【文章內(nèi)容簡介】 存取周期為 30ns，主存的存取周期為 150ns，求 Cache 的命中率以及 Cache主存系統(tǒng)的平均訪問時間和效率，試問該系統(tǒng)的性能提高了多少倍？ 解： Cache被訪問命中率為： 4800/(4800+200)=24/25=96% 則 Cache主存 系統(tǒng)的平均訪 問時間為： ta=*30ns+()*150ns= Cache主存 系統(tǒng)的訪問效率為： e=tc/ta*100%=30/*100%=% 性能為原來的 150ns/=，即提高了 。 例 設(shè)相對尋址的轉(zhuǎn)移指令占 3 個字節(jié)，第一字節(jié)為操作碼，第二，三字節(jié)為相對位移量（補碼表示）。而且數(shù)據(jù)在存儲器中采用以低字節(jié)地址為字地址的存放方式。每當 CPU 從存儲器取出一個字節(jié)時，即自動完成（ PC） +1 PC。 （ 1） 若 PC 當前值為 240（十進制），要求轉(zhuǎn)移 到 290（十進制），則轉(zhuǎn)移指令的第二、三字節(jié)的機器代碼是什么？ （ 2） 若 PC 當前值為 240（十進制），要求轉(zhuǎn)移到 200（十進制），則轉(zhuǎn)移指令的第二、三字節(jié)的機器代碼是什么？ 解 :（ 1） PC 當前值為 240，該指令取出后 PC 值為 243，要求轉(zhuǎn)移到 290，即相對位移量為 290243=47，轉(zhuǎn)換成補碼為 2FH。由于數(shù)據(jù)在存儲器中采用以低字節(jié)地址為字地址的存放方式，故該轉(zhuǎn)移指令的第二字節(jié)為 2FH，第三字節(jié)為 00H。 （ 2） PC 當前值為 240，該指令取出后 PC 值為 243，要求轉(zhuǎn)移到 200，即相對位移量為 200243=43，轉(zhuǎn)換成補碼為 D5H。由于數(shù)據(jù)在存儲器中采用以低字節(jié)地址為字地址的存放方式，故該轉(zhuǎn)移指令的第二字節(jié)為 D5H，第三字節(jié)為 FFH。 例 ，其第一個字為操作碼喝尋址特征，第二個字為地址碼 5000H。假設(shè) PC 當前值為 2021H， SP 的內(nèi)容為 0100H，棧頂內(nèi)容為 2746H，存儲器按字節(jié)編址，而且進棧操作時執(zhí)行（ SP） △ P，后存入數(shù)據(jù)。試回答下列幾種情況下， PC、 SP及棧頂內(nèi)容各為多少？ （ 1） CALL 指令被讀取前。 （ 2） CALL 指令被執(zhí)行后。 （ 3） 子程序返回后。 解 CALL 指令被讀取前 ， PC=2021H， SP=0100H，棧頂內(nèi)容為 2746H。 （ 1） CALL 指令被執(zhí)行后，猶豫存儲器按字節(jié)編制， CALL 指令供占 4 個字節(jié)，故程序斷電 2021H進棧，此時 SP=（ SP） 2=00FEH，棧頂內(nèi)容為 2021H， PC 被更新為子程序入口地址5000H。 （ 2） 子程序返回后，程序斷點出棧， PC=2021H， SP 被修改為 0100H，棧頂內(nèi)容為 2746H。 某指令系統(tǒng)字長為 16 位，地址碼取 4 位，試提出一種方案，使該地址系統(tǒng)有 8條三地址指令、 16條二地址指令、 100條一地址指令。 解： OP A2 A1 A0 三 地址指令 8 條 0000 + 0 + 0 + 011 + 0110 + 01100 + 011000 4 0111 OP A1 A0 二地址指令 16 條 10000000 10001111 OP A0 一地址指令 100條 110000000000 110001100011 設(shè)指令字長為 16 位，采用擴展操作碼技術(shù)，每個操作碼的地址為 6位。如果定義了 13 條二地址指令，試問還可安排多少條一地址指令。 解：（ 243） *26=3*64=192條 某機指令字長 16 位，每個操作數(shù)的地址碼為 6 位，設(shè)操作碼長 度固定，指令分為零地址，一地址和二地址三種格式，若零地址指令有 M 種，以抵制指令有 N 種，則二地址指令最多有幾種？若操作碼位數(shù)可變，則二地址指令最多允許有幾種？ 解： 1）若采用定長操作碼時，二地址指令格式如下： OP（ 4 位） A1（ 6 位） A2（ 6 位） 設(shè)二地址指令有 K 種，則： K=24MN 當 M=1（最小值）， N=1（最小值）時，二地址指令最多有： Kmax=1611=14種 2）若采用變長操作碼時，二地址指令格式仍如 1）所示，但操作碼長度可隨地址碼的個數(shù)而變。此時， K= 24 （ N/26 + M/212 ）； 當（ N/26 + M/212 ） ?1 時（ N/26 + M/212 向上取整）， K 最大，則二地址指令最多有： Kmax=161=15種（只留一種編碼作擴展標志用。） A 的 CPU 主頻為 8MHz，機器周期為 4 個時鐘周期，且該機的平均指令執(zhí)行速度是 ，試求該機的平均指令周期和機器周期，每個指令周期中含幾個機器周期？如果機器 B 的 CPU主頻為 12MHz，且機器周期也含有 4個時鐘周期，試問 B 機的平均指令執(zhí)行速度為多少 MIPS? =8MHz T=1/8MHz= 機器周期 =4*T= 因為執(zhí)行速度為 所以平均指令周期 =1/= =1/f=1/12MHz=1/12us 機器指令 =4*T=1/3us 指令周期 =5*1/3=5/3us 平均指令執(zhí)行速度 1/(5/3)= 設(shè)某計算機的 CPU 主頻為 8MHz，每個機器周期平均含 2 個時鐘周期，每條指令平均有 4 個機器周期，試問該計算機的平均指令執(zhí)行速度為多少 MIPS?若 CPU 主頻不變 ，但每個機器周期平均含 4個時鐘周期，每條指令平均有 4個機器周期，試問 B機的平均指令執(zhí)行速度為多少 MIPS? =8MHz 平均指令執(zhí)行速度 1/(1/8M*2*4)=1MIPS =4*4*1/8=2us 執(zhí)行速度 =1/(1/8M*4*4)= 某 CPU 的主頻為 10MHz，若已知每個機器周期平均含有 4 個時鐘周期，該機的平均指令執(zhí)行速度為 1MIPS，試求該機的平均指令執(zhí)行速度為多少 MIPS?若 CUP 主頻不變，但每個機器周期平均含有 4個時鐘周期，每條指令平均有 4個機器周期，則該機 的平均指令執(zhí)行速度又是多少 MIPS？由此可得出什么結(jié)論 =1/1MIPS=1us T=1/f= T 機 =4*T= 因為 1us/= 所以每個指令包含 = 速度 =1/(**4)= = 所以 T 指 =1/ 因為 T 指 =4**T 所以 T=1/8us 所以 f=1/T=8MHz 三、 簡答 。 ○ 1計算機由運算器、存儲器 、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。 ○ ，并可按地址尋訪。 ○ 。 ○ ，操作碼用來表示操作的性質(zhì)，地址碼用來表示操作數(shù)在存儲器中的位置。 ○ ，指令在存儲器內(nèi)按順序存放。通常指令是順序執(zhí)行的，在特定條件下，可根據(jù)運算結(jié)果或根據(jù)設(shè)定的條件改變執(zhí)行順序。 ○ ，輸入輸出設(shè)備與存儲器間的數(shù)據(jù)傳說通過運算器完成。 ，軟件定義與分類。 計算機硬件主要技術(shù)指標：機器字長、存儲容量、運算速度、主頻等。 軟件定義：看不見摸不著，由人們事先編制的具有各類特殊功能的程序組成。 分類：系統(tǒng)軟件和應用軟件。 。 運算器：用來完成算術(shù)運算和邏輯運算，并將運算的中間結(jié)果暫存在運算器內(nèi)。 存儲器：用來存放數(shù)據(jù)和程序。 控制器：用來控制、指揮程序和數(shù)據(jù)的輸入、運行以及處理器運算結(jié)果 。 輸入設(shè)備：用來將人們熟悉的信息形式轉(zhuǎn)換為機器能識別的信息形式，常見的有鍵盤、鼠標等。 輸出設(shè)備：可將機器運算結(jié)果轉(zhuǎn)換為人們熟悉的信息形式，如打印機輸出，顯示器輸出等。 ，系統(tǒng)總線定義與分類方法。 總線 定義：總線是連接多個部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質(zhì)。 分類：片內(nèi)總線 系統(tǒng)總線 通信總線 系統(tǒng)總線 定義：系統(tǒng)總線是指 CPU、主存、 I/O設(shè)備（通過 I/O 接口）各大部件之間的信息傳輸線。 分類： 數(shù)據(jù)總線 地址總線 控制總線 么是總線標準，目前流行的總線標準有哪些。 所謂總線標準可視為系統(tǒng)與各模塊，模塊與模塊之間的一個互連的標準界面。 ISA 總線、 EISA總線、 PCI總線、 RS— 232C 總線、 IEEE488(并行通信總線又稱 GPIP總線 )USB總線。 ，分哪兩個層次。 ○ 1主存 特點：隨機訪問、速度快。容量大。用途：存放 CPU 使用的