计算机组成与汇编语言第3章作业

1、文档编码 : CV3W7X9P10A10 HQ2C6E3J2N4 ZW7Z9W6R9A9运算机组成与汇编语言 第 3 章作业储备器由哪些基本部分组成每部分作用是什么答案 储备器由储备体、地址寄存器MAR、数据寄存器 MDR、地址译码驱动电路、读 /写把握规律、读 /写驱动器等六个部分组成；CPU 将 n 位地址码通过地址总线送入储备器中的地址寄存器 MAR,地址译码驱动电路包含译码器和驱动器两部分；译码器将地址 总线输入的地址码转换成与其对应的译码输出线上的高电平或低电 平信号,以表示选中了某一单元, 并由驱动器供应驱动电流去驱动相应的读 /写电路,实现对2n个片内储备单元的选址；被译码选中的

2、储备单元,在读 / 写把握规律的作用下,其读 / 写信 息经读 /写驱动器驱动放大存于储备器中的数据寄存器 MDR 或从MDR 写入选中的储备单元, 可见 MDR 是为了和谐 CPU与储备器之间 在速度上的差异设置的,用于暂时存放储备器读写的数据；储备器的主要技术指标有哪些是什么含义答案 一个储备器的性能通常淡定量、速度、价格和牢靠性四方 面来衡量；（1）储备容量：储备容量是指一个储备器所能够容纳的二进制信息量,它反映了储备空间的大小； 储备容量通常用字节 B数来表示,也有用储备器的储备字位数与地址寄存器的编址数的乘积表示；（2）储备速度：通常用存取时间和存取周期来衡量储备器的存储速度；存取时

3、间也称为拜望时间或读 储器操作到完成该操作所经受的时间；/ 写时间,是指从启动一次存 存取时间越短,存取速度越快；存取周期是启动两次独立的储备器操作所需的最小时间间隔,它包括了 CPU读/写数据总线的时间；通常存取时间略小于存取周期；（3）储备器的牢靠性：指在规定的时间内储备器无故障读 / 写的概率；通常用平均无故障时间MTBF来衡量, MTBF可以为两次故障之间的平均时间间隔,间隔越长说明储备器的性能越好；（4）储备器的性能 / 价格比：是衡量储备器经济性能的一个综合 性指标；性能主要是指储备容量、储备速度和牢靠性；对于不同的用 途如何在性能和价格之间取得一个平稳点,要依据需求而定；* 储备

4、器有哪些分类方法它们是如何分类的 答案 按构成储备器的储备介质可分为：半导体储备器、磁表面存 储器、磁芯储备器和光盘储备器等；按存取方式可分为：只读储备器ROM、随机存取储备器RAM、串行拜望储备器；按储备器在运算机系统中的作用不同,可分为主储备器 （简称主存）、帮忙储备器（简称辅存） 、缓冲储备器（ Cache）；依据拜望方式可分为按地址拜望的储备器和按内容拜望的储备 器；储备器的主要功能是什么为什么把储备系统分成如干个不 同的层次 答案 储备器是运算机系统中的记忆设备,用来储备二进制形式表 示的程序和数据； 主储备器是运算机系统的中心,由于无论存取指令 仍是输入输出和运算,都必需频繁地拜望

5、主储备器；由于 CPU 访存 速度大大低于 CPU 内部信息的传输速度,因此对主存的拜望成了提高运算机性能的瓶颈；运算机的储备系统具有 储器帮忙储备器这 3 个基本层次；CPU寄存器 主存高速缓冲储备系统在主存和 CPU之间插入了一个中间层次 高速缓冲储备器,又称Cache；相对主存而言, Cache 容量小但存取速度接近 CPU,现代 L1 Cache和 L2 Cache集成于 CPU芯片内,速度几乎与 CPU相当；由它和主存构成的Cache系统具有接近 Cache的速度和主存的容量,较好地解决了 CPU 访存速度慢的问题；由主存和辅助储备器（或其一部分） 构成的虚拟储备系统具有辅存的容量和

6、接近主存的速度,又较好地解决了主存容量不够的问题；这样,储备体系结构能使整个储备系统发挥最大的效率,最好的性价比；* 为什么在运算机系统中设置高速缓冲储备器答案 随着运算机处理信息才能的增强,I/O 设备数量的不断增多,CPU拜望主存的速度已成为运算机系统进展的瓶颈问题；特殊是现代运算机普遍接受超标量、 超流水线技术, 使处理器所需要的访存速度与实际供应的速度相差数百倍；为明白决CPU与内存速度不匹配的问题,应用了高速缓冲储备技术；高速缓冲储备器（Cache）系统由 高速、小容量的 Cache和主存共同组成； 从 CPU角度看,高速缓存系 统速度接近于 Cache,而容量为主存大小；* Cac

7、he 中接受的映像技术主要有哪几种各有何特点 答案 Cache的地址映像方式有全相联地址映像、直接相联地址映像 和组相联地址映像等 3 种；全相联映像和变换方式块冲突率最低,Cache的利用率最高；其缺点是拜望速度太慢, 成本太高,影响了 Cache 的拜望速度； 直接映象方式的优点是硬件实现简洁,不需要进行地址变换,拜望速度也比较快； 但是这种方式的致命缺点是 Cache块冲突概率较高；组相联方式是直接映像和全相联映像方式的一种折中方案,其优点和缺点介于全相联和直接映像方式的优缺点之间；* 在什么情形下 Cache需要接受替换策略常用的替换策略有哪几种各有什么优缺点答案 当发生 Cache块

8、失效时,需要从主存调入要拜望的 Cache块,假如此时在 Cache中显现块冲突,就必需选择替换掉一个 Cache块,这就涉及更新策略, 即替换算法； 除了直接映像及变换方式由于主存块与 Cache块有固定对应的关系无须替换算法之外,其他相联映像及变换方式需要从 Cache全部块或同一组内的几个块中选择一块替换出去,这需要合适的替换算法,以提高Cache的命中率；常用的替换算法有随机替换算法、 FIFO算法、近期最少使用 （LRU）算法等 3 种；随机替换算法硬件上简洁实现,且速度也较快； 缺点是这种算法使 Cache的命中率和工作效率降低,已剔除不用；FIFO算法实现较简洁,系统开销较小；缺

9、点是没有充分考虑程序 的局部性原理（如循环程序） ,将可能需要使用的块调出,从而影响Cache的命中率,很少接受；LRU算法能比较正确地反映程序的局部性,可使 Cache具有较高 的命中率；是目前广泛接受的替换算法；构造虚拟储备器的目的是什么段式虚拟储备器、页式虚拟存储器和段页式虚拟储备器方式各有什么优缺点；答案 构造虚拟储备器的主要目的是解决内存容量不足问题；段式虚存的最大优点是程序的模块化性能好,这个优点使得程序的动态链接和调度比较简洁,同时简洁以段为单位实现储备爱惜,也便于程序和数据的共享；段式虚存的主要的一个缺点是地址变换费时；另一个主要缺点是主存利用率低；困难；仍有段式虚存对辅存治理较为页式虚存的主要优点一是主存利用率高,二是页表简洁,三是地 址映象与变换速度较快, 四是对辅存治理比段式虚存简洁；页式虚存的主要缺点是程序的模块化性能不好；另外页表可能会很长, 需要占用很大的储备空间,甚至超过页的容量,需分级治理；段页式虚存具有程序的模块化较好、主存利用率较高和对辅存管 理简洁的优点,但也带来查表速度问题,地址变换速度有待改进；试比较虚拟储备器与Cache储备器的主要区分；答案 Cache储备系统和虚拟储备系统都是基于程序拜望的局部性原理来构建的； Cache