計算機組成原理作業(yè)1

1、計算機計算機組成原理 8. 解釋下列解釋下列英文縮寫的中文含義英文縮寫的中文含義： CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、 MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS 解：解： CPUCentral Processing Unit，中中 央處理機（器），央處理機（器），見見7題；題； PCProgram Counter，程序計數(shù)器程序計數(shù)器， 存放當(dāng)前欲執(zhí)行指令的地址存放當(dāng)前欲執(zhí)行指令的地址，并可，并可自動計數(shù)形自動計數(shù)形 成下一條指令地址成下一條指令地址的計數(shù)器；的計數(shù)器； IRInstruction Register， 指令寄存器指令寄存器，存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令存

2、放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的寄存的寄存 器；器； CUControl Unit，控制單元控制單元（部（部 件），控制器中件），控制器中產(chǎn)生微操作命令序列產(chǎn)生微操作命令序列的部件，的部件， 為控制器的核心部件；為控制器的核心部件； ALUArithmetic Logic Unit，算算 術(shù)邏輯運算單元術(shù)邏輯運算單元，運算器中，運算器中完成算術(shù)邏輯運完成算術(shù)邏輯運 算算的邏輯部件；的邏輯部件； ACCAccumulator，累加器累加器，運算，運算 器中運算前存放操作數(shù)、運算后器中運算前存放操作數(shù)、運算后存放運算結(jié)存放運算結(jié) 果果的寄存器；的寄存器； MQMultiplier-Quotient Regi

3、ster， 乘商寄存器乘商寄存器，乘法運算時，乘法運算時存放乘數(shù)存放乘數(shù)、除法時、除法時 存放商存放商的寄存器。的寄存器。 X此字母沒有專指的縮寫含義，可以此字母沒有專指的縮寫含義，可以 用作任一部件名，在此表示用作任一部件名，在此表示操作數(shù)寄存器操作數(shù)寄存器，即，即 運算器中工作寄存器之一，用來運算器中工作寄存器之一，用來存放操作數(shù)存放操作數(shù)； MARMemory Address Register， 存儲器地址寄存器存儲器地址寄存器，內(nèi)存中用來，內(nèi)存中用來存放欲訪問存存放欲訪問存 儲單元地址儲單元地址的寄存器；的寄存器； MDRMemory Data Register，存存 儲器數(shù)據(jù)緩沖寄存

4、器儲器數(shù)據(jù)緩沖寄存器，主存中用來，主存中用來存放存放從某單從某單 元元讀出讀出、或、或?qū)懭雽懭肽炒鎯卧炒鎯卧獢?shù)據(jù)的寄存器數(shù)據(jù)的寄存器； I/OInput/Output equipment，輸輸 入入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備，為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱，為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱， 用于計算機用于計算機內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送； MIPSMillion Instruction Per Second，每秒執(zhí)行百萬條指令數(shù)每秒執(zhí)行百萬條指令數(shù)，為計算，為計算 機運算速度指標的一種機運算速度指標的一種計量單位計量單位； CPICycle Per Instruction，執(zhí)行

5、執(zhí)行 一條指令所需時鐘周期數(shù)一條指令所需時鐘周期數(shù)，計算機運算速度，計算機運算速度 指標指標計量單位計量單位之一；之一； FLOPSFloating Point Operation Per Second，每秒浮點運算次數(shù)每秒浮點運算次數(shù)，計算機運，計算機運 算速度算速度計量單位計量單位之一。之一。 11. 指令和數(shù)據(jù)指令和數(shù)據(jù)都存于存儲器中都存于存儲器中,計算機計算機 如何如何區(qū)分區(qū)分它們？它們？ 解：計算機硬件主要解：計算機硬件主要通過不同的時間通過不同的時間 段段來區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，即：來區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，即：取指周期取指周期（或取（或取 指微程序）取出的既為指令，指微程序）取出的既為指令，執(zhí)

6、行周期執(zhí)行周期（或（或 相應(yīng)微程序）取出的既為數(shù)據(jù)。相應(yīng)微程序）取出的既為數(shù)據(jù)。 另外也可另外也可通過地址來源區(qū)分通過地址來源區(qū)分，從，從PC指指 出的存儲單元取出的是指令，由出的存儲單元取出的是指令，由指令地址碼指令地址碼 部分提供操作數(shù)地址。部分提供操作數(shù)地址。 第第2章章 計算機的發(fā)計算機的發(fā) 展及應(yīng)用展及應(yīng)用 3.什么是摩爾定律？該定律是否永遠生效？什么是摩爾定律？該定律是否永遠生效？ 為什么？為什么？ 解：解：英特爾的創(chuàng)始人英特爾的創(chuàng)始人Gordon Moore提出提出微芯片集微芯片集 成晶體管的數(shù)目每成晶體管的數(shù)目每3年將翻兩番的規(guī)律年將翻兩番的規(guī)律，被人們稱為，被人們稱為 Moo

7、re（摩爾）定律（摩爾）定律。 該定律不會永遠生效該定律不會永遠生效。因為、。因為、 1、硅芯片的集成度受其物理極限的制約，不可能無、硅芯片的集成度受其物理極限的制約，不可能無 止境的提高。當(dāng)集成電路的線寬達到單分子大小的物理止境的提高。當(dāng)集成電路的線寬達到單分子大小的物理 極限時，意味著硅芯片的集成度已經(jīng)到了窮途末路的境極限時，意味著硅芯片的集成度已經(jīng)到了窮途末路的境 地。地。 2、由于硅芯片的集成度的提高，其制作成本也在不、由于硅芯片的集成度的提高，其制作成本也在不 斷的提高。斷的提高。 3、隨著硅芯片的集成度的提高，微處理器內(nèi)部的功、隨著硅芯片的集成度的提高，微處理器內(nèi)部的功 耗、散熱、

8、線延遲等一系列的問題難以解決。耗、散熱、線延遲等一系列的問題難以解決。 系系 統(tǒng)統(tǒng) 總總 線線 4. 為什么要設(shè)置為什么要設(shè)置總線判優(yōu)控制總線判優(yōu)控制？常見的集中？常見的集中 式總線控制有式總線控制有幾種幾種？各有何？各有何特點特點？哪種方式響應(yīng)時？哪種方式響應(yīng)時 間間最快最快？哪種方式對電路故障？哪種方式對電路故障最敏感最敏感？ 解：總線判優(yōu)控制解：總線判優(yōu)控制解決多個部件同時申請總解決多個部件同時申請總 線時的使用權(quán)分配問題線時的使用權(quán)分配問題； 常見的集中式總線控制有常見的集中式總線控制有三種三種： 鏈式查詢、計數(shù)器查詢、獨立請求；鏈式查詢、計數(shù)器查詢、獨立請求； 特點：特點：鏈式查詢方

9、式連線簡單，易于擴充，鏈式查詢方式連線簡單，易于擴充， 對電路故障最敏感對電路故障最敏感；計數(shù)器查詢方式；計數(shù)器查詢方式優(yōu)先級設(shè)置較優(yōu)先級設(shè)置較 靈活靈活，對故障不敏感，連線及控制過程較復(fù)雜；獨，對故障不敏感，連線及控制過程較復(fù)雜；獨 立請求方式立請求方式判優(yōu)速度最快判優(yōu)速度最快，但硬件器件用量大，連，但硬件器件用量大，連 線多，成本較高。線多，成本較高。 14. 設(shè)總線的時鐘頻率為設(shè)總線的時鐘頻率為8MHz，一個一個 總線周期等于總線周期等于一個一個時鐘周期。如果一個總線時鐘周期。如果一個總線 周期中并行傳送周期中并行傳送16位位數(shù)據(jù)，試問數(shù)據(jù)，試問總線的帶寬總線的帶寬 是多少？是多少？ 解

10、：解： 總線寬度總線寬度 = 16位位/8 =2B 總線帶寬總線帶寬 = 8MHz2B =16MB/s 15. 在一個在一個32位位的總線系統(tǒng)中，總線的時鐘頻的總線系統(tǒng)中，總線的時鐘頻 率為率為66MHz，假設(shè)總線最短傳輸周期為，假設(shè)總線最短傳輸周期為4個個時鐘周期，時鐘周期， 試計算總線的試計算總線的最大數(shù)據(jù)傳輸率最大數(shù)據(jù)傳輸率。若想。若想提高提高數(shù)據(jù)傳輸率，數(shù)據(jù)傳輸率， 可采取什么可采取什么措施措施？ 解法解法1： 總線寬度總線寬度 =32位位/8 =4B 時鐘周期時鐘周期 =1/ 66MHz =0.015s 總線最短傳輸周期總線最短傳輸周期 =0.015s4 =0.06s 總線最大數(shù)據(jù)傳輸率總線最大數(shù)據(jù)傳輸率 = 4B/0.06s =66.67MB/s 解法解法2： 總線工作頻