【正文】 碼。（3）水平型微指令的微指令字長，微程序短；垂直型微指令字短，微程序長。216。因此，近年來在某些超高速新型計算機結(jié)構(gòu)中，又選用了硬布線控制器，或與微程序控制器混合使用216。所以，復(fù)雜指令集的計算機一般都采用微程序同樣的半導(dǎo)體工藝的水平下，微程序控制的速度要比硬布線控制低。 控制器的控制方式：同步控制方式；異步控制方式；聯(lián)合控制方式； 人工控制216。2．CPU可以直接訪問主存，而不能直接訪問輔存。4．動態(tài)RAM和靜態(tài)RAM都是易失性半導(dǎo)體存儲器。6．引入虛擬存儲器的目的是為了加快輔存的存取速度。多體交叉存儲器主要是為了提高存取速度，增加帶寬。 答：正確。 B) 硬件實現(xiàn)的 C）軟件硬件結(jié)合實現(xiàn)的 A、Cache與寄存器組 B、Cache與輔存C、主存與輔存 D、高速緩沖存儲器與外存計算機的外圍設(shè)備是指（D　）A 輸入輸出設(shè)備 B) 觸摸屏 C）由色塊組成 C）4M種 A．半導(dǎo)體存儲器 B．光盤存儲器 C．磁帶存儲器 D．硬盤存儲器4．下列部件（設(shè)備）中，存取速度最快的是 B 。A．地址指定方式 B．堆棧存取方式C．內(nèi)容指定方式 D．地址指定與堆棧存取方式結(jié)合8．某SRAM芯片，其容量為1K8位，加上電源端和接地端后，該芯片的引出線的最少數(shù)目應(yīng)為 D 。A．全相聯(lián)映射 B．直接映射 C．組相聯(lián)映射 D．混合映射二、填空題多級層次存儲結(jié)構(gòu)的存儲器件有：　主存儲器　　　　、　緩沖存儲器　　　　　、　輔助存儲器　　　　　。直接映像 三種。按工作方式可分為（）打印機。答：主存、CACHE、外存、I/O設(shè)備。4．廣泛使用的 和 都是半導(dǎo)體 存儲器。5．閃速存儲器能提供高性能、低功耗、高可靠性以及 能力，為現(xiàn)有的 體系結(jié)構(gòu)帶來巨大變化，因此作為 用于便攜式電腦中。7．虛擬存儲器指的是 層次，它給用戶提供了一個比實際 空間大得多的 。9．溫徹斯特硬盤的特點是 、 和 。三、簡答題 （不算CPU中的寄存器級）存儲系統(tǒng)一般由哪三級組成？請分別簡述各層存儲器的作用（存放什么內(nèi)容）及對速度、容量的要求。（1）虛頁號為0000，查表得物理頁號01，故物理地址為01 111100。頁式存儲器的邏輯地址由頁號和頁內(nèi)地址兩部分組成，若頁面大小為4KB，地址轉(zhuǎn)換過程如圖所示，圖中邏輯地址8644用十進制表示，經(jīng)頁表轉(zhuǎn)換后，該邏輯地址的物理地址（十進制）是多少？提示：把邏輯地址轉(zhuǎn)換成二進制來做。 某計算機系統(tǒng)的內(nèi)存由Cache和主存構(gòu)成，Cache的存取周期為45ns，主存的存取周期為200ns。速度快、容量小、每位的價格高。? 存儲系統(tǒng)的定義：兩個或兩個以上速度、容量和價格各不相同的存儲器用硬件、軟件、或軟件與硬件相結(jié)合的方法連接起來成為一個系統(tǒng)，這就是存儲系統(tǒng)。? Cache高速緩沖存儲器，它在高速的CPU與慢速的RAM(主存MM)起緩沖的作用。塊長：塊的大小B（=2^b），即塊內(nèi)字節(jié)數(shù).ache的讀工作原理? 當(dāng)CPU發(fā)出讀請求時，將主存地址m位（或m位中的一部分）與cache某塊的標(biāo)記相比較，根據(jù)其比較結(jié)果是否相等而區(qū)分出兩種情況： ①當(dāng)比較結(jié)果相等時，直接訪問cache，與主存無關(guān)。命中率指CPU所要訪問的信息在cache中的比率，而將所要訪問的信息不在cache中的比率稱為“失效率”。 地址映像 應(yīng)用某種函數(shù)把主存地址映像到cache，稱作地址映像。主存的任一塊只能映像到cache的固定塊中。命中率低、命中時間短。它允許主存中的任一塊可裝入到cache中的任一塊的位置上，也允許從確實已被占滿的cache存儲器中替換出任何一個舊字塊。主存地址:區(qū)號+組號+組內(nèi)塊號+塊內(nèi)地址Cache地址:組號+組內(nèi)塊號+塊內(nèi)地址216。 先進先出算法（FIFO）：即按進入cache的先后決定淘汰順序。 主存地址和Cache地址的計算：主存地址位數(shù)A由主存容量N決定，A=log2NCache地址位數(shù)B由Cache容量H決定，B=log2H如主存按Cache容量分區(qū)則區(qū)號位數(shù)=主存地址位數(shù)Cache地址位數(shù)主存塊、 Cache塊大小相同，塊內(nèi)地址位數(shù)M取決于塊容量Q ，M=log2Q216?！?通過段表把虛擬地址變換成實存地址 頁式虛擬存儲器（重點）在頁式虛擬存儲器中, 把虛存空間和實存空間劃分為等長的頁, 稱為虛頁和實頁, 每頁長度是2的整數(shù)冪, 通常為512或幾KB。存儲管理軟件根據(jù)主存的運行情況,自動為每個程序建立一張頁表, 存放在主存的特定區(qū)。 頁式管理的地址變換：虛存地址到主存實地址的變換是由放在主存中的頁表來實現(xiàn)。虛存地址分為兩個字段：高位字段為邏輯頁號，低位字段為頁內(nèi)地址。求: 某指令地址（虛地址）變換后的主存實地址。虛頁號字段3210=22位頁表長度2^22=4M行（虛頁數(shù)量）。知識點：在虛擬存儲器中有三個地址空間，一是虛擬地址空間，也稱虛存空間或虛擬存儲器空間，它是應(yīng)用程序員用來編寫程序的地址空間，這個地址空間非常大。而地址變換則是在程序被裝入主存儲器之后，在實際運行時，把多用戶虛地址變換成主存實地址（內(nèi)部地址變換）或磁盤存儲器地址（外部地址變換）。慢表是一個全表，快表只是慢表的一個副本，而且只存放了慢表中很少的一部分。第十章習(xí)題課（第一次）一、判斷題1．所有的數(shù)據(jù)傳送方式都必須由CPU控制實現(xiàn)。T5．中斷方式一般適合于隨機出現(xiàn)的服務(wù)。T二、選擇題1．主機、外設(shè)不能并行工作的方式 A 。A．中斷觸發(fā)器 B．中斷允許觸發(fā)器C．中斷屏蔽觸發(fā)器 D．中斷禁止觸發(fā)器7．有關(guān)中斷的論述不正確的是 A 。2．輸入輸出設(shè)備尋址方式有 統(tǒng)一編址 和 獨立編址 。9．在中斷服務(wù)中，開中斷的目的是允許 響應(yīng)更高級別的中斷 。 11．接口收到中斷響應(yīng)信號INTA后，將 中斷向量 傳送給CPU。在統(tǒng)一編址方式下，ＣＰＵ用　訪問內(nèi)存相同方式與Ｉ／Ｏ設(shè)備交換數(shù)據(jù)。1　 A1，A2，A3，A4，A52　 A4，A5，A3，A2，A1216。主機以外的大部分硬設(shè)備都稱為外部設(shè)備或外圍設(shè)備，簡稱外設(shè)。接口要完成數(shù)據(jù)格式的串一并變換。10） 為提高cpu的工作效率和使cpu和外設(shè)并行工作，可采用中斷傳送方式。 中斷分類：1）硬件中斷與軟中斷由硬件請求信號引發(fā)中斷；由軟中斷指令引發(fā)中斷2）外中斷與內(nèi)中斷外中斷是由處理機外部引起的中斷(如設(shè)備中斷等) 。 中斷字（中斷碼） 每個中斷源有一個中斷觸發(fā)器，全機的多個中斷觸發(fā)器構(gòu)成中斷寄存器，其內(nèi)容稱為中斷字或中斷碼216。216。 一旦CPU響應(yīng)中斷的條件得到滿足, 即開始響應(yīng)中斷, 轉(zhuǎn)入響應(yīng)中斷周期。該地址稱為斷點。 中斷向量表：存放中斷向量的表（一段存儲區(qū)）216。答：通道是通過執(zhí)行通道指令來實現(xiàn)輸入/輸出的；DMA是由DMA控制器在獲得總線控制權(quán)后，直接在內(nèi)存與外設(shè)之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的；中斷是通過CPU在響應(yīng)中斷時，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行輸入/輸出指令來完成輸入/輸出的。 多重中斷是指在處理某一個中斷過程又發(fā)生了新的中斷，從而中斷該服務(wù)程序的執(zhí)行，又轉(zhuǎn)去進行新的中斷處理。216。 216。CPU響應(yīng)中斷的條件是:●中斷源有中斷請求；●CPU允許接收中斷請求(處于開中斷)；●通常一條指令執(zhí)行過程不能響應(yīng)中斷，只有特殊的長指令才允許被中斷。 中斷屏蔽 產(chǎn)生中斷請求后，用程序方式有選擇地封鎖部分中斷，而允許其余部分中斷仍得到響應(yīng)216。 中斷控制過程的實質(zhì):是執(zhí)行一段與中斷源相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序。(5)實現(xiàn)應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)的聯(lián)系12） 引起CPU中斷的事件——中斷源中斷源的分類：中斷由中斷源發(fā)出。（了解）程序中斷傳送方式（重點）8） CPU執(zhí)行程序時，由于發(fā)生了某種隨機的事件(外部或內(nèi)部)，引起CPU暫時中斷正在運行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段特殊的服務(wù)程序(稱為中斷服務(wù)程序或中斷處理程序)，以處理該事件，該事件處理完后又返回被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行，這一過程稱為中斷。并行接口:設(shè)備和接口是將一個字節(jié)(或字)的所有位同時傳送。表(a)中各級中斷程序的屏蔽位應(yīng)如何設(shè)置(設(shè)“0”為允許，“1”為屏蔽)?解：（1）中斷程序的屏蔽位設(shè)置見表（2）請按圖所示時間軸給出的設(shè)備中斷請求時刻，畫出CPU執(zhí)行程序的軌跡。四、綜合題有5個中斷源A1，A2，A3，A4，A5，它們的中斷排隊電路優(yōu)先級從高到低分別是1級、2級、3級、4級、5級，這些中斷源的中斷排隊電路優(yōu)先級、響應(yīng)中斷后正常情況下的中斷屏蔽碼和改變后的中斷屏蔽碼如下表所示，其中“1”表示該中斷源被屏蔽，“0”表示該中斷源不被屏蔽。14．CPU響應(yīng)中斷時，必須先保護當(dāng)前程序的斷點狀態(tài)，然后才能執(zhí)行中斷服務(wù)程序，這里的斷點狀態(tài)是指 返回的地址和當(dāng)前寄存器的內(nèi)容 。 。禁止CPU響應(yīng)中斷 4．內(nèi)部中斷是由 CPU某些內(nèi)部因素 引起的，如運算溢出等。A．一條指令執(zhí)行結(jié)束 B．機器內(nèi)部發(fā)生故障 C．一次I/O操作開始 D．一次DMA操作開始15．在微機系統(tǒng)中，外設(shè)通過 A 與主板的系統(tǒng)總線相連接。A．一個具體地址只能對應(yīng)輸入輸出設(shè)備B．一個具體地址只能對應(yīng)內(nèi)存單元C．一個具體地址既可對應(yīng)輸入輸出設(shè)備，也可對應(yīng)內(nèi)存單元D．只對應(yīng)內(nèi)存單元或只對應(yīng)I/O設(shè)備3．在關(guān)中斷狀態(tài)，不可響應(yīng)的中斷是 C 。T7．CPU在響應(yīng)中斷后可立即響應(yīng)更高優(yōu)先級的中斷請求（不考慮中斷優(yōu)先級的動態(tài)分配）。T3．一旦中斷請求出現(xiàn)，CPU立即停止當(dāng)前指令的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去受理中斷請求。與虛擬存儲器和Cache存儲器類似。根據(jù)這一特點，可以把經(jīng)常訪問的頁面地址存放在一個小容量的高速存儲器中，稱為快表，當(dāng)快表中查不到時，再從存放在主存儲器中的頁表中查找實頁號。與這三個地址空間相對應(yīng)，有三種地址，即虛擬地址（虛存地址、虛地址）、主存地址（主存實地址、主存物理地址、主存儲器地址）和磁盤存儲器地址（磁盤地址、輔存地址）。段式虛擬存儲器的優(yōu)點:因段的分界與程序的自然分界相對應(yīng), 故具有邏輯獨立性, 易于程序的編譯、管理、修改和保護, 也便于多道程序共享。例題：一個有32位程序地址空間，頁面容量為1KB，主存容量為8MB的存儲系統(tǒng)，采用頁式管理。 兩者的頁面大小一樣，頁內(nèi)地址是相等的。用主存頁面地址作為實（主）存地址的高字段，與虛存地址的頁內(nèi)地址字段相拼接，就產(chǎn)生了完整的實存地址，用來訪問主存。每一虛頁的使用情況占用一個存儲字, 叫頁表信息字。信息往內(nèi)存調(diào)入以頁為單位的, 所以實地址與虛地址間的頁內(nèi)地址相同。若已調(diào)入主存, 則從段表中讀出該段在主存中的起始地址, 與段內(nèi)地址(偏移量)相加, 得到對應(yīng)的主存實地址。近期最少使用算法（LRU）：選擇“近期最少使用”塊作為調(diào)出塊，這種算法能比較正確反映程序的局部性，因為當(dāng)前最少使用的塊一般來說也是未來最少被訪問的塊。只有在全相聯(lián)和組相聯(lián)映射時，才使用替換算法，直接映射時，不需要替換算法。缺點：地址變換機構(gòu)復(fù)雜，成本高特點:主存中的任一塊可調(diào)入cache的任一塊位置,兩者的地址轉(zhuǎn)換簡化為塊號的轉(zhuǎn)換（3） 組相聯(lián)映像：組相聯(lián)映像方式是直接映像和全相聯(lián)映像方式的一種折衷方案。缺點：不靈活，塊沖突率高，空間利用率低。直接映象法:主存塊映象到Cache中指定的塊。 基本地址映像方式：直接映像、全相聯(lián)映像和組相聯(lián)映像 地址映像前提:1）cache 容量小于主存容量2）cache 和主存都被分成若干個塊3）每塊由若干個字節(jié)組成，大小相等4）主存和cache 數(shù)據(jù)交換以塊為單位。已知在一段給定的時間內(nèi)，CPU共訪問內(nèi)存4500次，其中340次訪問主存，求：（1）Cache的命中率是多少？（2） CPU訪問內(nèi)存的平均訪問時間TA是多少？解：⑴ 命中率H＝（4500－340）/ 4500＝。? cache的容量和塊的大小是影響cache的效率的重要因素。? 命中（hit）:cpu發(fā)出訪存請求時，訪問內(nèi)容已在cache中。用存儲系統(tǒng)來實現(xiàn).? 三級存儲體系結(jié)構(gòu)：三級存儲系統(tǒng)：主存、輔存、緩存兩個層次：主存－輔存層次、主存－緩存層次一般來說： “Cache－主存”層次：彌補主存速度的不足 “主存－輔存” 層次：彌補主存容量的不足CACHE它是位于CPU和主存之間的一個容量較小的存儲器