2018年直播系列含沖刺組

1、2018計(jì)算機(jī)沖刺階段組主講1： 提綱 統(tǒng)考分析沖刺分析 典型習(xí)題詳解 2017組 選擇題 天外來(lái)客 應(yīng)用題 極具創(chuàng)新 C語(yǔ)言和IEEE 754 匯編和指令 展望2018目標(biāo)110分重回江湖 CPU在唱?jiǎng)P歌組-“創(chuàng)新十足”章節(jié)題目知識(shí)點(diǎn)概念1性能指標(biāo)數(shù)值43定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)IEEE754的計(jì)算 ，無(wú)符號(hào)數(shù)計(jì)算，精度，float和int的特點(diǎn)，溢出，加法器的借位標(biāo)記CF，左移操作3多體交叉/局部性原理/主存和控存指令2/44尋址方式/指令擴(kuò)展/匯編語(yǔ)言，CISC特點(diǎn)，指令代碼長(zhǎng)度CPU2量流水線(xiàn)/指令流水線(xiàn)數(shù)據(jù)通路總線(xiàn)1多總線(xiàn)結(jié)構(gòu)IO2IO指令數(shù)據(jù)傳輸/多重中斷1. 理解單處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部件

2、的內(nèi)部工作原理、組成結(jié)構(gòu)以及相互連接方式，具有完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整機(jī)概念。2. 理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次化結(jié)構(gòu)概念，熟悉硬件與軟件之間的界面，掌握指令集體系結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)和基本實(shí)現(xiàn)方法。3. 能夠綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)組成的基本原理和基本方法，對(duì)有關(guān)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中的理論和實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算、分析，對(duì)一些基本部件進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)；并能對(duì)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如C語(yǔ)言）中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析。 沖刺計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)飛 計(jì)算機(jī)組 白中英 計(jì)算機(jī)組 計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì) 硬件軟件接口 10套模擬題定點(diǎn)運(yùn)算器硬連線(xiàn)器功能：執(zhí)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，功能：按指令及驟控器，管暫存運(yùn)算數(shù)據(jù)和中制執(zhí)行程序PC、IR 和間結(jié)果 (值和標(biāo)志)組成：P

3、C, 提供指令地址信號(hào)要提供組成：ALU，執(zhí)行運(yùn)算IR, 保存指令內(nèi)容硬連線(xiàn)和微程序REGS，暫存數(shù)據(jù)Timing, 給驟信號(hào)Flags, 存標(biāo)志位信息CU, 產(chǎn)生各部件的信號(hào)浮點(diǎn)運(yùn)算器概述微程序器，指令流水線(xiàn)運(yùn)算器部件器部件功能：保存數(shù)據(jù)硬件系統(tǒng)五功能數(shù)據(jù)總線(xiàn)組成:層次結(jié)構(gòu)的器系統(tǒng)入存算出控協(xié)同依據(jù)指令來(lái)動(dòng)作取指譯碼再執(zhí)行主存，存正運(yùn)行的程序數(shù)據(jù)高速緩存，降低平均時(shí)間總線(xiàn)虛存,主存的后援區(qū)接口接口主外存設(shè)備，以文件形式保存信息器輸入設(shè)備輸出設(shè)備，光盤(pán)，磁帶入出設(shè)備屬內(nèi)器存信息接口總線(xiàn)不可沒(méi)傳輸協(xié)議合標(biāo)準(zhǔn)3種方式各作為程序數(shù)據(jù)正用時(shí)字位擴(kuò)展體交叉類(lèi)總線(xiàn)連整機(jī)運(yùn)算器，算數(shù)據(jù)暫存運(yùn)算給標(biāo)志配套電路

4、選連接一到幾步做件事定點(diǎn)運(yùn)算器功能：執(zhí)行數(shù)據(jù)運(yùn)算， 暫存運(yùn)算數(shù)據(jù)和中間結(jié)果 (值和標(biāo)志)組成：ALU，執(zhí)行運(yùn)算REGS，暫存數(shù)據(jù)Flags, 存標(biāo)志位信息浮點(diǎn)運(yùn)算器概述硬連線(xiàn)器數(shù)據(jù)表示、運(yùn)算方法數(shù)據(jù)編碼與檢錯(cuò)糾錯(cuò)二十進(jìn)制轉(zhuǎn)換整數(shù)的原、反、補(bǔ)碼補(bǔ)碼加法與溢出檢查指令的功能、格式 (操作碼、地址碼) 尋址方式(Reg，Mem，IO) 形式地址 有效地址功能：按指令及制執(zhí)行程序驟控組成：PC, 提供指令地址IR, 保存指令內(nèi)容(2)(1)Timing, 給驟信號(hào)CU, 產(chǎn)生各部件的信號(hào)浮點(diǎn)數(shù)的表示與運(yùn)算浮點(diǎn)數(shù)的IEEE754標(biāo)準(zhǔn)指令系統(tǒng)實(shí)例RISC、CISC微程序器，指令流水線(xiàn)(3)功能：保存器部件

5、數(shù)據(jù)連接CPU和輸入、輸出設(shè)備，數(shù)據(jù)總線(xiàn)組成: 主存，層次結(jié)構(gòu)的器系統(tǒng)存正運(yùn)行的程序數(shù)據(jù)機(jī)械與電氣要匹配、連通，識(shí)別、緩沖、高速緩存，降低平均時(shí)間區(qū)總線(xiàn)虛存,主存的后援接口、主器外存設(shè)備，以文件形式保存信息，光盤(pán)，磁帶狀態(tài) ，中斷請(qǐng)求通用可編程接口輸入設(shè)備程序直接方式用于輸入數(shù)據(jù)信息， 鼠標(biāo)鍵盤(pán)用于輸出計(jì)算機(jī)內(nèi)的信息，顯示器打印機(jī)傳送地址信號(hào)傳送數(shù)據(jù)信號(hào)傳送總線(xiàn)周期與入出操作結(jié)束時(shí)刻等信號(hào)總線(xiàn)類(lèi)型、結(jié)構(gòu)總線(xiàn)性能總線(xiàn)仲裁、定時(shí)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)程序中斷方式通道方式(4)直接器方式接口輸出設(shè)備運(yùn)算器部件第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述依曼模型沖刺點(diǎn) 1沖刺點(diǎn) 2層次結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)的計(jì)算CPU 執(zhí)行時(shí)間（CPU exec

6、ution time）時(shí)鐘周期（Clock cycle，Clock tick，Clock） 時(shí)鐘頻率（Clock rate，主頻）CPI（Cycle Per Instruction）MIPS （Million Instructions Per Second） MFLOPS（Million floating-point oper per s）例、依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是（）I.采用二進(jìn)制II程序III流驅(qū)動(dòng)方式IV 數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)方式A 僅I，IIB 僅 I，II，III C 僅I，II，IV D I，II，III，IV參考：B例、假定M 的時(shí)鐘頻率為1.2GHz，某程序P 在M 上的執(zhí)行時(shí)間為12秒鐘。

7、對(duì)P優(yōu)化時(shí)，將其所有的乘4 指令都換成了一條左移2 位的指令，得到優(yōu)化后的程序P。已知在M 上乘法指令的CPI 為5，左移指令的CPI 為2，P 的執(zhí)行時(shí)間是P執(zhí)行時(shí)間的1.2倍，則P 中乘法指令被替換成了左移指令的數(shù)量是A100MB 400MC 800MD 200M參考：C1.2Gx（12-12/1.2） /(5-2) = 800M例、假設(shè)某M的時(shí)鐘頻率為4GHz，用戶(hù)程序P在M上的指令條數(shù)為8109，其CPI為1.25，則P在M上的執(zhí)行時(shí)間是（）.若在M上從程序P開(kāi)始啟動(dòng)到執(zhí)行結(jié)束所需的時(shí)間是4秒，則P占用的CPU時(shí)間的百分比是（）？AC2.5, 62.5%2.5, 40%B6, 80%D

8、 2,62.5%參考：A第二章 數(shù)據(jù)的表示和運(yùn)算沖刺點(diǎn) 1 ：定點(diǎn)數(shù)的表示原 補(bǔ) 反 移數(shù)（Computer word）定點(diǎn)數(shù)（Fixed-point number） 有符號(hào)數(shù)（Signed number） 無(wú)符號(hào)數(shù)（Unsigned integer）變形補(bǔ)碼（Fours complement）十進(jìn)制二進(jìn)制原碼反碼補(bǔ)碼移碼321+00-001001111-011011101110112-101101011100103-111111001010014-100100000補(bǔ)碼定點(diǎn)整數(shù)的表示范圍：(含一位符號(hào)位) 8(7+1)位定點(diǎn)整數(shù)(含一位符號(hào)位)最大正數(shù)：0，1111111(271=127)；

9、 最小負(fù)數(shù)：1，0000000(128=27)(n+1)位定點(diǎn)整數(shù)(含一位符號(hào)位)最大正數(shù)：0，1111(2n1)；最小負(fù)數(shù)：1，0000(2n) 補(bǔ)碼定點(diǎn)小數(shù)的表示范圍：(含一位符號(hào)位) 8(7+1)位定點(diǎn)整數(shù)(含一位符號(hào)位)最大正數(shù)：0.1111111(127/128=127)；最小負(fù)數(shù)：1.0000000(1) (n+1)位定點(diǎn)小數(shù)(含一位符號(hào)位)最大正數(shù)：0.1111(12n)；最小負(fù)數(shù)：1.0000(1)沖刺點(diǎn) 2浮點(diǎn)數(shù)IEEE754尾數(shù)（mantissa, significand） 階碼（exponent）移碼（excess notation，biased notation）溢出（

10、Overflow） 下溢上溢）規(guī)格化數(shù)（Normalized number）右規(guī)非規(guī)格化數(shù)零（Machine “0”） 若尾數(shù)用補(bǔ)碼并采符號(hào)位表示0 01*為規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)，*為任意值。1 10*0 00*為非規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)。這兩種情況進(jìn)行：尾數(shù)左移一位，階碼減1。(可能多次)1 11*0 1*為非規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)。這兩種情況進(jìn)行右規(guī)：尾數(shù)右移一位，階碼加1。(僅一次)1 0*浮點(diǎn)數(shù)的溢出當(dāng)浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行向格化階碼減“1”或向右規(guī)格化階碼加“1”時(shí)，都可能發(fā)生溢出情況。浮點(diǎn)數(shù)的是否溢出由浮點(diǎn)數(shù)的階碼，分為上溢和下溢兩種溢出形式。當(dāng)階碼由補(bǔ)碼，并以雙符號(hào)位表示，下列情形為溢出：當(dāng)階碼的雙符號(hào)位為“0 1”發(fā)

11、生上溢，表明浮點(diǎn)數(shù)的數(shù)值大于最大正數(shù)或小于最小負(fù)數(shù)，此時(shí)置“溢出標(biāo)志”，由CPU的異常處理機(jī)制進(jìn)行處理；當(dāng)階碼的雙符號(hào)位為“1 0”發(fā)生下溢，表明浮點(diǎn)數(shù)的數(shù)值小于最小正數(shù)或大于最大負(fù)數(shù)，此時(shí)要置運(yùn)算結(jié)果為浮點(diǎn)數(shù)的零。IEEE 754沖刺點(diǎn) 3 編碼BCD碼（Binary Coded Decimal，BCD） 漢字輸入碼 漢字內(nèi)碼大端方式（Big ）方式（Little ）奇偶校驗(yàn)（Parity Check）海明碼（Hamming Code）循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC（Cyclic Redundancy Check） 8421碼是BCD碼的一種表示形式 奇偶校驗(yàn)只能檢測(cè)，不能糾錯(cuò) 漢明碼多重奇偶糾錯(cuò)1位信

12、息位 n 校驗(yàn)位k2k =n+k+1例：下列四位二進(jìn)制編碼中，那個(gè)無(wú)論在8421碼和余3碼中均為碼。A .0010C. 1011B. 0101D. 1101參考：D十進(jìn)制數(shù)8421碼2421碼余3碼0123456789000000010010001101000101011001111000100100000001001000110100101111001101111011110011010001010110011110001001101010111100沖刺點(diǎn) 4計(jì)算補(bǔ)碼的運(yùn)算 移位規(guī)則/位擴(kuò)展浮點(diǎn)數(shù)的加減法（1） 對(duì)階：小階向大階看齊。（2） 尾數(shù)加/減運(yùn)算（3） 尾數(shù)結(jié)果規(guī)格化 M應(yīng)滿(mǎn)足：

13、 1/2|M|1（4） 舍入（5） 溢出例、某8位計(jì)算機(jī)的器按字節(jié)編址，如果某字節(jié)類(lèi)型變量對(duì)應(yīng)的存單元的值為1000 0010，那么我們可得出如下結(jié)論（A 無(wú)法得出結(jié)論B 這是一個(gè)補(bǔ)碼）C值為130D 這是一個(gè)負(fù)數(shù)參考：A例. 下列關(guān)于IEEE754 浮點(diǎn)數(shù)格式的敘述中，正確的是（）A.尾數(shù)和階碼均用原碼表示B. 尾數(shù)用補(bǔ)碼表示、階碼用原碼表示C. 只能表示規(guī)格化數(shù)D. 可以表示規(guī)格化數(shù)和非規(guī)格化數(shù)參考：D非規(guī)格化數(shù) 全0階碼非0尾數(shù)例、下溢指的是（）A運(yùn)算結(jié)果的絕對(duì)值小于所能表示的最小絕對(duì)值B運(yùn)算的結(jié)果小于C運(yùn)算的結(jié)果小于所能表示的最小負(fù)數(shù)所能表示的最小正數(shù)D運(yùn)算結(jié)果的最低有效位產(chǎn)生的錯(cuò)誤參

14、考A例、在浮點(diǎn)數(shù)原碼運(yùn)算時(shí)，判定結(jié)果為規(guī)格化數(shù)的條件是（）。A.階的符號(hào)位與尾數(shù)的符號(hào)位不同B尾數(shù)的符號(hào)位與最高數(shù)值位相同C尾數(shù)的符號(hào)位與最高數(shù)值位不同D尾數(shù)的最高數(shù)值位為1參考D例、在定點(diǎn)運(yùn)算器中，無(wú)論采電路，它一般用（ ）來(lái)實(shí)現(xiàn)。符號(hào)位還是單符號(hào)位，必須有溢出A.B.與非門(mén)或非門(mén)C. 異或門(mén)D. 與或非門(mén)參考：C例、以下是兩段C語(yǔ)言代碼，函數(shù)arith( )是直接用C語(yǔ)言寫(xiě)的，而optarith( )是對(duì)arith( )函數(shù)以某個(gè)確定的M和N編譯生成的代碼反編譯生成的。根據(jù)optarith( )，可以推斷函數(shù)arith( ) 中M和N的值各是多少？int optarith ( int x,

15、int y)#define#defineMNintt = x;intarith (int x, int y)x = 4;x - = t;if ( y 2;intresult = 0 ;y += 3;result = x*M + y/N;return result;return x+y;此處考慮 y=-1M=15 N=4-10例、假定一臺(tái)32位字長(zhǎng)的中帶符號(hào)整數(shù)用補(bǔ)碼表示，浮點(diǎn)數(shù)用IEEE754標(biāo)準(zhǔn)表示，寄存器R1和R2的內(nèi)容分別為R1：0000108BH，R2：8080108BH。不同指令對(duì)寄存器進(jìn)行不同的操作，因而，不同指令執(zhí)行時(shí)寄存器內(nèi)容對(duì)應(yīng)的真值不同。假定執(zhí)行下列運(yùn)算指令時(shí)，操作數(shù)為寄存

16、器R1和R2的內(nèi)容，則R1和R2中操作數(shù)的真值分別為多少？（1） 符號(hào)數(shù)加法指令（2） 帶符號(hào)整數(shù)乘法指令（3） 單精度浮點(diǎn)數(shù)減法指令R1 = 0000108BH = 0000 0000 0000 0000 0001 0000 1000 1011bR2 = 8080108BH = 1000 0000 1000 0000 0001 0000 1000 1011b（1）對(duì)于無(wú)符號(hào)數(shù)加法指令，R1和R2中是操作數(shù)的無(wú)符號(hào)數(shù)表示，因此， 其真值分別為R1：108BH, R2：8080108BH。（2）對(duì)于帶符號(hào)整數(shù)乘法指令，R1和R2中是操作數(shù)的帶符號(hào)整數(shù)補(bǔ)碼表示，由最可知， R1為正數(shù)， R2為負(fù)數(shù)

17、。、R1的真值為+108BH,R2的真值為(0111 1111 0111 1111 1110 1111 0111= 7F7FEF75H。0100b + 1b)（3）對(duì)于單精度浮點(diǎn)數(shù)減法指令，由R1中的內(nèi)容可知，其符號(hào)位為0，表示其為正數(shù)，階碼為0000 0000，尾數(shù)部分為000 0000 0001 0000 1000 1011，故其為非規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)，指數(shù)為126，尾數(shù)中沒(méi)有隱藏的1，用十六進(jìn)制表示尾數(shù)為+0.002116H，故R1表示的真值為+0.002116H 2-126。由R2中的內(nèi)容可知，其符號(hào)位為1，表示其為負(fù)數(shù)，階碼為0000 0001， 尾數(shù)部分為000 0000 0001 00

18、00 1000 1011，故其為規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)，指數(shù)為1127 = 126，尾數(shù)中有隱藏的1，用十六進(jìn)制表示尾數(shù)為1.002116H，故R2表示的真值為1.002116H 2 -126習(xí)題1. 若X-0.1110，Y-0.1101，采用原碼一位乘法運(yùn)算求XY=? 給出計(jì)算過(guò)程。2若X-0.1101,Y-0.1011 試?yán)醚a(bǔ)碼Booth算法（比較法）求XY？ 給出計(jì)算過(guò)程。3 若X-0.1101,Y-0.0111 試?yán)迷a加減交替算法，求X/Y？ 給出計(jì)算過(guò)程。第三章器的層次結(jié)構(gòu)器的層次結(jié)構(gòu)(1)(2) Cache(3) 虛擬器 TLB例、虛擬地址為32位,物理地址為24位,頁(yè)大小為4 KB；

19、TLB采用全相聯(lián)；Cache數(shù)據(jù)區(qū)大小為64 KB，按4相聯(lián)方式組織，主存塊大小為64B沖刺點(diǎn) 1：概念容量=1)容量：?jiǎn)卧獋€(gè)數(shù)(M)字長(zhǎng)(N)，即(MN)的描述形式。 M與地址線(xiàn)位數(shù)相關(guān)，N與數(shù)據(jù)線(xiàn)位數(shù)相關(guān)。例1：主存容量64K16位，問(wèn)：主存的地址線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)的位數(shù)至少是多少位：參考：M=64K，64K=216，地址線(xiàn)=16位；N=16，數(shù)據(jù)線(xiàn)=16位。例2：主存容量4MB，同方式編址，字長(zhǎng)32(4B)位，若主存分別按字節(jié)和字兩種不問(wèn)：地址線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)的位數(shù)分別是多少位？參考：按字節(jié)編址，M=4MB=222，地址線(xiàn)=22位；數(shù)據(jù)線(xiàn)=32位。字長(zhǎng)32位，即N=32，按字編址，字長(zhǎng)32位=4B，M

20、=4MB/4B=1M字=220，地址線(xiàn)=20位；字長(zhǎng)32位，即N=32，數(shù)據(jù)線(xiàn)=32位。例3：某計(jì)算機(jī)片組成32MB的主器按字節(jié)編址，主存容量為64MB，現(xiàn)用4M8位芯器，則器地址寄存器的位數(shù)至少多少位？參考：按字節(jié)編址，主存容量64MB=226，地址線(xiàn)=26位，無(wú)論當(dāng)前器(只有32MB)如何址寄存器的位數(shù)至少26位.，該主存都需要26位地址，因此，器地2)周期(Tm)：連續(xù)兩次完成讀或?qū)懖僮魉枳疃虝r(shí)間3) 帶寬(數(shù)據(jù)傳輸率Bm)：器在連續(xù)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸率Bm = W / Tm( B / S)沖刺點(diǎn) 2 ：DRAM數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)和數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)是的；有讀寫(xiě)信號(hào)WE，而沒(méi)有片選信號(hào)CS，一般用行地址選通

21、信號(hào)RAS代替CS信號(hào)；行、列兩個(gè)地址鎖存器。地址線(xiàn)只引出一半，由行地址信號(hào)RAS和列地址選通信號(hào)CAS在時(shí)間上先后錯(cuò)開(kāi)進(jìn)行復(fù)用；例、某DRAM，容量為64K1。問(wèn)：除電源線(xiàn)，公共端線(xiàn)和刷新線(xiàn)外，該最小引腳數(shù)目是多少？參考：容量為64K1，64K = 216，地址線(xiàn)應(yīng)為16位，但只需引出一半，所以地址線(xiàn)引腳數(shù)為8；數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)和數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)是的，所以數(shù)據(jù)線(xiàn)引腳數(shù)為2；讀寫(xiě)信號(hào)WE；行地址信號(hào)RAS和列地址選通信號(hào)CAS。所以該最小引腳數(shù)目是8+2+1+2=13。DRAM的刷新方式有三種： 集中式刷新方式：存在死時(shí)間 分散式刷新方式：刷新頻繁，影響速度 異步式刷新方式：上兩種方式結(jié)合，刷新信號(hào)周期

22、= 2ms行數(shù)例、某DRAM器采用6464結(jié)構(gòu)(即64行64列)，周期為250ns，每一次刷新操作需要150ns，問(wèn)：用于刷新的實(shí)際時(shí)間為多少？采用異步式刷新方式刷新信號(hào)周期周期是多少？參考：刷新的實(shí)際時(shí)間= 64 (250+150)= 256ms刷新信號(hào)周期= 2ms64 = 31.25s，可取為30s(注意：只能取小)沖刺點(diǎn) 3：器擴(kuò)展(1) 滿(mǎn)足容量要求前提下，ROM、RAM 片種類(lèi)少、數(shù)量少，建議畫(huà)出各個(gè)分區(qū)片；空間的規(guī)格盡量統(tǒng)一、芯空間的示意圖，以便合理選擇芯(2) 選擇片選的基本分區(qū)，方式力求簡(jiǎn)單，如采用位擴(kuò)展比字?jǐn)U展簡(jiǎn)單，片選信號(hào)個(gè)；(3) 按位擴(kuò)展方法畫(huà)出每組邏輯圖連接數(shù)據(jù)線(xiàn)連

23、接片內(nèi)地址；(4) 進(jìn)行字?jǐn)U展，確定片選地址并進(jìn)行譯碼譯碼器輸出(片選信號(hào))連接到對(duì)應(yīng)的片選端；(5) 連接其它線(xiàn)(如寫(xiě)命令WE、器讀寫(xiě)命令MREQ等)。例1：用4K4位的RAM組成容量為16K8位的器。(1) 求所需的數(shù)(2) 畫(huà)出器與CPU連接的邏輯結(jié)構(gòu)圖(3) 寫(xiě)出片選信號(hào)的邏輯表(1) 求數(shù)：16K8 / 4K4= 42=8；的組數(shù)=4組(22 組，片選地址為=2位)，每組的片數(shù)=2片/組器容量為16K8(地址線(xiàn)14位)，此片選地址為14-12=2位。容量為4K8(地址線(xiàn)12位)，因(2)器與CPU連接的邏輯結(jié)構(gòu)圖如下（3）片選信號(hào)的邏輯表沖刺點(diǎn) 4：雙口RAM和多模塊器t順序 = x

24、Tt= T + ( x -1)t = T ( x + n -1)交叉n例. 一個(gè)八體低位交叉器，每個(gè)體的容量為256Mx64 位，若每的周期為80ns，那么該器能提供的最大帶寬是（）A.426.67MB/sB. 800MB/sC. 213.33MB/sD. 400MB/s參考：B例某計(jì)算機(jī)主存按字節(jié)編址，由4個(gè)64M8位的DRAM采用交叉編址方式，并與寬度為32位的器總線(xiàn)相連，主存每次最多讀寫(xiě)32位數(shù)據(jù)。若double型變量x的主存地址為804 001AH，則x需要的A1 C3 參考周期數(shù)是B2 D4：C沖刺點(diǎn) 5：Cache-主存-外存三級(jí)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)（1）兩級(jí)層次的等效時(shí)間TA根據(jù)主存的啟

25、動(dòng)時(shí)間：H：CPU產(chǎn)生的邏輯地址能在M1中到的概率假設(shè)Cache和主存是同時(shí)啟動(dòng)的，TA=HTA1+(1H)TA2假設(shè)Cache不命中時(shí)才啟動(dòng)主存，TA=HTA1+(1H)(TA1+TA2)=TA1+(1H)TA2（2）Cache 地址映像方法直接映像、全相聯(lián)映像、組相聯(lián)映像替換策略 隨機(jī)數(shù)法、先入先出法(FIFO)和最近最少使用更新策略 寫(xiě)直達(dá)法和回寫(xiě)法。RU)直接映像全相聯(lián)映像組相聯(lián)映像（3）Cache 容量陣列和地址陣列兩部分容量陣列容量就是Cache體的容量； 地址陣列包括標(biāo)記(TAG)、寫(xiě)特征位、有效位和替換算法的各部分之和。位例. 一個(gè)八相聯(lián)Cache 共塊，主存共有8192 塊，

26、每塊64 個(gè)字節(jié)，那么主存地址的標(biāo)記x、組號(hào)y、和z 塊內(nèi)地址分別是（）A.B.C.D.x=4, y=3, z=6x=1, y=6, z=6x=10，y=3， z=6 x=7 ，y=6 ， z=6參考：C例：假定主存地址為32位，按字節(jié)編址，主存與Cache之間采用直接映像方式，主存塊大小為1個(gè)字，每字32位，寫(xiě)操作采用回寫(xiě)法和隨機(jī)替換策略，則能存放32K字?jǐn)?shù)據(jù)的Cache容量至少應(yīng)有多少位？主存按字節(jié)編址，主存容量=232B4B=230字主存塊數(shù)M=230字1字=230(塊)Cache塊數(shù)C=32K字1字=32K(塊)=215(塊) 主存區(qū)數(shù)(標(biāo)記)T=230(塊) 215(塊)=215(區(qū)

27、) 能存放32K字?jǐn)?shù)據(jù)的Cache容量=32K32位主存區(qū)號(hào)（標(biāo)記）=15位作為標(biāo)志、設(shè)置1位“有效位”、由于寫(xiě)操作采用回寫(xiě)法，需設(shè)置1位“寫(xiě)特征位”、由于采用隨機(jī)替換策略，Cache有32K塊，至少需要15位來(lái)產(chǎn)生32K個(gè)Cache塊號(hào)的隨機(jī)數(shù)。這樣Cache的每一塊對(duì)應(yīng)的一個(gè)標(biāo)記單元位數(shù)=1511+15=32位能存放32K字?jǐn)?shù)據(jù)的Cache總?cè)萘?3232K3232K=2048K位例： 某機(jī)主存容量16MB，4相連的Cache 容量16KB，每個(gè)數(shù)據(jù)塊為256B。已知Cache中第二組(組地址為2)的4 塊已裝入，相應(yīng)TAG 內(nèi)容如下表。CPU 將依次030210H。主存的單元地址0202

28、81H、010249H、030391H、(1) 說(shuō)明Cache 結(jié)構(gòu)，給出主存、Cache 的地址格式；(2) 上述4 個(gè)主存單元中的數(shù)據(jù)哪些能從Cache 的組2 中讀出，若能，給出實(shí)際的Cache 地址。（1）主存塊數(shù)：M=16MB/256B=224/28=216 = 64K(塊)； m=16Cache 塊數(shù)：C= 16KB/256B= 214/28 =26=64(塊)； c=8 Cache 是4相聯(lián)，每組4 塊；R=4=22=2r；r=2 Cache 組數(shù)Q=64 塊/(4 塊/組)=16(組)=24(組)；q= 4 地址1：020 2 81H，與塊表比較，命中1 號(hào)塊，Cache 地址

29、為1 2 81H =01 0010 10000001B； 地址2：010 2 49H，與塊表比較，命中0 號(hào)塊，Cache 地址為0 2 49H =00 0010 01001001B； 地址3：030 3 91H，與塊表比較，命中2 號(hào)塊，該塊為3 組中的塊，不能從2 組中； 地址4：030 2 10H，與塊表比較，命中2 號(hào)塊，Cache 地址為2 2 10H =10 0010 00010000B。(4)虛擬器 頁(yè)表(慢表)及確定頁(yè)表項(xiàng)位數(shù) TLB(快表) 及確定快表項(xiàng)位數(shù) 邏輯地址-物理地址-快存地址變換例：設(shè)某頁(yè)式虛擬系統(tǒng)按字節(jié)編址，邏輯地址有36位，頁(yè)面大小為16KB，物理地址位數(shù)為3

30、2位，頁(yè)表中有效位和修改位各占1位、使用位和存取各占2位，而且所有虛擬頁(yè)都在使用中。請(qǐng)問(wèn)：(1) 每個(gè)進(jìn)程的頁(yè)表大小至少為多少？(2) 如果所使用快表(TLB)中有256表項(xiàng)，采用2- 表的大小至少為多少？相連Cache實(shí)現(xiàn)，則快 頁(yè)面大小為16KB，所以頁(yè)內(nèi)地址為14位； 邏輯地址有36位，所以虛頁(yè)號(hào)地址位數(shù)=361422位，即有222(4M)個(gè)虛頁(yè)； 物理地址32位，所以物理頁(yè)號(hào)地址的位數(shù)=321418位，即有218個(gè)實(shí)頁(yè)； 因此，每個(gè)頁(yè)表項(xiàng)的位數(shù)=11221824位； 所以，每個(gè)進(jìn)程的頁(yè)表大小24位4M12MBTLB中有256表項(xiàng)，采用2-號(hào)中低7位作為組號(hào)，相連，所以分為128組。因此

31、，22位的虛頁(yè)高15位用作標(biāo)記(TAG)，和TLB中對(duì)應(yīng)組中的標(biāo)記進(jìn)行比較，中。是否命即TLB中每個(gè)頁(yè)表項(xiàng)的位數(shù)比頁(yè)表多了15位的標(biāo)記，這樣 TLB中每個(gè)頁(yè)表項(xiàng)的位數(shù)241539位快表的大小256399984b1248B第四章指令系統(tǒng)沖刺點(diǎn) 1：尋址方式立即數(shù)(立即尋址)：指令中直接給出操作數(shù)。隱含尋址：操作數(shù)隱含在累加寄存器AC或某個(gè)寄存器直接：操作數(shù)在指定的寄存器中。單元中。EA = Rn寄存器間接：操作數(shù)的地址在指定的寄存器中。 EA =(Rn)器直接：地址碼字段給出的即為操作數(shù)的地址。EA = D器間接：地址碼字段給出的為操作數(shù)地址的地址。EA =(D)相對(duì)尋址：EA = (PC)+

32、D，便于程序浮動(dòng)。變址尋址：EA = (變址器)+ D，變化量；基準(zhǔn)量；數(shù)組處理?；穼ぶ罚篍A = (基址器)+ D，基準(zhǔn)量；變化量；復(fù)合尋址方式：一般是將間接尋址方式與變址尋址方式或相對(duì)尋址方式結(jié)合而形成的尋址方式。 變址間接方式：先變址后間接 間接變址方式：先間接后變址 相對(duì)間接方式：先相對(duì)后間接 間接相對(duì)方式：先間接后相對(duì)EA = (變址器)+ D)EA = (變址器)+ (D)EA = (PC)+ D)EA = (PC)+ (D)沖刺點(diǎn) 2：CISC和RISC的基本概念(1)簡(jiǎn)化的指令系統(tǒng)：指令、尋址、指令格式少，采用單字長(zhǎng)指令。(2) 只有存數(shù)、取數(shù)指令訪(fǎng)存。(3) 除存數(shù)取數(shù)指令

33、外，其它指令均采用流水線(xiàn)工作方式，一個(gè)時(shí)鐘周期完成一條指令。(4) 使用較多的寄存器。(5)采用組合邏輯器。(6)通過(guò)精心選擇的指令系統(tǒng)，優(yōu)化編譯技術(shù)，生成優(yōu)化的指令代碼。例. 在某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，己知A為累加器， SP為堆找指示器， Msp 為SP 指示的棧頂單元，如果進(jìn)棧操作的順序是(A) Msp， (SP)+1SP.那么出棧操作的順序應(yīng)為（）A.B.(Msp) A, (SP) - 1 SP(Msp) A, (SP) + 1 SPC. (SP) - 1 SP, (Msp) AD. (SP) + 1 SP, (Msp) A參考：C例. (11 分)某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)16 位，主存地址空間大小為64K

34、B ，按字節(jié)編址，采字長(zhǎng)指令格式，指令各字段定義如題43 圖，其中OP 為固定長(zhǎng)度的操作碼字段，Rs和Rd 分別表示源寄存器和目的寄存器，它們可以是任一通用寄存器R0-R7 ，其編號(hào)分別為0 、1 、 7 ， Ms 和Md 表示尋址方式，定義見(jiàn)題43表所示.A 可表示原操作數(shù)地址、目的操作數(shù)地址的偏移量或立即數(shù)，其中立即數(shù)用補(bǔ)碼表示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)最多可定義多少條指令?Ms/Md 3位， Rd/Rs 3位，故OP 16-6-6=4位，24=16條(2) 已知ADD、AND 和SAR 指令操作碼分別為0001 、0010 和0011. 則下列指令的碼格式多少?1) AD

35、D R3， R2 ;2) AND R5, R6(R3) + (R2) (R3) ;(R5) (R6) R53) SAR R7, 2 ;(R7) 算術(shù)右移2 位R71) ADD R3， R2 ;(R3) + (R2) (R3)0001 010 011 001 010 0000 0000 0000 00002) AND R5, R6 ;(R5) (R6) R50010 001 101 100 110 0000 0100 0000 00003) SAR R7, 2 ;(R7) 算術(shù)右移2 位R70011 001 111 0000000 0000 0000 0010(3)如果寄存器R7 的內(nèi)容為800

36、4H ，那么執(zhí)行指令SAR R7, 2 后， R7內(nèi)容為多少? (用十六進(jìn)制表示).十進(jìn)制值又為多少?8004H=1000 0000 0000 0100 補(bǔ)碼，算術(shù)移位，符號(hào)位不變，右移2 位1000 0000 0001 0000十進(jìn)制，-32752例：某機(jī)字長(zhǎng)16位，單字長(zhǎng)指令的每個(gè)地址碼均為6位，采用擴(kuò)展操作碼：(1) 若有M條二地址指令、N條一地址指令、那么零地址指令有多少條？最多有多少條？(2) 若有M條二地址指令、L條零地址指令、那么一地址指令有多少條？一地址指令最多可有多少條？指令字長(zhǎng)16 位，每個(gè)地址碼均為6 位。二地址指令的操作碼最多可為4 位；一地址指令的操作碼最多可為10 位；零地址指令的操作碼最多可為16 位。零地址指令可有L條：L =(24-M)*26-N)*26條當(dāng)二地址指令、一地址指令“1”條時(shí)，零地址指令最多有：LMA