3：8译码器选模块板内芯片组译码器选模块板内芯片组 剩余地址线接芯片地址

21、引脚。剩余地址线接芯片地址引脚。 或反过来，最低三位选模块板（多模块交叉存储器）或反过来，最低三位选模块板（多模块交叉存储器） 板地址板地址3位位片地址片地址3位位片内地址片内地址12位位 17 16 15 14 13 12 11 0 4.15 设设CPU共有共有16根地址线，根地址线，8根数据线，并用根数据线，并用MREQ（低电（低电 平有效）作访存控制信号，平有效）作访存控制信号，R/W作读写命令信号（高电平为读，作读写命令信号（高电平为读， 低电平为写）。现有下列存储芯片：低电平为写）。现有下列存储芯片： ROM（2K8位，位，4K4位，位，8K8位），位），RAM（1K4位，位， 2K

22、8位，位，4K8位），及位），及74138译码器和其他门电路（门电译码器和其他门电路（门电 路自定）。试从上述规格中选用合适芯片，画出路自定）。试从上述规格中选用合适芯片，画出CPU和存储芯和存储芯 片的连接图。要求如下：片的连接图。要求如下： （1）最小）最小4K地址为系统程序区，地址为系统程序区，409616383地址范围为地址范围为 用户程序区；用户程序区； （2）指出选用的存储芯片类型及数量；）指出选用的存储芯片类型及数量； （3）详细画出片选逻辑。）详细画出片选逻辑。 解：解： （1）地址空间分配图：）地址空间分配图： （2）选片：）选片：ROM：4K4位：位：2片；片； RAM：4

23、K8位：位：3片；片； （3）CPU和存储器连接逻辑图及片选逻辑：和存储器连接逻辑图及片选逻辑： (1) 地址空间分配图地址空间分配图 A15 A11 A7 A3 A0 0 0 0 0，0 0 0 0，0 0 0 0，0 0 0 0 0 0 0 0，1 1 1 1，1 1 1 1，1 1 1 1 0 0 0 1，0 0 0 0，0 0 0 0，0 0 0 0 0 0 0 1，1 1 1 1，1 1 1 1，1 1 1 1 0 0 1 0，0 0 0 0，0 0 0 0，0 0 0 0 0 0 1 0，1 1 1 1，1 1 1 1，1 1 1 1 0 0 1 1，0 0 0 0，0 0 0 0

24、，0 0 0 0 0 0 1 1，1 1 1 1，1 1 1 1，1 1 1 1 4KROM*2 0FFFH 4KRAM 10001FFFH 4KRAM 20002FFFH 4KRAM 30003FFFH (2) 选芯片方法：最好选用容量一样的存储器芯片（组）。选芯片方法：最好选用容量一样的存储器芯片（组）。 这样容易画图。这样容易画图。 本题可以选用本题可以选用2片片4K*4ROM 芯片组成芯片组成4K*8ROM， 3片片4K*8RAM （建议使用）（建议使用） 也可选用也可选用2片片2K*8ROM 芯片组成芯片组成4K*8ROM , 3片片4K*8RAM 还可选用还可选用2片片2K*8RO

25、M，6片片2K*8RAM 4K 8位位 RAM 4K 8位位 RAM PD/Progr G1 C B A G2B G2A 4K 8位位 RAM MREQ A15 A14 A13 A12 A11 A0 D7 D0 WR 1 Y0 Y1 Y2 Y3 4K 4位位 ROM （3）CPU和存储器连接逻辑图及片选逻辑：和存储器连接逻辑图及片选逻辑： 2K 8位位 ROM 2K 8位位 ROM 4K 8位位 RAM PD/Progr G1 C B A G2B G2A 4K 8位位 RAM MREQ A15 A14 A13 A12 A11 A10 A0 D7 D0 WR 1 Y0 Y1 Y2 Y3 & &

26、1 例设例设CPU共有共有16根地址线，根地址线，8根数据线，并用根数据线，并用MREQ作为访存控作为访存控 制信号制信号(低电平有效低电平有效)，WR作为读写控制信号作为读写控制信号(高电平为读，低电高电平为读，低电 平为写平为写)。现有芯片及各种门电路。现有芯片及各种门电路(门电路自定门电路自定) ，如图所示。画出，如图所示。画出 CPU与存储器的连接图，要求：与存储器的连接图，要求： (1)存储芯片地址空间分配为：存储芯片地址空间分配为：02047为系统程序区；为系统程序区；2048 8191为用户程序区。为用户程序区。 (2)指出选用的存储芯片类型及数量。指出选用的存储芯片类型及数量。

27、 (3)详细画出片选逻辑。详细画出片选逻辑。 解解： (1) 确定确定主存地址分配：主存地址分配： 02047D = 0 7FF H 20488191D = 800 1FFFH A15 A11 A7 A3 A0 0 0 0 0，0 0 0 0，0 0 0 0，0 0 0 0 0 0 0 0，0 1 1 1，1 1 1 1，1 1 1 1 0 0 0 0，1 0 0 0，0 0 0 0，0 0 0 0 0 0 0 1，1 1 1 1，1 1 1 1，1 1 1 1 (2) 选片：选片： 1片片 2K8位位 ROM 3片片 2K8位位 RAM (3) 片选及地址分配：片选及地址分配： ROM，RA

28、M片内地址片内地址 A10 A0 片选地址：片选地址： A15 A11 分别接到分别接到3-8译码器的各端，其中译码器的各端，其中 A15 A14 恒为恒为0。 ROM 2K*8 RAM 6K*8 (1) 确定确定主存地址分配：主存地址分配： 02047D = 0 7FF H 20488191D = 800 1FFFH A15 A11 A7 A3 A0 0 0 0 0，0 0 0 0，0 0 0 0，0 0 0 0 0 0 0 0，0 1 1 1，1 1 1 1，1 1 1 1 0 0 0 0，1 0 0 0，0 0 0 0，0 0 0 0 0 0 0 0，1 1 1 1，1 1 1 1，1

29、1 1 1 0 0 0 1，0 0 0 0，0 0 0 0，0 0 0 0 0 0 0 1，0 1 1 1，1 1 1 1，1 1 1 1 0 0 0 1，1 0 0 0，0 0 0 0，0 0 0 0 0 0 0 1，1 1 1 1，1 1 1 1，1 1 1 1 2KROM 07FFH 2KRAM 800FFFH 2KRAM 100017FFH 2KRAM 18001FFFH 解：解：(1) Cache地址格式地址格式 Cache中可装入中可装入512块数据块数据 主存字块标记主存字块标记 Cache字块地址字块地址 字块内地址字块内地址 7位位 9位位 2位位 (2) 直接映射直接映射

30、主存字块标记主存字块标记 组地址组地址 字块内地址字块内地址 9位位 7位位 2位位(3) 四路组四路组 相连映射相连映射 主存字块标记主存字块标记 字块内地址字块内地址 16位位 2位位 (4) 全相连映射全相连映射 4.28 设主存容量为设主存容量为256K字，字，Cache容量为容量为2K字，块长为字，块长为4。 (1) 设计设计Cache地址格式，地址格式，Cache中可装入多少块数据？中可装入多少块数据？ (2) 在直接映射方式下，设计主存地址格式。在直接映射方式下，设计主存地址格式。 (3) 在四路组相连映射方式下，设计主存地址格式。在四路组相连映射方式下，设计主存地址格式。 (4

31、) 在全映射方式下，设计主存地址格式。在全映射方式下，设计主存地址格式。 (5) 若存储字长为若存储字长为32位，存储器按字节寻址，写出上述三种方位，存储器按字节寻址，写出上述三种方 式下主存地址格式。式下主存地址格式。 Cache字块地址字块地址 字块内地址字块内地址 9位位 2位位 主存字块标记主存字块标记 Cache字块地址字块地址 字块内地址字块内地址 7位位 9位位 4位位 直接映射直接映射 主存字块标记主存字块标记 组地址组地址 字块内地址字块内地址 9位位 7位位 4位位 四路组相四路组相 连映射连映射 主存字块标记主存字块标记 字块内地址字块内地址 16位位 4位位 全相连映全

32、相连映 射射 (5) 按字节寻址：字块内地址改变，其余不变。按字节寻址：字块内地址改变，其余不变。 总地址变长。总地址变长。 4.32 设某机主存容量为设某机主存容量为4MB，Cache容量为容量为16KB，每字块有，每字块有8 个字，每字个字，每字32位，设计一个四路组相联映射（即位，设计一个四路组相联映射（即Cache每组内每组内 共有共有4个字块）的个字块）的Cache组织，要求：组织，要求： （1）画出主存地址字段中各段的位数；）画出主存地址字段中各段的位数； （2）设）设Cache的初态为空，的初态为空，CPU依次从主存第依次从主存第0、1、289 号单元读出号单元读出90个字（主存

33、一次读出一个字），并重复按此次序个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序 读读8次，问命中率是多少？次，问命中率是多少？ （3）若）若Cache的速度是主存的的速度是主存的6倍，试问有倍，试问有Cache和无和无Cache相相 比，速度提高多少倍？比，速度提高多少倍？ 解：解： (1) 由于容量是按字节表示的，则主存地址字段格式划分如下由于容量是按字节表示的，则主存地址字段格式划分如下 Cache 16KB / (8*4B) = 512 （块）（块） Cache 组数组数 512 / 4 = 128 （组）（组） 10位位 7位位 5位位 21 12 11 5 4 0 未命中次数未命中次数

34、90 / 8 12 命中率命中率 h=(90*8-12) / 90*8 = 98.3% (3) 没有没有Cache的访问时间为的访问时间为6t*720， 有有Cache的访问时间为的访问时间为 t*(720-12)+6t*12， 则有则有Cache和没有和没有Cache相比，速度提高倍数相比，速度提高倍数: 6t6t* *720720 t t* *(720-12)+6t(720-12)+6t* *1212 1 = 4.541 = 4.54 或；或； ta = h tc+ (1h) tm = 0.983t +(1-0.983) 6t = 1.0905t 6t / 1.0905t -1 = 4.5

35、4 1. Cache 的命中率的命中率 CPU 欲访问的信息在欲访问的信息在 Cache 中的中的 比率比率 h = Nc Nc + Nm 3. Cache 主存系统的效率主存系统的效率e 2. Cache 主存系统平均访问时间：主存系统平均访问时间： 访问访问 主存主存 的时间为的时间为 tm ，Cache 命中率命中率 为为 h，访问访问 Cache 的时间为的时间为 tc 则则 e = 100% tc h tc+ (1h) tm 平均访问时间平均访问时间 访问访问 Cache 的时间的时间 e = 100% ta = h tc+ (1h) tm 例设果计算机采用直接映像例设果计算机采用直

36、接映像CacheCache，巳知主存容量为，巳知主存容量为4MB4MB， CacheCache容量容量4096B4096B，字块长度为，字块长度为8 8个字个字(32(32位字位字) )。 (1)(1)画出反映主存与画出反映主存与CacheCache映像关系的主存地址各字段分配框图，映像关系的主存地址各字段分配框图， 并说明每个字段的名称及位数。并说明每个字段的名称及位数。 (2)(2)设设CacheCache初态为空、若初态为空、若CPUCPU依次从主存第依次从主存第0 0，1 1，9999号单号单 元读出元读出100100个字个字 ( (主存一次读出一个字主存一次读出一个字) )。并重复按

37、此次序读。并重复按此次序读1010 次，问命中率为多少次，问命中率为多少? ? (3) (3)如果如果CachcCachc的存取时间是的存取时间是50ns50ns，主存的存取时间是，主存的存取时间是500ns500ns， 根据根据(2)(2)求出的命中率，求平均存取时间。求出的命中率，求平均存取时间。 (4)(4)计算计算CachcCachc一主存系统的效率。一主存系统的效率。 解解: (1) Cache: (1) Cache块：块： （4096/44096/4）/8 = 128/8 = 128（块）（块）77位地址位地址 主存块：主存块： （4MB/44MB/4）/8 = 128K /8 =

38、 128K （块）（块） 17 17位地址位地址 块内地址：块内地址： 按字节（因主存按字节编址）按字节（因主存按字节编址） 3232字节字节55位位 地址地址 (2) (2) 由于由于CacheCache初态为空，且块长为初态为空，且块长为8 8，因此，因此CPUCPU第一次读第一次读100100个个 字时，共有字时，共有1313次末被命中，即读第次末被命中，即读第0 0、8 8、1616、9696号单元时号单元时 末命中末命中) )，以后，以后9 9次重复读这次重复读这100100个字时均命中，故命中率为个字时均命中，故命中率为 (100(100* *10-13)10-13)100100*

39、 *1010* *10010098.798.7 (3)(3)平均访问时间：平均访问时间：0.9870.987* *50ns +(1-0.987)50ns +(1-0.987)* *500ns500ns55.85ns55.85ns (4)cacke(4)cacke一主存系统的效率为一主存系统的效率为 (50ns(50ns55.85ns)55.85ns)10010089.589.5 主存块标记主存块标记10位位 cache块地址块地址7位位 块内地址块内地址5位位 例例. .有一主存有一主存CacheCache层次的存储器，其主存容量层次的存储器，其主存容量1MB1MB，CacheCache容量容

40、量 64KB64KB，每块，每块8KB8KB，若采用直接映象方式，求：，若采用直接映象方式，求： （1 1）主存的地址格式？）主存的地址格式？ （2 2）主存地址为）主存地址为25301H25301H，问它在主存的哪一块？，问它在主存的哪一块？ 解解: (1): (1) Cache: Cache: 64KB / 8KB = 8 (块块) 主存：主存： 1MB / 8KB = 128 (块块) 13 13位位 块内地址块内地址 3 3位位 CacheCache块号块号 4 4位位 主存块标记主存块标记 (2) 25301H = 0010 0101 0011 0000 0001(2) 25301H

41、 = 0010 0101 0011 0000 0001 解：解： 八体存储器八体存储器连续读出连续读出8 8个字的个字的总信息量为总信息量为 32b 8256b 顺序存储存储器连续读出顺序存储存储器连续读出8个字的时间是：个字的时间是： 400 ns 8 = 3200 ns = 32 10-7 s 交叉存储存储器连续读出交叉存储存储器连续读出8个字的时间是：个字的时间是： 400 ns + (8-1) 50 ns = 7.5 10-7 s 高位交叉存储器的带宽是高位交叉存储器的带宽是 256(32 10-7 ) = 8 107 bps。 低位交叉存储器的带宽是低位交叉存储器的带宽是 256(7

42、.5 10-7 ) = 34 107 bps。 例例5 5 设有设有8 8个模块组成的八体存储器结构，每个模块的存取周期个模块组成的八体存储器结构，每个模块的存取周期 为为400 ns400 ns，存储字长为，存储字长为3232位。数据总线宽度为位。数据总线宽度为3232位，总线传输周位，总线传输周 期期50ns50ns，试求顺序存储，试求顺序存储( (高位交叉高位交叉) )和交义存储和交义存储( (低位交叉低位交叉) )的存储的存储 器带宽。器带宽。 2. 微型机系统中，主机和高速硬盘进行数据交换一般采用微型机系统中，主机和高速硬盘进行数据交换一般采用_方式。方式。 A. 程序查询程序查询

43、B程序中断程序中断 CDMA 答案：答案：C 5. 主机与设备传送数据时主机与设备传送数据时, 采用采用_，主机与设备是串行工作的。，主机与设备是串行工作的。 A程序查询方式程序查询方式 B中断方式中断方式 CDMA方式方式 答案：答案：A 6主机与主机与I/O设备传送数据时，采用设备传送数据时，采用_，CPU的效率最高。的效率最高。 A. 程序查询方式程序查询方式 B中断方式中断方式 CDMA方式方式 答案：答案：C 8中断发生时，程序计数器内容的保护和更新，是由中断发生时，程序计数器内容的保护和更新，是由_完成的完成的 A硬件自动硬件自动 B进栈指令和转移指令进栈指令和转移指令 C. 访存

44、指令访存指令 答案：答案：A 9. 中断向量地址是中断向量地址是_。 A子程序入口地址子程序入口地址 B中断服务程序入口地址中断服务程序入口地址 C中断服务程序入口地址的地址中断服务程序入口地址的地址 答案：答案：C 第五章第五章 输入输出系统输入输出系统 10. 在中断响应周期，置在中断响应周期，置“0”允许中断触发器是由允许中断触发器是由_完成的。完成的。 A. 硬件自动硬件自动 B. 程序员在编制中断服务程序时设置的程序员在编制中断服务程序时设置的 C. 关中断指令关中断指令 答案：答案：A 11采用采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据要占用方式传送数据时，每传送一个数据要占用_的时

45、的时 间。间。 A一个指令周期一个指令周期 B一个机器周期一个机器周期 C一个存储周期一个存储周期 答案：答案：C 12周期挪用周期挪用(窃取窃取)方式常用于方式常用于_中。中。 A直接存储器存取方式的输入输出直接存储器存取方式的输入输出 B直接程序传送方式的输入输出直接程序传送方式的输入输出 C程序中断方式的输入输出程序中断方式的输入输出 答案：答案：A 13DMA方式方式_。 A. 既然能用于高速外围设备的信息传送，也就能代替中断方式既然能用于高速外围设备的信息传送，也就能代替中断方式 B. 不能取代中断方式不能取代中断方式 C. 也能向也能向CPU请求中断处理数据传送请求中断处理数据传送

46、 答案：答案：B 14DMA方式中，周期窃取是窃取一个方式中，周期窃取是窃取一个 A. 存取周期存取周期 B指令周期指令周期 CCPU周期周期 D总线周期总线周期 答案：答案：A 15. 当采用当采用_输入操作情况下，除非计算机等待，否则无法传输入操作情况下，除非计算机等待，否则无法传 送数据给计算机。送数据给计算机。 A程序查问方式程序查问方式 B中断方式中断方式 CDMA方式方式 答案：答案：A 16、I/O编址方式通常可分统一编址和不统一编址，编址方式通常可分统一编址和不统一编址，_。 A. 统一编址就是将统一编址就是将I/O地址看作是存储器地址的一部分，可地址看作是存储器地址的一部分，

47、可 用专门的用专门的I/O指令对设备进行访问指令对设备进行访问 B. 不统一编址是指不统一编址是指I/O地址和存储器地址是分开的，所以对地址和存储器地址是分开的，所以对 I/O访问必须有专门的访问必须有专门的I/O指令指令 C. 统一编址是指统一编址是指I/O地址和存储器地址是分开的，所以可用地址和存储器地址是分开的，所以可用 访存指令实现访存指令实现CPU对设备的访问对设备的访问 答案：答案：B 22某计算机的某计算机的I/O设备采用异步串行传送方式传送字符信息，设备采用异步串行传送方式传送字符信息， 字符信息的格式为：一位起始位、七位数据位、一位检验位、字符信息的格式为：一位起始位、七位数

48、据位、一位检验位、 一位停止位。若要求每秒钟传送一位停止位。若要求每秒钟传送480个字符，那么该个字符，那么该I/O设备设备 的数据传送速率应为的数据传送速率应为_bps(位秒位秒)。 A1200 B4800 C9600 答案：答案：B 23以串行接口对以串行接口对ASCII码进行传送，带一位奇校验位和两位停码进行传送，带一位奇校验位和两位停 止位，当波特率为止位，当波特率为9600波特时，字符传送率为波特时，字符传送率为_字符字符/秒秒 A960 B 1371 C. 480 答案：答案：A 25I/O与主机交换信息的方式中，中断方式的特点是与主机交换信息的方式中，中断方式的特点是_。 ACPU与设备串行工作，传送与主程序串行工作与设备串行工作，传送与主程序串行工作 BCPU与设备并行工作，传送与主程序串行工作与设备并行工作，传送与主程序串行工作 CCPU与设备并行工作，传送与主程序并行工作与设备并行工作，传送与主程序并行工作 答案：答案：B 26I/O与主机交换信息的方式中，与主机交换信息的方式中，DMA方式的特点是方式的特点是_。 A. CPU与设备串行工作，传送与主程序串行工作与设备串行工作，传送与主程序串行工作 B. CPU与设备并行工作，传送