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计算机组成原理

——知识串讲;关于考试;各章内容所占分值;第1章计算机系统概论;第1章计算机系统概论;第1章计算机系统概论;第1章计算机系统概论;第1章计算机系统概论;第1章计算机系统概论;第2章数据的表示和运算;第2章数据的表示和运算;第2章数据的表示和运算;7、补码加减运算;解：;8、溢出判断;【例】已知x=+11/16，y=+7/16，用变形补码求x+y

解：因为x=+11/16=0.1011，y=+7/16=0.0111

所以[x]变补=00.1011，[y]变补=00.0111

[x+y]变补=[x]变补=00.1011

+[y]变补=00.0111

01.0010

符号位为“01”，表示溢出，因第1位符号位为“0”，表示结果的真正符号为正，“01”表示正溢出。

9、乘法（了解）乘法运算用加法和移位来实现。

10、除法（了解）

;第2章数据的表示和运算;【例】;③右规;【例】;②尾数求和;22;23;第2章数据的表示和运算;第3章存储器层次结构;第3章存储器层次结构;第3章存储器层次结构;第3章存储器层次结构;第3章存储器层次结构;第3章存储器层次结构;①集中刷新;tC=tM+tR;③分散刷新与集中刷新相结合（异步刷新）;第3章存储器层次结构;第3章存储器层次结构;第3章存储器层次结构;第3章存储器层次结构;例4.1解:;(3)分配地址线;;(1)高位交叉;高位交叉结构;M0;低位交叉结构;;;【例】设存储器容量为32字，字长64位，模块数m=4，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T=200ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期=50ns。若连续读出8个字和800个字，问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?

解：(1)顺序存储器和交叉存储器连续读出x=8个字的信息总量是：

q=64bit×8=512bit

顺序存储器和交叉存储器连续读出8个字所需的时间分别是：

t顺序=x×T=8×200ns=1600ns=1.6×10-6s;

t交叉=T+(x-1)τ=200ns+7×50ns=550ns=5.5×10-7s;

顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是：

W顺序=q/t顺序=512b÷(1.6×10-6)s=320×106b/s=320Mb/s;

W交叉=q/t交叉=512b÷(5.5×10-7)s=931×106b/s=931Mb/s;;(2)顺序存储器和交叉存储器连续读出x=800个字的信息总量是：

q=64bit×800=51200bit

顺序存储器和交叉存储器连续读出800个字所需的时间分别是：

t顺序=x×T=800×200ns=160000ns=1.6×10-4s;

t交叉=T+(x-1)τ=200ns+799×50ns=40150ns=4.015×10-5s;

顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是：

W顺序=q/t顺序=51200b÷(1.6×10-4)s=320×106b/s=320Mb/s

W交叉=q/t交叉=51200b÷(4.015×10-5)s=1275.2×106b/s=1275.2Mb/s;第3章存储器层次结构;第3章存储器层次结构;【例】CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为1900次，主存完成存取的次数为100次，已知Cache存取周期为50ns，主存存取周期为250ns，求Cache-主存系统的命中率、平均访问时间、效率，以及采用Cache后存储器性能提高多少？

解：

(1)命中率：1900/(1900+100)=0.95

(2)平均访问时间：50ns×0.95+250ns×(1-0.95)=60ns

(3)效率：50ns/60ns=83.3%

(4)性能提高：250ns/60ns-1=3.17倍;(3)Cache的写操作;(4)Cache-主存的地址映射;;【例】假设主存容量为512KB，cache容量为4KB，每个字块为16个字，每个字为32位。

（1）cache地址有多少位？可容纳多少块？

（2）主存地址有多少位？可容纳多少块？

（3）在直接映射方式下，主存的第几块映射到cache中的第5块（设起始字块为第1块）

（4）画出直接映射方式下的主存地址字段中各