计算机原理与设计习题版详解.pptVIP

* 用户 程序 中断 请求 中断处理程序 1 2 3 4 ①② ③④ 中断请求处理图 * 计算机系统发生异常事件或外设完成I/O 任务时，一般都通过中断方式请求CPU 执行相应的中断服务程序来处理。在以下给出的情况中，哪个不会引起中断？ A. 键盘缓冲满 B. 一个字符打印完 C. 运算结果为0 D. 页面失效(miss) 答案：A * 试比较单周期CPU与多周期CPU各自的优缺点。 单周期CPU用一个时钟周期执行一条指令，而确定时钟周期的时间长度时要考虑执行时间最长的指令，以此定出CPU的时钟频率，不管指令的复杂程度如何，单周期CPU都花费相同的时间去执行，这造成了时间上的浪费； 多周期CPU的中心思想是把一条指令的执行分成若干个小周期，根据每条指令的复杂程度使用不同的小周期去执行，这可以更有效利用时间，有利于流水线设计，但控制部件较单周期CPU的更复杂一些。 * 我们在叙述单周期CPU与多周期CPU的设计方法时使用了相同的测试程序并给出了测试结果，从而我们知道了两种CPU在执行相同的测试程序时所用的时间。假设多周期CPU的一个时钟周期是4ns，而单周期CPU的一个时钟周期比多周期CPU的5倍略短一些，比如19ns。试从执行时间上比较两种CPU执行测试程序时的性能。 * 解：测试程序中共执行32条指令，其中： CPI 5 4 3 2 指令数 1 15 2 4 * 1 、什么是存储器的带宽？若存储器的数据总线宽度为16位，存储周期为100ns，则存储器的带宽是多少？ 答：存储器的带宽是指单位时间内存储器所能存取的最大信息量，通常以bps或Bps作为度量单位。数据总线宽度为16位，存储周期为100ns的存储器的带宽为： 16b/(100ns)=16b/(100*10-9s)=160Mbps 2、一个字长为32位的计算机，其存储容量为128KB，按字节编址和按字编址的寻址范围各是多少？ 答：128KB=2^17B，如果按字节编址，需要2^17个地址，则需要17位地址线，寻址范围为0~2^17-1；若按字编址，则每个字占一个地址，128KB是32K（2^15）个字，需要15根地址线，寻址范围为0~2^15-1。 * 3、一个64K×32位的存储器，按字节寻址，其地址线和数据线各是多少位？ 答：32位说明数据线为32位；64K=2^16，按照字节寻址，需要16+2=18位地址线。 4、用2K×4位的存储芯片构成一个具有14根地址线、8根数据线的存储器，试问： （1）该存储器的存储容量是多少KB？ （2）需要几片上述存储芯片？ 答：（1）数据线为8根，即按字节寻址；地址线为14根，即寻址空间大小为2^14，故存储容量为16KB。 （2）需要2K×4位的芯片数目为： （16K/2K）×（8/4）=8×2=16 。 * 5、假定某计算机的cache共16行，开始为空，块大小为1个字，采用直接映射方式。CPU执行某程序时，依次访问以下地址序列：2,3,11,16,21,13,64,48,19,11,3,22,4,27,6和11。 要求： （1）说明每次访问是命中或缺失，试计算访问上述地址序列的命中率。 （2）若cache数据区容量不变，而块大小改为4个字，则上述地址序列的命中率又如何？ * 解：（1）访问缺失的情况有两种：一是Cache块内未填充有效数据而引发的缺失；二是Cache块内存在有效数据，但该数据不是需要的数据，即因采用直接映射方式，其它地址的数据映射到并占用此块，发生冲突，从而引发缺失。 将访存地址序列2,3,11,16,21,13,64,48,19,11,3,22,4,27,6,11对16进行求余，可得到各地址映射对应的Cache块号； 该序列的访问命中情况命中如下： 　　　2，3，11，16，21，13，64，48，19，11，3，22，4，27，6，11 　（黑色表示第一类缺失；红色加阴影表示第二类缺失；蓝色加边框表示命中） 因而，命中率为1/16。 * （2）若数据区容量不变，当块大小为4个字时，cache仅有4个cache行，其地址映射方案变为： 块0：0~3，16~19，…… 块1：4~7，20~23，…… 块2：8~11，24~27，…… 块3：12~15，28~31，…… 该序列的访问命中情况命中