計算機組成原理知識點總結(jié)材料——詳細版

1、計算機組成原理2009年12月期末考試復(fù)習大綱第一章1.計算機軟件的分類。P11計算機軟件一般分為兩大類：一類叫系統(tǒng)程序，一類叫應(yīng)用程序。2源程序轉(zhuǎn)換到目標程序的方法。P12源程序是用算法語言編寫的程序。目標程序（目的程序）是用機器語言書寫的程序。源程序轉(zhuǎn)換到目標程序的方法一種是通過編譯程序把源程序翻譯成目的程序，另一種是通過解釋程序解釋執(zhí)行。3怎樣理解軟件和硬件的邏輯等價性。P14因為任何操作可以有軟件來實現(xiàn)，也可以由硬件來實現(xiàn)；任何指令的執(zhí)行可以由硬件完成，也可以由軟件來完成。對于某一機器功能采用硬件方案還是軟件方案，取決于器件價格，速度，可靠性，存儲容量等因素。因此，軟件和硬件之間具有邏

2、輯等價性。第二章1定點數(shù)和浮點數(shù)的表示方法。P16定點數(shù)通常為純小數(shù)或純整數(shù)。X=XnXn-l.X1X0Xn為符號位，0表示正數(shù)，1表示負數(shù)。其余位數(shù)代表它的量值。純小數(shù)表示范圍0mX|W1-2-n純整數(shù)表示范圍0W|XE2n-1浮點數(shù)：一個十進制浮點數(shù)N=10e.M。一個任意進制浮點數(shù)N=REM其中M稱為浮點數(shù)的尾數(shù)，是一個純小數(shù)。E稱為浮點數(shù)的指數(shù)，是一個整數(shù)。比例因子的基數(shù)R=2對二進制計數(shù)的機器是一個常數(shù)。做題時請注意題目的要求是否是采用IEEE754標準來表示的浮點數(shù)。S8M置位浮點數(shù)313023220SM碼位浮點數(shù)63'625251032位浮點數(shù)S(31)E(30-23)M

3、(22-0)64位浮點數(shù)S(63)E(62-52)M(51-0)S是浮點數(shù)的符號位0正1負。E是階碼，采用移碼方法來表示正負指數(shù)。M為尾數(shù)。P18P18例1若浮點數(shù)x心754標準存儲格式為(41360000)伸求瓦浮點數(shù)的丨進制數(shù)值口解:將16進制數(shù)展開后,可得二制數(shù)格式為01000001001101100000000000000000S階碼(8位)用數(shù)(23位)指數(shù)滬階(iJ1-127=10000010-01111111=00000011=(3)10包括隱藏位1的尾數(shù)1,M=t01101100000000000000000-1,011011十是有x=(-1)SX1.MX2e=+(1,0110

4、11JX23=+1011.01>(11.375)10例2將數(shù)辺,59375制$換成754標笊的32位汛毎數(shù)的二進制存儲格式.解:首先分別將幣數(shù)利分數(shù)部分轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)：20,59375=10100,10011然后移動小數(shù)點使其在第九2位之間10100.10011=1.01000011X24e=4是得到:S0E-4127131,M=010010011愎麻得到32位浮點數(shù)的二進制存儲格式如:01OCOOD110100100110000c-0c0000000=(41A4CC00)2數(shù)據(jù)的原碼、反碼和補碼之間的轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)零的三種機器碼的表示方法。P21個正整數(shù)，當用原碼、反碼、補碼表示時，符號位

5、都固定為0用二進制表示的數(shù)位值都相同，既三種表示方法完全一樣。一個負整數(shù)，當用原碼、反碼、補碼表示時，符號位都固定為1,用二進制表示的數(shù)位值都不相同，表示方法。1原碼符號位為1不變，整數(shù)的每一位二進制數(shù)位求反得到反碼；2反碼符號位為1不變，反碼數(shù)值位最低位加1,得到補碼。例：x=(+122)10=(+1111010)原碼、反碼、補碼均為01111010Y=(-122)10=(-1111O1O)原碼11111010、反碼10000101、補碼10000110+0原碼00000000、反碼00000000、補碼00000000-0原碼10000000、反碼11111111、補碼100000003定

6、點數(shù)和浮點數(shù)的加、減法運算：公式的運用、溢出的判斷。P63已知x和y,用變形補碼計算x+y，同時指出結(jié)果是否溢出。(1)x=11011y=00011(2)x=11011y=-10101(3)x=-10110y=-00001標準文案5.(1J用變形補碼進行計弘splO11011y補丸0000112)區(qū)補HJOUOL01011(3)xH-HUI010yPl-U1111兇補=0011011y補二+0000011x+y補OCUIIG結(jié)果沒有溢山，y=U110xtb=0011011)¥】補=+1101011x+ylh=(M00110艄果沒冇溢出.x-y-OQl10X?b=1101010y補=+

7、1111L11x+y=1101001姑果沒有浴出，x+ylOlll已知x和y,用變形補碼計算x-y,同時指出結(jié)果是否溢出。(1)x=11011y=-lllll(2)x=10111y=11011(3)x=11011y=-100116.0-刃補=xj>F4E-yJlh1<L)x»b0011011ryPkOOllUl(2)m=QOlOlllPyIL00101(S)血補=0011011卜刃補=00100110013011兇*卜=W101LJ(xj+b=00nonL刃補=十憂LIUL補=+El00101卜刃補-+001Q0H懐釗補=011L0I011moojx-ylTb-01OHI

8、O結(jié)來有臣港出*Jt-y-lioio姑果辿仃詢乩K-y-OtiIOO結(jié)果fl'正褂HnX-尸10010P63設(shè)階碼3位，尾數(shù)6位，按浮點運算方法，完成下列取值的x+y,x-y運算.(2)x=2-101*(-0.010110)y=2-100*(0.010110)9.(2j(x=21M*(-0.010110),y-2lw*0.010I10x i?=1I01L-0.010110ys=11100A010110Ex-Ey=11011+00100=11111xff=11100,1410101(0)x+y11.110101+00.01011000,001011規(guī)格化處理：0.101100階碼1101

9、0x+yO.lOHOO*：-6x-y11.110101+11.101010ILO11111規(guī)格化處理：1.011111階碼11100x_y=，OJ00001*2P29溢出的判斷：第一種方法是采用雙符號位法(變形補碼)任何正數(shù)，兩個符號位都是“0”，任何負數(shù)，兩個符號位都是“1”，如果兩個數(shù)相加后，其結(jié)果的符號位出現(xiàn)“01”或“10”兩種組合時，表示發(fā)生溢出。最高符號位永遠表示結(jié)果的正確符號。第二種方法是采用單符號位法。P304運算器可以執(zhí)行哪些運算？算術(shù)運算：加法，減法運算，乘法，除法運算。邏輯運算：邏輯與，或，非運算等。5數(shù)據(jù)的不同進制表示。P18一、二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)由二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十

10、進制數(shù)的基本做法是，把二進制數(shù)首先寫成加權(quán)系數(shù)展開式，然后按十進制加法規(guī)則求和。這種做法稱為”按權(quán)相加”法。二、十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)時，由于整數(shù)和小數(shù)的轉(zhuǎn)換方法不同，所以先將十進制數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換后，再加以合并。1.十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制整數(shù)十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制整數(shù)采用"除2取余，逆序排列，法。具體做法是：用2去除十進制整數(shù)，可以得到一個商和余數(shù)；再用2去除商，又會得到一個商和余數(shù)，如此進行，直到商為零時為止，然后把先得到的余數(shù)作為二進制數(shù)的低位有效位，后得到的余數(shù)作為二進制數(shù)的高位有效位，依次排列起來。2十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制小數(shù)十進制小數(shù)轉(zhuǎn)

11、換成二進制小數(shù)采用"乘2取整，順序排列"法。具體做法是：用2乘十進制小數(shù),可以得到積，將積的整數(shù)部分取出，再用2乘余下的小數(shù)部分，又得到一個積，再將積的整數(shù)部分取出，如此進行，直到積中的小數(shù)部分為零，或者達到所要求的精度為止。然后把取出的整數(shù)部分按順序排列起來，先取的整數(shù)作為二進制小數(shù)的高位有效位，后取的整數(shù)作為低位有效位。三、二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)三位二進制數(shù)，得一位八進制數(shù)。101010011=(101)5(010)2(011)3=523四、八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)一位八進制數(shù)，得三位二進制數(shù)。523=(101)5(010)2(011)3=1010011五、二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成

12、十六進制數(shù)四位二進制數(shù)，得一位十六進制數(shù)。1101000101100=(1010)A(0010)2(1100)C=A2C六、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)一位十六進制數(shù)，得四位二進制數(shù)。A2C=(1010)A(0010)2(1100)C=1101000101100十進制整數(shù)轉(zhuǎn)二進制整數(shù)：除2取余用2輾轉(zhuǎn)相除至結(jié)果為1將余數(shù)和最后的1從下向上倒序?qū)懢褪墙Y(jié)果例如302302/2=151余0151/2=75余175/2=37余137/2=18余118/2=9余09/2=4余14/2=2余02/2=1余0故二進制為100101110二進制轉(zhuǎn)十進制從最后一位開始算，依次列為第0、1、2.位第n位的數(shù)(0或1)

13、乘以2的n次方得到的結(jié)果相加就是答案例如:01101011.轉(zhuǎn)十進制：第0位:1乘2的0次方=11乘2的1次方=20乘2的2次方=01乘2的3次方=80乘2的4次方=01乘2的5次方=321乘2的6次方=640乘2的7次方=0然后：1+2+0+8+0+32+64+0=107.二進制01101011=十進制107.第二早1主存的性能指標有哪些？存儲容量，存取時間，存儲周期，存儲器帶寬。存取時間，存儲周期，存儲器帶寬反映了主存的速度指標。2存儲器容量的擴充方法及應(yīng)用。P731字長位數(shù)擴展2字存儲容量擴展P1011.設(shè)有一個具有20位地址和32位字長的存儲器，問:（1）該存儲器能存儲多少個字節(jié)的信息

14、？（2）如果存儲器由512K*8位SRAM芯片組成，需要多少片？（3）需要多少位地址做芯片選擇？解：（1）220*32/8=222=4M字節(jié)(2) (1024K*32)/(512K*8)=2*4=8片(3) 1位5.要求用256K*16位SRAM芯片設(shè)計1024K*32位的存儲器。SRAM芯片有兩個控制端：當CS有效時，該片選中。當W/R=1時執(zhí)行讀操作，當W/R=O時執(zhí)行讀操作。解：需要（1024K*32）/（256K*16）=4*2=8片SRAM芯片，需要log2（1024K/256K）=2位地址做芯片選擇CS.256k*16256k*16256k*16256k*16255k*16CS25

15、5k*167cs2u6k*16255k*1677.某機器中，已知配有一個地址空間為0000H-3FFFH的ROM區(qū)域?，F(xiàn)在再用一個RAM芯片（8K*8）形成40K*16位的RAM區(qū)域，起始地址為6000H。假設(shè)RAM芯片有CS和WE信號控制端。CPU的地址總線為A15-A0,數(shù)據(jù)總線為D15-D0,控制信號為R/W（讀/寫），MREQ（訪存），要求：（1）畫出主存地址框圖。（2）畫出組成連接框圖。解：（1）需要（40K*16）/（8K*8）=5*2=10片SRAM芯片，log2（40K/8K）a2取3位地址做芯片選擇0000H4000H6000H8000HAOOOHCOOOHEOOOHROM8

16、K*88K*88K*88K*8(2)3雙端口存儲器和多體交叉存儲器的工作原理。P86雙端口存儲器采用空間并行技術(shù)，具有兩組相互獨立的控制電路，進行并行的獨立操作。多體交叉存儲器采用時間并行技術(shù)，具有多個相互獨立，容量相同的模塊，各模塊的讀寫過程采用流水線方式重疊進行。4.cache存儲器的原理、映射方式、寫回方式及相關(guān)的計算。P93CPU與cache之間的數(shù)據(jù)交換是以字為單位，而cache與主存之間的數(shù)據(jù)交換是以塊為單位。一個塊由若干字組成，是定長的。當CPU讀取主存中一個字時，便發(fā)出此字的內(nèi)存地址到cache和主存。此時cache控制邏輯依據(jù)地址判斷此字當前是否在cache中：若是，此字立即

17、傳送給CPU；若非，則用主存讀周期把此字從主存讀出送到CPU，與此同時，把含有這個字的整個數(shù)據(jù)塊從主存讀出送到cache中。P94映射方式1全相聯(lián)映射方式2直接映射方式3組相聯(lián)映射方式cache的數(shù)據(jù)塊大小稱為行，主存的數(shù)據(jù)塊大小稱為塊。行與塊是等長的。在全相聯(lián)映射方式中，將主存中一個塊的地址（塊號）與塊的內(nèi)容（字）一起存于cache的行中，其中塊地址存于cache行的標記部分中。這種帶全部塊地址一起保存的方法，可使主存的一個塊直接拷貝到cache中的任意一行上。直接映射方式：一個主存塊只能拷貝到cache的一個特定行位置上去。cache的行號i和主存的塊號j有如下函數(shù)關(guān)系:i=jmodm式中

18、m為cache中的總行數(shù)。在直接映射方式中,cache將s位的塊地址分成兩部分：r位作為cache的行地址，s-r位作為標記（tag）與塊數(shù)據(jù)一起保存在該行。i:/rcache2=64J>組相聯(lián)映射方式：將cache分成u組，每組v行。主存塊存放到哪個組是固定的，至于存到該組哪一行是靈活的，即有如下函數(shù)關(guān)系：m=u*v組號q=jmodu塊內(nèi)存地址中s位塊號劃分成兩部分：低序的d位（2d=u）用于表示cache組號，高序的s-d位作為標記（tag）與塊數(shù)據(jù)一起存于此組的某行中。cache標記（砂2*=256塊朋亍（塊）的？數(shù)和同町金相聯(lián)映射示意圖P99寫回方式1.寫回法2全寫法3寫一次法寫

19、回法：當CPU寫cache命中時，只修改cache的內(nèi)容，而不立即寫入主存；只有當此行被換出時才寫回主存。全寫法：當CPU寫cache命中時，cache與主存同時發(fā)生寫修改，因而較好地維護了cache與主存的內(nèi)容的一致性。寫一次法：寫命中與寫未命中的處理方法與寫回法基本相同，只是第一次寫命中時要同時寫入主存。P1029.CPU執(zhí)行一段程序時，cache完成存取的次數(shù)為2420次，主存完成存取的次數(shù)為80次，已知cache存儲周期為40ns，主存存儲周期為240ns，求cache/主存系統(tǒng)的效率和平均訪問時間。9.cache的命屮率24202420十80二0.968Tc40cgdie/主存系統(tǒng)效

20、率為E=*100%=*100%=86,2%6+(1-6)*0968平均訪問時間為=46.4nse0.862?第四章1指令的格式由哪兩部分組成，各部分的作用。P105由操作碼字段和地址碼字段組成。指令的操作碼表示該指令應(yīng)進行什么性質(zhì)的操作。指令的地址碼指明指令中所需操作數(shù)的地址。2根據(jù)操作碼，進行有關(guān)指令條數(shù)的計算。P1254.指令格式結(jié)構(gòu)如下所示，試分析指令格式及尋址方式特點。151074300P源寄存器.變址寄存器偏移量（16位）指令格式及尋址方式特點：（1）操作碼字段6位，可指定64種操作。第10到第7位留空。指令長度為32位，雙字長二地址指令，用于訪問存儲器。（2）RS型指令，一個操作數(shù)

21、在通用寄存器（共16個），另一個操作數(shù)在主存中。（3）有效地址可通過變址尋址求得，即有效地址等于變址寄存器（共16個）內(nèi)容加上位移量。3指令和數(shù)據(jù)的尋址方式。P112指令的尋址方式：1.順序?qū)ぶ贩绞?.跳躍尋址方式數(shù)據(jù)的尋址方式：1.隱含尋址2.立即尋址3.直接尋址4.間接尋址5.寄存器尋址6.寄存器間接尋址7偏移尋址8段尋址9堆棧尋址7.偏移尋址：相對尋址，基址尋址，變址尋址。指令U:卿尋址冊瞪含尋址奇“JSfll心寄存器落址他）備移尋址皿棧6）堆幢尋址P1257某計算機字長為32位，主存容量為54K字，采用單字長單地址指令，共有40條指令。試采用直接，立即，變址，相對四種尋址方式設(shè)計指令格

22、式。740條指令至少需要操作碼字段6位，腳以捌下的長度為藥位主存的輕劃為61K字*設(shè)才址模式（X）2仏格式如下：312e2524230OPXDX=00仃摟J址有效地址E二DX-O1立即孑址D字段為立即數(shù)X=I0變址尋址有效地址E士（RX）+DX=【1相対尋址有效地址E=（PC）+D苴中RX為變址寄存器32WPC為務(wù)序計數(shù)器（32位片在相對扌址時，位憨量D可出可負P12612.根據(jù)操作數(shù)所在位置，指出其尋址方式（填空）:（1）操作數(shù)在寄存器中，為（寄存器）尋址方式。（2）操作數(shù)地址在寄存器中，為（寄存器間接）尋址方式。（3）操作數(shù)在指令中，為（立即）尋址方式。（4）操作數(shù)地址（主存）在指令中，為

23、（直接）尋址方式。（5）操作數(shù)的地址，為某一寄存器內(nèi)容與位移量之和，可以是（相對，基址，變址）尋址方式。-J-*Vr.第五早1. CPU的功能和組成部分。P127CPU的功能：指令控制，操作控制，時間控制，數(shù)據(jù)加工。CPU的組成部分：運算器，cache，控制器。2. CPU中主要寄存器的作用。P129 指令寄存器（IR）程序計數(shù)器（PC）數(shù)據(jù)地址寄存器（AR）緩沖寄存器（DR通用寄存器（R0R3）狀態(tài)字寄存器（PSW） 指令寄存器（IR）用來保存當前正在執(zhí)行的一條指令。 程序計數(shù)器（PC）確定下一條指令的地址。 地址寄存器（AR）用來保存當前CPU所訪問的數(shù)據(jù)cache存儲器中單元的地址。 數(shù)

24、據(jù)緩沖寄存器（DR）作為ALU運算結(jié)果和通用寄存器之間信息傳送中時間上的緩沖；補償CPU和內(nèi)存，外圍設(shè)備之間在操作速度上的差別。 通用寄存器（r0-r3）當算術(shù)邏輯單元（ALU）執(zhí)行算術(shù)或邏輯運算時，為ALU提供一個工作區(qū)。 狀態(tài)字寄存器（PSW）保存由算術(shù)指令和邏輯指令運算或測試結(jié)果建立的各種條件代碼。3指令周期、機器周期、時鐘周期的定義及三者之間的關(guān)系。P130指令周期：CPU取出一條指令并執(zhí)行這條指令所需的時間。機器周期（CPU周期）：從內(nèi)存中讀取一個指令字的最短時間。時鐘周期（節(jié)拍脈沖或T周期）：把一個機器周期分為若干個相等的時間段，每一個時間段稱為一個時鐘周期。P131指令周期常常用

25、若干個CPU周期數(shù)來表示。一個CPU周期又包含若干個時鐘周期（節(jié)拍脈沖或T周期）。4用方框圖語言表示指令周期。開始P139圖5.14用方框圖語言表示指令周期P128ADR數(shù)據(jù)麹沖制右殆PSW|狀態(tài)字帝右盟£V>Z地址數(shù)塀570.-右J00/766/1077/+.-卻40X/數(shù)據(jù)/U片地址諾存寤數(shù)按ir地址息線cache指專ZPCC,G=1/時申發(fā)生器掾柞挖制魁-N/匸斗IX通往陽按口描令宙盤:幣V圖5.1CPU模型P139例4雙總線結(jié)構(gòu)機器的數(shù)據(jù)通路圖PQGAR*:卩JARPCr,.G.ARf1M->DRR/W=RMItURR/W二RDRIRDRQRDRIRDRGJKR.

26、-+YRi1R.XY+X-K,+,g*r術(shù)Y-XtR/ALUO廠|J3ALUO加法(b)減法注意微操作控制信號(右邊)P181參見上圖的數(shù)據(jù)通路，畫出取數(shù)指令“LAD(R3),R0”的指令周期流程圖，其含義是將(R3)為地址數(shù)存單元的內(nèi)容取至寄存器R0中，標出各微操作控制信號序列。5微命令、微操作、相容性微命令、相斥性微命令的概念。P145微命令：控制部件通過控制線向執(zhí)行部件發(fā)出的各種控制命令。微操作：執(zhí)行部件接受微命令后所進行的操作。相容性微命令：在同時或同一個CPU周期內(nèi)可以并行執(zhí)行的微操作。相斥性微命令：不能在同時或不能在同一個CPU周期內(nèi)并行執(zhí)行的微操作。6微指令與機器指令的關(guān)系。P1

27、501一條機器指令對應(yīng)一個微程序，這個微程序是有若干條微指令組成的。2指令與內(nèi)存儲器有關(guān)，微指令與控制存儲器有關(guān)。3條指令對應(yīng)一個指令周期，一條微指令對應(yīng)一個CPU周期。7流水線中的三種相關(guān)、三種數(shù)據(jù)相關(guān)的名稱與判斷。P164資源相關(guān)，數(shù)據(jù)相關(guān)，控制相關(guān)三種數(shù)據(jù)相關(guān)的名稱：寫后讀（RAW）讀后寫（WAR）寫后寫（WAW）P165(1)11ADDRl,R2,R3T2SUBRLRl.R5(2)13STOM(:*R311ADI)R3,R515ML1LR3,Rl,R216ADDR3,RLR5側(cè)-:(RD(R5)-SR4(R3)->hf(x)M（x）1存儲器單(R!)丁<R5）(RDX(R2

28、)-K3(RD-(R5)->R：3(R2)+(R3)->R1【例1】流水線中有三類數(shù)據(jù)相關(guān)沖矩嗎后讀（RAW）.駕（WAR）和關(guān)：寫后坷（WAW）柑關(guān)口判斷以下三組抬令徐存尤哪種糞型的數(shù)據(jù)相關(guān)爭ted絹描令屮，11指令運算納果壁寫入ri,然后在I?指令中讀ffil內(nèi)容"由于12指令進入流水線，變成12指令在口指令嗎入R1前就讀出R1內(nèi)容,發(fā)牛RMY札I關(guān)=第組指令中，13指令應(yīng)先讀川謂內(nèi)容斤存入存儲單元M（x）,然厲在14指令中將運算結(jié)果寫入R肌但由于14扌葉令進入流水線”變成14指令在13指令讀出祂內(nèi)容前就廚入R3,發(fā)生MR擁關(guān),第（3）組指令中,如果班指1令的加法運算

29、完成吋間早丁15】斤令的乘法運W-HJI'FU變成忻令疋在措令0j入囲而剳9入RZ導(dǎo)致鶴的內(nèi)容8.流水時空圖的畫法、吞吐率和加速比的計算。P18213.指令流水線有取址（IF）,譯碼（ID），執(zhí)行（EX）,訪存（MEM），寫回寄存器堆（WB）五個過程段，共有20條指令連續(xù)輸入此流水線。（1）畫出流水處理的時空圖，假設(shè)時鐘周期為100ns。(2) 求流水線的實際吞吐率(單位時間里執(zhí)行完畢的指令數(shù))。(3) 求流水線的加速比。Avy>.Vr.第八早1.總線帶寬的計算。P185【例1】3)某總線在個總線周期中并行傳送4個了節(jié)的數(shù)擁，假設(shè)-個總線周期等于一個總線時鐘周期，總線時鐘頻率為3

30、3MHz，總線帶寬是多少?(2) 如果一個總線周期中井彳傳送64位數(shù)據(jù)，總線時蝕頻拿升為66MHz,總線帶寬是多少？解：(D役總線帶寬用Dr衣小，總線時鐘周期用T=1O/j<7一個總線周期傳送的數(shù)據(jù)量用daZJ<?根據(jù)定義可得Dr=D/T=DX(1/T)=DXf=4BX33X106/s=132MB/S(2)64位=8BDr=DXf=8BX66X106/s=528IVIB/s2總線中信息的傳送方式有哪幾種，各有什么特點?P190串行傳送，并行傳送和分時傳送。串行傳送：只需要一條傳輸線，且采用脈沖傳送；需要指定位時間，傳送時低位在前，高位在后。并行傳送：信息有多少二進制位組成，就需要多

31、少條傳輸線，采用電位傳送；并行數(shù)據(jù)傳送比串行數(shù)據(jù)傳送快得多。分時傳送：一是采用總線復(fù)用方式，某個傳輸線上既傳送地址信息，又傳送數(shù)據(jù)信息。為此必須劃分時間片，以便在不同的時間間隔中完成傳送地址和傳送數(shù)據(jù)的任務(wù)。另一種概念是共享總線的部件分時使用總線。3串行方式下波特率的計算及波形圖的畫法。P193【例2】利用串行方式傳送字符（如圖），每秒鐘傳送的比特（et）位數(shù)常稱為波特率。假設(shè)數(shù)據(jù)傳送速率是120個字符/秒，每一個字符格式規(guī)定包含10個比特位（起始位、停止位、8個數(shù)據(jù)位），問傳送的波特率是多少？每個比特位占用的時間是多少？-建個數(shù)據(jù)位V12i34567S12起1?起止始芝解:波特率為:10位X

32、120/秒二1200波特每個比特位占用的時間Td是波特率的倒數(shù):Td=1/1200=0.833X10-3s=0.833ms4總線的仲裁方式有哪些？集中式仲裁下幾種方式各自的特點。集中式仲裁和分布式仲裁。集中式仲裁：P194（1）鏈式查詢方式：總線授權(quán)信號BG串行的從一個I/O接口傳送到下一個I/O接口。優(yōu)點：只用很少幾根線就能按一定優(yōu)先次序?qū)崿F(xiàn)總線仲裁，并且容易擴充。缺點：對詢問鏈的電路故障很敏感，優(yōu)先級固定，離總線仲裁器越近優(yōu)先級越高。（2）計數(shù)器定時查詢方式：如果計數(shù)從“0開始，則與鏈式查詢方式相同；如果計數(shù)從中止點開始，則每個設(shè)備使用總線的優(yōu)先級相等。（3）獨立請求方式：每一個共享總線的

33、設(shè)備均有一對總線請求線BR和總線授權(quán)線BG。優(yōu)點：響應(yīng)時間快，對優(yōu)先次序的確定相當靈活。5總線的定時有哪幾種？各自的特點。P196同步定時和異步定時。同步定時：采用公共時鐘，每個功能模塊什么時候發(fā)送或接收信息都由統(tǒng)一時鐘規(guī)定，同步定時具有較高的傳輸頻率。異步定時：不需要統(tǒng)一的公共時鐘信號，總線周期的長度是可變的，不把響應(yīng)時間強加到功能模塊上。允許快速和慢速的功能模塊都能連接到同一總線上。但增加了總線的復(fù)雜性和成本。第七章1外圍設(shè)備的作用和分類。P209除了CPU和主存外，計算機系統(tǒng)的每一部分都可作為一個外圍設(shè)備來看待。外圍設(shè)備的作用是在計算機和其他機器之間，以及計算機與用戶之間提供聯(lián)系。分類：

34、輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，外存設(shè)備，數(shù)據(jù)通信設(shè)備，過程控制設(shè)備。2磁盤存儲器的主要技術(shù)指標及相關(guān)計算。P2161英寸=25.4毫米磁盤存儲器的主要技術(shù)指標：存儲密度，存儲容量，平均存取時間，數(shù)據(jù)傳輸率。存儲密度分道密度，位密度和面密度。道密度是沿磁盤半徑方向單位長度上的磁道數(shù)，單位道/英寸。位密度是磁道單位長度上能記錄的二進制代碼位數(shù)，單位位/英寸。面密度是位密度和道密度的乘積，單位位/平方英寸。存儲容量是一個磁盤存儲器所能存儲的字節(jié)總數(shù)。平均存取時間:存取時間是指從發(fā)出讀寫命令后，磁頭從某一起始位置移動至新的記錄位置,到開始從盤片表面讀出或?qū)懭胄畔⒓由蟼魉蛿?shù)據(jù)所需要的時間。包括：找道時間，等待時間

35、和數(shù)據(jù)傳送時間。找道時間：將磁頭定位至所要求的磁道上所需的時間。等待時間：找道完成后至磁道上需要訪問的信息到達磁頭下的時間。數(shù)據(jù)傳送時間：磁頭讀取所訪問的信息所用的時間。數(shù)據(jù)傳輸率：磁盤存儲器在單位時間內(nèi)向主機傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。P217【例1】磁盤組右6片磁盤,每片有兩個記錄面,最上最F兩個面不用&存儲區(qū)域內(nèi)徑22crri.外徑33cm,道幣度為40Wcm,內(nèi)層位密度400Kr/cmt轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn)/分。問：(T)共有多少柱面?(2) 盤組總存儲容量是多少?(3) 數(shù)擁傳輸率多少？(4) 采用定長數(shù)據(jù)塊記錄格代直接尋址的最疽草位是什么？才址命令111如何表小血盤地址？(5) 如杲呆丈件

36、長度超過個磁道的容磺咸將它記錄件同一個存儲面上,還是記錄在同一個柱ml?解：仃效存儲區(qū)域日654仁5.5（cm）岡為道密度=40/cmt所以40X55=220辿即220個関柱而。內(nèi)層磁道周長為2nR=2X314X11=6908（cm）每道f,?AJk-'r=400<VcmX69.08cm=27632p=3454BftMfnfinaM=3454BX220=7598805械組總?cè)?il=759880BX10=7598800B磁盤數(shù)據(jù)傳輸率盼NN為毎條礴:通容hbN=3454Br為磁鹽轉(zhuǎn)M6000$i/60秒=100恂杪Dr=rN=100X3454B=345400B/s（4）漲川定氏數(shù)

37、加塊格1直接尋址的放小甲-位是個記錄塊（個扇帆h1個iC錄塊訂錄同篦字節(jié)數(shù)丨的信息，在定艮記錄的數(shù)據(jù)塊屮，瀟動頭融SW編址方式可用如卜格式：柱號<m）號盤面號/磁頭邛扇區(qū)號一4-20殲r16?.i.4位）,WW256個磁道8位每道仃代個扇區(qū)（4位）c如果某文件氏度超過-個磁逍的奔量，應(yīng)將它記處在同-個柱匕因為不盂耍亟祈找逍.數(shù)據(jù)瀆/篤速.度快。P2346.某雙面磁盤，每面有220道，已知磁盤轉(zhuǎn)速r=4000轉(zhuǎn)/分，數(shù)據(jù)傳輸率為185000B/S,求磁盤總?cè)萘俊＝猓好康来鎯α?185000B/s*60s/4000轉(zhuǎn)/分=2775B磁盤總?cè)萘?2775B*220*2=1221000B=1.1

38、6MBP23410.一臺活動頭磁盤機的盤片組共有20個可用的盤面，每個盤面直徑18英寸，可供記錄部分寬5英寸，已知道密度為100道/英寸，位密度為1000位/英寸（最內(nèi)道），并假定各磁道記錄的信息位數(shù)相同。試問：盤片組總?cè)萘渴嵌嗌僬孜?若要求數(shù)據(jù)傳輸率為1MB/s,磁盤機轉(zhuǎn)速每分鐘應(yīng)是多少轉(zhuǎn)?盤面內(nèi)徑=18/2-5=4英寸每盤面道數(shù)=5*100=500道每道存儲量=2*3.14*4*1000=25120b盤片組總?cè)萘?25120b*500*20=251.2兆位轉(zhuǎn)速r=（lMB/s*60s）/25120bal9108.3=19109轉(zhuǎn)）3.磁盤cache與主存cache的異同點。P218主存ca

39、che在CPU和主存之間，存取時間短，全用硬件來實現(xiàn)。磁盤cache在主存和磁盤之間，一次存取的數(shù)量大，數(shù)據(jù)集中，速度要求較主存的cache低，一般由硬件和軟件共從完成。4分辨率、灰度級、刷存、刷存帶寬的概念和有關(guān)計算。P224分辨率是指顯示器所能表示的像素個數(shù)?；叶燃壥侵负诎罪@示器中所顯示的像素點的亮暗差別，在彩色顯示器中則表現(xiàn)為顏色的不同。灰度級越多，圖像層次越清楚逼真。刷存（刷新存儲器）是指存儲一幀圖像信息的存儲器。存儲量M=r*C。分辨率r越高，顏色深度C越多，刷新存儲器容量越大。如分辨率為1024*1024,256級顏色深度的圖像，存儲容量M=1024*1024*8bit=1MB?！?/p>

40、例4】刷存的重要性能指標是它的帯寬食實際工作時顯示適配器的兒個功能部分要爭用刷存的佶寬。假定總帶寬的50%用于刷新屏幕，保i?i50%帶寬用于其他卜刷新功能訝（1）若顯示T作方式采用分W率為1024X76&顏色深度為：3氏幀頻（刷新速率）為72Hz,計笄刷存總帶寬應(yīng)為務(wù)少？為達到這樣高的刷力惜寬，應(yīng)采取何種技術(shù)措施?【解】（1）T刷新所需帯寬二分辨率X毎個像索點顏色潔度乂刷新速率二102IX768X3BX72/s=165888KB/s=162MB/s刷存總帶寬應(yīng)為162MB/sX100/50=321MB/s為達到這樣高的刷仔曲寬，町采川如下技術(shù)措施： 使用高速的DRAM芯片糾.成刷存:

41、 刷存采闿多體交或結(jié)構(gòu); 刷存至顯示控制器的內(nèi)部總線覽度山32位提高到64位，II至128位： 刷存采用雙端口存儲器緒構(gòu),將刷新端與更新端丨I分丿第八章1. CPU與外圍設(shè)備的信息交換方式有哪幾種，各自特點是什么？程序查詢方式，程序中斷方式，直接內(nèi)存訪問（DMA）方式，通道方式。程序查詢方式：數(shù)據(jù)在CPU和外圍設(shè)備之間的傳送完全靠計算機程序控制。優(yōu)點：CPU的操作和外圍設(shè)備的操作能夠同步，而且硬件結(jié)構(gòu)比較簡單。缺點：外圍設(shè)備動作很慢時將浪費CPU很多時間。程序中斷方式：當一個中斷發(fā)生時，CPU暫停它的現(xiàn)行程序，而轉(zhuǎn)向中斷處理程序程序。當中斷處理完畢后，CPU又返回到它原來的程序停止的地方繼續(xù)執(zhí)行。適用于隨機出現(xiàn)的服務(wù)，并且一旦提出要求，應(yīng)立即執(zhí)行。直接內(nèi)存訪問（DMA）方式：一種完全由硬件執(zhí)行I/O交換的工作方式。DMA控制器從CPU完全接管對總線的控制。數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過CPU，而直接在內(nèi)存和外圍設(shè)備之間進行，以高速傳送數(shù)據(jù)。優(yōu)點：數(shù)據(jù)傳輸速率很高，傳輸速率僅受到內(nèi)存訪問時間的限制。適用于內(nèi)存和高速外圍設(shè)備之間大批數(shù)據(jù)交換的場合。通道方式：通道是一個具有特殊功能的處理器，可以實現(xiàn)對外圍設(shè)備的統(tǒng)一管理和外圍設(shè)備與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送。2. 中斷處理過程中需注意的問