(新)计算机组成原理第一章(DOC)

1、(新)计算机组成原理第一章(DOC)(新)计算机组成原理第一章(DOC)24/24(新)计算机组成原理第一章(DOC)所谓的光芒岁月，其实不是此后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。计算机组成原理第一章三、计算机的发展1、19461958年电子管时代2、19581964年晶体管时代3、19651972年集成电路时代4、19711986年微型机时代5、1986年此后巨大规模集成电路时代构造：运算器控制器储蓄器输入设施输出设施输入设施:将用户输入的原始数据和程序变为计算机能识其余二进制存入到内存中。输出设施：将内存的数据和程序的办理结果转变成人们能接受的形式输出。主频/时钟周期：f=1/

2、TCPU履行时间：表示CPU履行一段程序所占用的CPU时间CPU履行时间=CPU时钟周期数CPU时钟周期CPI：每条指令周期数，即履行一条指令所需要的平均时钟周期数。CPI=履行某段程序所需要的CPU时钟周期数程序所包括的指令条数MIPS：每秒百万指令数，即单位时间内履行的指令数MISP=指令数（程序履行时间106)MFLOPS:每秒百万次浮点操作次数1、微机A，B采用不同样频次的CPU芯片，片内逻辑电路圆满同样，若A机的CPU主频为8MHZ，B机的为12MHZ（1）A机的CPU时钟周期数为多少？（2）若A机的平均指令履行速度为0.4MIPS,那么A机的平均指令周期为多少?（3）B机的CPU时

3、钟周期数为多少？解：（1）A机的CPU周期=18MHZ=0.125s2）A机的平均指令周期=10.4MIPS=2.5s3）B机的CPU周期=112MHZ=1/12s1、用于科学计算的计算机中，标志系统性能的主要参数是(D)。A、主频B、主存容量C、MIPSD、MFLOPS2、对计算机的软件资源和硬件资源进行管理是由(C)达成的。A、用户程序B、语言办理程序C、操作系统D、数据库管理程序3、平时区分计算机发展时代的标准是（A）。A、电子器件B、运算速度C、计算机构造D、所用语言4、计算机的硬件能直接识其余语言是（C)。同是寒窗苦读，怎愿顶礼膜拜！1所谓的光芒岁月，其实不是此后，闪耀的日子，而是无

4、人问津时，你对梦想的偏执。A、自然语言B、高级语言C、机器语言D、汇编语言5、圆满的计算机系统应当包括（D)。A、运算器储蓄器控制器B、外面设施和主机C、主机和应用程序D、配套的硬件设施和软件系统证明:2.1数据与文字的表示方法数据格式数据格式1.定点数：(小数点的地址固定)纯小数：x0.x1x2x3xn纯整数：x0 x1x2xn.正：x0=0,0 x2n-1掌握:字长为n的定点数的表示范围负：x0=1,-(2n-1)x02.浮点数：N=2e（M）记阶表示法EsE1EmMsM1Mn浮点数举例:设字长为8位，前3位为阶码，后5位为尾码11.01=0.11012+10=11010002-10101

5、001101-0.01101=-0.11012-01=-11012-10110111101将3.25变换为二进制浮点数格式01001101定点数与浮点数范围比较定点：n8时，定点数所能表示的范围0.00000010.1111111浮点：1、阶码3位，尾数5位2-110.00012110.11111/1287.52、阶码4位，尾数4位：21110.00121110.1111/10241123、阶码5位,尾数3位211110.01211110.111/262144536870912由此可知在浮点数中：阶码决定浮点数的范围；尾数决定浮点数的精度。三、浮点数的规格化依据范围和精度要求合理分派阶码和尾数

6、，为了使尾数的有效数字不会扔掉，要求尾数的最高位为非0数码。正数：0.1负数：1.0保证符号位与最高数值位相异(补码)例题1：写出x0.0001101B浮点数规格化形式，要求：阶码用为4位补码表示，尾数用8位原码表示。解：x0.11012-3=0.11010002-011阶码：1101尾码：01101000110101101000例题2：写出x101.1101B的规格化表示形式,要求：阶码用4位补码表示，尾数用8位原码表示。解：x1.101110123阶码：0011尾数：11011101同是寒窗苦读，怎愿顶礼膜拜！2所谓的光芒岁月，其实不是此后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。00

7、1111011101例题1：若浮点数x的754标准储蓄格式为(41360000)H，求其浮点数的十进制数值。解：01000001001101100000000000000000e=阶码-127=1000001001111111=00000011=31.M=1.01101100000000000000000=1.011011X=(-1)s1.M2e=+(1.011011)23=1011.011=11.375例题：将数（20.59375）变换成754标准的32位浮点数的2二进制储蓄格式。解:20.59375=10100.10011=1.01001001124e=4S=0E=4+127=131=10

8、000011M=01001001132位格式位:01000001101001001100000000000000=(41A4C000H)一、定点加减运算1、补码加法x补y补x+y补(1)x0,y0,则x+y0 x补y补x+y=x+y补(mod2)2)x0,y0或x+y0，2+(x+y)2，进位2扔掉，又因为x+y0，因此x补y补x+y=x+y补(mod2)若x+y0，2+(x+y)2，又因为x+y0，因此x补y补2+（x+y）=x+y补(mod2)（3）x0,则x+y0或x+y0(证明略)4）x0,y0,则x+yNm，设tc为命中时cache的接见时间，tm为未命中时主存的接见时间，则cach

9、e/主存系统的平均接见时间tatchtm（1h）设e为接奏效率4、举例-1CPU履行一段程序时,cache达成存取的次数是1900次,主存达成存取的次数为100次,已知cache存取周期为50ns,主存存取周期为250ns,求cache/主存系统的效率和平均接见时间。4、举例-2设有三个办理机，A,B,C，它们各有一个高速缓冲储蓄器CA,CB,CC，和主存MA,MB,MC。假定三个办理机，指令系统同样，指令履行时间和储蓄器的平均存取时间成正比，如履行程序时，取指令和数据在缓存中的概率p0.6，问：1）三个办理机的速度由快到慢的序次？2）若p0.75呢？若p0.95呢？3）p=?时，A和B的速度

10、凑近，p？时，B和C的速度凑近。CACBCcMAMBMC同是寒窗苦读，怎愿顶礼膜拜！19所谓的光芒岁月，其实不是此后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。储蓄容量8KB8KB8KB2MB2MB2MB储蓄周期60ns80ns100ns1s0.9S0.8s解：1、p0.6时TA=0.660+0.41000=436nsTB=0.680+0.4900=408nsTC=0.6100+0.4800=380nsTATBTC,因此速度为CBA2、p0.75时TA=0.7560+0.251000=295nsTB=0.75800.25900285nsTC=0.75100+0.25800=275nsTATB

11、TC,速度CBAp0.95时，TA=107ns,TB121ns，TC=135ns，速度为ABC。3、P60+(1-P)1000=P80+(1-P)900P=100/120=83%P80+(1-P)900=P100+(1-P)800P=83%例：假定主存容量为512K16位，cache容量为409616位，块长为4个16位的字，访存地址为字地址。1）全相联照射方式下，设计主存的地址格式2）直接照射方式下，设计主存的地址格式3）两路组相联方式下，设计主存的地址格式同是寒窗苦读，怎愿顶礼膜拜！20所谓的光芒岁月，其实不是此后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。1、计算机系统中的存贮器系统是

12、指_D_。A、RAM存贮器B、ROM存贮器C、主存贮器D、主存贮器和外存贮器2、储蓄单元是指_B_。A、寄存一个二进制信息位的存贮单元B、寄存一个机器字的全部存贮单元的会合C、寄存一个字节的全部存贮单元的会合D、寄存两个字节的全部存贮单元的会合；3、容量为64块的Cache采用组相联照射方式，字块大小为128个字，每4块为一组，若主存4096块，且字编址，那么主存地址和主存标志的位数分别为D。A、16，6B、17，6C、18，8D、19，84、某计算机字长32位，其储蓄容量为4MB，若按半字编址，它的寻址范围是_C_。A.0-4MBB.0-2MBC.0-2MD.0-1M5、主存贮器和CPU之间

13、增加cache的目的是_A_。A.解决CPU和主存之间的速度般配问题扩大主存贮器容量扩大CPU中通用寄存器的数量既扩大主存贮器容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量6、双端口储蓄器在_B_情况下会发生读/写矛盾。左端口与右端口的地址码不同样左端口与右端口的地址码同样左端口与右端口的数据码不同样左端口与右端口的数据码同样7、外储蓄器与内储蓄器比较，外储蓄器_B_。A.速度快，容量大，成本高B.速度慢，容量大，成本低C.速度快，容量小，成本高D.速度慢，容量大，成本高8、一个256KB的储蓄器，其地址线和数据线总和为_C_A.16B.18C.26D.209、某一SRAM芯片，其容量为5128位，除电

14、源端和接地端外该芯片引出线的最小数量应为D。同是寒窗苦读，怎愿顶礼膜拜！21所谓的光芒岁月，其实不是此后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。A.23B.25C.50D.1910、采用虚假储蓄器的主要目的是B。提高主储蓄器的存取速度扩大储蓄器空间，并能进行自动管理提高外储蓄器的存取速度扩大外储蓄器的储蓄空间11、在1K8的储蓄器芯片中，采用双译码方式，译码器的输出信号线的条数是（B）。A、1024B、64C、32D、1012、RAM芯片字扩展时能够使（B）。A、储蓄器宽度增加B、储蓄器地址范围增加C、储蓄器速度增加D、降低储蓄器的平均价钱13、地址总线A0（高位）-A15（低位），用4

15、K4的储蓄芯片组成16KB的储蓄器，则产生片选信号的译码器的输入地址线应当是（A）。A、A2A3B、A0A1C、A12A13D、A14A151、层次化储蓄系统波及到主存，辅存，cache和寄存器，按存取时间由短至长的序次是寄存器，cache，主存，辅存。2、Cache介于主存和CPU之间，其速度比主存快，容量比主存小得多。它的作用是填充CPU与主存在速度上的差别。3、常用的地址照射方式全相联照射，直接相联照射、组相联照射。4、模4交叉储蓄器是一种高速储蓄器，它有4个储蓄模块，每个模块有它自己的地址寄存器和数据缓冲寄存器。5、储蓄器的性能指标储蓄容量存取时间储蓄周期储蓄器带。6、宽泛使用的SRA

16、M和DRAM都是半导体随机读写存储器。前者速度比后者快，集成度不如后者高，它们共同的特点是断电后不能够保留信息。1、设主存容量16MB，cache容量8KB，每字块8个字，每字32位，按字节编址设计一个4路组相联照射的cache组织。1）画出主存地址字段中各段的位数2）设Cache初态为空，CPU依次从主存0，1，299号字单元取出100个字（主存一次读出一个字），并重复此序次次，问命中率是多少？（3）若Cache的速度是主存的5倍，试问有cache和无cache相比，速度提高多少倍？（4）系统的效率是多少？（2）从0号开始，第0号字未命中，但接见0号时将0号所在块的8个字同时调入主存，即1,2,3,4,5,6,7命中，同理，第8号字未命中，但9,10,11,12,13,14,15命中因此100个字中间有13次未命中。同是寒窗苦读，怎愿顶礼膜拜！22所谓的光芒岁月，其实不是此后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。2、设一个1MB容量的储蓄器，字长为32位，问（1）按字节编址，地址寄存器，数据寄存器各几位？编址范围多大？（2）按半字编址，地址寄存器，数据寄存器各几位？编址范围多大？（3）按字编址，地址寄存器，数据寄存器各几位？编址范围多大？3