20-计算机组成原理-课堂练习-第八章01

1、l 解释下列名词摩尔定律:对集成电路上可容纳的晶体管数目、性能与价格等发展趋势的预测,其主要内容就是:成集电路上可容纳的晶体管数量每18个月翻一番,性能将提高一倍,而其价格将降低一半。

主存: 计算机中存放正在运行的程序与数据的存储器,为计算机的主要工作存储器,可随机存取。

控制器:计算机的指挥中心,它使计算机各部件自动协调地工作。

时钟周期:时钟周期就是时钟频率的倒数,也称为节拍周期或T周期,就是处理操作最基本的时间单位。

多核处理器:多核处理器就是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。

字长:运算器一次运算处理的二进制位数。

存储容量: 存储器中可存二进制信息的总量。

CPI:指执行每条指令所需要的平均时钟周期数。

MIPS:用每秒钟执行完成的指令数量作为衡量计算机性能的一个指标,该指标以每秒钟完成的百万指令数作为单位。

CPU时间:计算某个任务时CPU实际消耗的时间,也即CPU真正花费在某程序上的时间。

计算机系统的层次结构:计算机系统的层次结构由多级构成,一般分成5级,由低到高分别就是:微程序设计级,机器语言级,操作系统级,汇编语言级,高级语言级。

基准测试程序:把应用程序中使用频度最高的那那些核心程序作为评价计算机性能的标准程序。

软/硬件功能的等价性:从逻辑功能的角度来瞧,硬件与软件在完成某项功能上就是相同的,称为软/硬件功能就是等价的,如浮点运算既可以由软件实现,也可以由专门的硬件实现。

固件:就是一种软件的固化,其目的就是为了加快软件的执行速度。

可靠性:可靠性就是指系统或产品在规定的条件与规定的时间内,完成规定功能的能力。

产品可靠性定义的要素就是三个“规定”:“规定条件”、“规定时间”与“规定功能”。

MTTF:平均无故障时间,指系统自使用以来到第一次出故障的时间间隔的期望值。

MTTR:系统的平均修复时间。

MTBF:平均故障间隔时间,指相邻两次故障之间的平均工作时间。

可用性:指系统在任意时刻可使用的概率,可根据MTTF、MTTR与MTBF等指标计算处系统的可用性。

第1章计算机组成原理考试大纲第一章计算机体系结构和计算机组成冯。

诺伊曼体系的特点Amdahl定律第二章数制和数制转换各种码制的表示和转换浮点数的表示补码加减法布思算法浮点数的加减法海明码的计算练习：5，6，7，8，101、已知X=19，Y=35，用布思算法计算X×Y和X×(-Y)。

2、使用IEEE 754标准格式表示下列浮点数：-5，-1.5，1/16，-6，384，-1/32。

3、已知X=-0.1000101×2-111，Y=0.0001010×2-100。

试计算X+Y，X-Y，X×Y和X/Y。

4、某浮点数字长12位，其中阶符1位，阶码数值3位，尾符1位，尾数数值7位，阶码和尾数均用补码表示。

它所能表示的最大正数是多少？最小规格化正数是多少？绝对值最大的负数是多少？5、求有效信息位为01101110的海明码校验码。

第三章练习：5解释下列概念：PROM，EPROM，E2PROM，Flash memory，FPGA，SRAM和DRAM。

第四章总线的分类总线操作周期的四个传输阶段总线仲裁的概念及其分类异步通信方式的种类总线的最大传输率第五章存储器的分类存储容量的扩展RAID的概念、特点以及分类Cache的地址映射Cache的写策略Cache的性能分析3C练习：4，5，71．一个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少?用下列存储芯片时，各需要多少片?1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×l位，4K×8位，8K×8位2．现有1024×l的存储芯片，若用它组成容量为16K×8的存储器。

(1)实现该存储器所需的芯片数量?(2)若将这些芯片分装在若干块板上，每块板的容量为4K×8，该存储器所需的地址线总数是多少?几位用于选片?几位用作片内地址?(3)画出各芯片的连接逻辑图。

第8章CPU的结构和功能例8.1假设指令流水线分取指（IF）、译码（ID）、执行（EX）、回写（WR）四个过程段，共有10条指令连续输入此流水线。

（1）画出指令周期流程。

（2）画出非流水线时空图。

（3）画出流水线时空图。

（4）假设时钟周期为100ns，求流水线的实际吞吐率。

（5）求该流水处理器的加速比。

解:（1）根据指令周期包括IF、ID、EX、WR四个子过程，图8.1（a）为指令周期流程图。

（2）非流水线时空图如图8.1（b）所示。

假设一个时间单位为一个时钟周期，则每隔4个时钟周期才有一个输出结果。

（3）流水线时空图如图8.1（c）所示。

由图可见，第一条指令出结果需要4个时钟周期。

当流水线满载时，以后每一个时钟周期可以出一个结果，即执行完一条指令。

(a)指令周期流程(b) 非流水线时空图(c) 标准流水线时空图图8.1 例8.1答图（4）由图8.1（c）所示的10条指令进入流水线的时空图可见，在13个时钟周期结束时，CPU执行完10条指令，故实际吞吐率为：10/(100ns×13) ≈ 0.77×107条指令/秒（5）在流水处理器中，当任务饱满时，指令不断输入流水线，不论是几级流水线，每隔一个时钟周期都输出一个结果。

对于本题四级流水线而言，处理10条指令所需的时钟周期数为T4 = 4 +（10 −1）= 13。

而非流水线处理10条指令需4×10 = 40个时钟周期。

故该流水处理器的加速比为40 ÷13 ≈ 3.08 例8.2设某机有四个中断源1、2、3、4，其硬件排队优先次序按1→2→3→4降序排列，各中断源的服务程序中所对应的屏蔽字如表8.1所示。

表8.1 例8.2各中断源对应的屏蔽字中断源 屏蔽字1 2 3 41 1 1 0 12 0 1 0 03 1 1 1 14 0 1 0 1（1）给出上述四个中断源的中断处理次序。

（2）若四个中断源同时有中断请求，画出CPU执行程序的轨迹。

计算机组成原理习题——4+8+9章带答案第四章1．⼀个容量为16K×32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？1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×1位，4K×8位，8K×8位地址线和数据线的总和= 14 + 32 = 46根；选择不同的芯⽚时，各需要的⽚数为：1K×4：（16K×32）/ （1K×4）= 16×8 = 128⽚2K×8：（16K×32）/ （2K×8）= 8× 4 = 32⽚4K×4：（16K×32）/ （4K×4）= 4×8 = 32⽚16K×1：（16K×32）/（16K×1）= 1×32 = 32⽚4K×8：（16K×32）/ （4K×8）= 4× 4 = 16⽚8K×8：（16K×32） / （8K×8） = 2×4 = 8⽚2．现有1024×1的存储芯⽚，若⽤它组成容量为16K×8的存储器。

试求：（1）实现该存储器所需的芯⽚数量？（2）若将这些芯⽚分装在若⼲块板上，每块板的容量为4K×8位，该存储器所需的地址线总位数是多少？其中⼏位⽤于选板？⼏位⽤于选⽚？⼏位⽤做⽚内地址？16K×8=2^14×8,地址线为14根.4K×8容量的板,共需要4块板⼦.则14根地址线的最⾼2位⽤于板选（00～11,第1块板⼦～第4块板⼦）,4K*8位＝2^12*8位＝12*1K*8位,也就是在每块板⼦内需要4*8个芯⽚,⽽每8个芯⽚组成8位,也就是位扩展.也就是说需要4组,则除了最⾼2位,剩余的12位中,有2位⽤于⽚选（00～11,第⼀组～第4组）.也就是：2位⽤于板选,2位⽤于⽚选,剩余的10位⽤于⽚内地址选择.3．已知某计算机字长8位，现采⽤半导体存储器作主存，其地址线为16位，若使⽤1K×4的SRAM芯⽚组成该机所允许的最⼤主存空间，并采⽤存储模块结构形式。