電大?？朴?jì)算機(jī)組成原理考試小抄【御用版-文庫(kù)吧資料
2025-06-13 14:57本頁(yè)面
【正文】 稱服務(wù)程序 )進(jìn)行服務(wù)的過(guò)程。 CPU、接口和外設(shè)之間的連接關(guān)系如下圖所示。 接口 即 I/O設(shè)備適配器，具體指 CPU 和主存、外圍設(shè)備之 間通過(guò)總線進(jìn)行連接的邏輯部件。 并行傳送一般采用電位傳送。 2. 并行傳送 用并行方式傳送二進(jìn)制信息時(shí)，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)位都需要單獨(dú)一條傳輸線。在串行傳送時(shí)，按順序來(lái)傳送表示一個(gè)數(shù)碼的所有二進(jìn)制位 (bit)的脈沖信號(hào)，每次一位，通常以第一個(gè)脈沖信號(hào)表示數(shù)碼 的最低有效位，最后一個(gè)脈沖信號(hào)表示數(shù)碼的最高有效位。 (4) 公用線 ：包括時(shí)鐘信號(hào)線、電源線、地線、系統(tǒng)復(fù)位線以及加電或斷電的時(shí)序信號(hào)線等。 (2) 仲裁總線 ：包括總線請(qǐng)求線和總線授權(quán)線。當(dāng)執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，依據(jù)轉(zhuǎn)移條件的產(chǎn)生結(jié)果，可能為順序取下條指令；也可能轉(zhuǎn)移到新的目標(biāo)地址取指令，從而使流水線發(fā)生斷流。由于多條指令的重疊處理，當(dāng)后繼指令所需的操作數(shù)，剛好是前一指令的運(yùn)算結(jié)果時(shí)，便發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)沖突。由下表可以看出，在時(shí)鐘 4時(shí)，I1 與 I4 兩條指令發(fā)生爭(zhēng)用存儲(chǔ)器資源的相關(guān)沖突 解決資源相關(guān)沖突 的辦法： (1) 第 I4 條指令停頓一拍后再啟動(dòng)； (2) 增設(shè)一個(gè)存儲(chǔ)器，將指令和數(shù)據(jù)分別放在兩個(gè)存儲(chǔ)器中 2. 數(shù)據(jù)相關(guān) 在一個(gè)程序中，如果必須等前一條指令執(zhí)行完畢后，才能執(zhí)行后一條指令，那么這兩條指令就是數(shù)據(jù)相關(guān)的。 1. 資源相關(guān) 資源相關(guān)是指多條指令進(jìn)入流水線后在同一機(jī)器時(shí)鐘周期內(nèi)爭(zhēng)用同一個(gè)功能部件所發(fā)生的沖突。 2. 微程序控制器 : 采用存儲(chǔ)邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)的的操作控制器。我們重點(diǎn)介紹微程序控制器。一個(gè) CPU周期包含若干個(gè)時(shí)鐘周期 微命令： 控制部件向執(zhí)行部件發(fā)出的控制命令 微操作： 執(zhí)行部件接受微命令后所進(jìn)行的操作 微指令： 實(shí)現(xiàn)一定操作功能的一組微命令 微程序： 實(shí)現(xiàn)一條機(jī)器指令功能的微指令序列 根據(jù)設(shè)計(jì)方法不同，操作控制器可分為時(shí)序邏輯型、存儲(chǔ)邏輯型、時(shí)序邏輯與存儲(chǔ)邏輯結(jié)合型三種。 CPU 周期 ： 又稱機(jī)器周期， CPU 訪問(wèn)一次內(nèi)存所花的時(shí)間較長(zhǎng)，因此用從內(nèi)存讀取一條指令字的最短時(shí)間來(lái)定義。 只有取數(shù) /存數(shù)指令訪問(wèn)存儲(chǔ)器，其余指令的操作都在寄存器之間進(jìn)行； （ 2） CPU 配備大量的通用寄存器，以寄存器－寄存器方式工作，減少訪存操作； （ 3） 強(qiáng)調(diào)指令流水線的優(yōu)化，使大多指令可在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行完畢； （ 4） 采用由陣列邏輯實(shí)現(xiàn)的組合電路控制器，不用或少用微程序； （ 5） 采用優(yōu)化編譯技術(shù)，對(duì)寄存器分配進(jìn)行優(yōu)化，保證流水線暢通。 選用使用 頻率最高（ 80%90%）的一些簡(jiǎn)單指令； 具體表現(xiàn)在指令數(shù)多、尋址方式多、指令格式多； (2) 絕大多數(shù)指令需要多個(gè)時(shí)鐘周期才能執(zhí)行完成； (3) 各種指令都可訪問(wèn)存儲(chǔ)器； (4) 采用微程序控制； (5) 有專用寄存器； (6) 難以用優(yōu)化編譯生成高效的目標(biāo)代碼程序。 可用訪存指令來(lái)對(duì)堆棧中的數(shù)據(jù)進(jìn)行尋址操作。 堆棧能根據(jù)程序員 要求，設(shè)置任意長(zhǎng)度； 堆棧 的兩種 工作過(guò)程 ： （ 1）進(jìn)棧操作 教科書 P144 圖 ① 建立堆棧，由指令把棧頂?shù)刂匪腿?SP，指針指向棧頂。它以透明的方式給用戶提供了一個(gè)比實(shí)際主存空間大得多的程序地址空間。 它借助于磁盤等輔助存儲(chǔ)器來(lái)擴(kuò)大主存容量，使之為更大或更多的程序所使用。 ? 組相聯(lián)映射 這種方式是前兩種方式的折衷方案。這種方法可使主存的一個(gè)塊直接拷貝到 cache中的任意一行上，非常靈活 優(yōu)點(diǎn)：命中率較高， Cache 的存儲(chǔ)空間利用率高 缺點(diǎn)： 電路難于設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，因此只適合于小容量cache采用 ? 直接映射 也是一種多對(duì)一的映射關(guān)系，但一個(gè)主存塊只能拷貝到cache的一個(gè)特定行位置上去 優(yōu)點(diǎn)：硬件簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn) 缺點(diǎn)： 每個(gè)主存塊只有一個(gè)固定的行位置可存放 ,容易產(chǎn)生沖突。 未命中時(shí)： 若是“讀”請(qǐng)求，則從主存讀出所需字送 CPU，且把含該字的一塊送 Cache，稱“裝入通過(guò)”，若 Cache已滿，置換算法； 若是“寫”請(qǐng)求，直接寫入主存。 (d) 特點(diǎn)： ，速度快 。連續(xù)地址分布在相鄰的不同模塊內(nèi)，同一個(gè)模塊內(nèi)的地址都是不連續(xù)的。 (e) 缺點(diǎn)： 各模塊串行工作，帶寬受到限制。但各模塊串行工作，存儲(chǔ)器的帶寬受到了限制。對(duì)正數(shù)來(lái)說(shuō)，只要多余位不全為 0 則簡(jiǎn)單 截尾；對(duì)負(fù)數(shù)來(lái)說(shuō) 向最低有效位進(jìn) 1。 朝＋∞舍入 對(duì)正數(shù)來(lái)說(shuō) ,只要多余位不全為 0 則向最低有效位進(jìn) 1；對(duì)負(fù)數(shù)來(lái)說(shuō)則是簡(jiǎn)單的截尾。 朝 0 舍入 即朝數(shù)軸原點(diǎn)方向舍入，就是簡(jiǎn)單的截尾。另一種是 恒置一 法。 (5) 舍入處理 在對(duì)階或向右規(guī)格化時(shí)尾數(shù) 要向右移位，這樣被右移的尾數(shù)的低位部分會(huì)被丟掉，從而造成一定誤差，因此要進(jìn)行舍入處理。規(guī)則是：尾數(shù)右移 1 位階碼加 1。但在浮點(diǎn)運(yùn)算中 ,它表明尾數(shù)求和結(jié)果的絕對(duì)值大于 1，向左破壞了規(guī)格化。不論加法運(yùn)算還是減法運(yùn)算，都按加法進(jìn)行操作，其方法與定點(diǎn)加減法運(yùn)算完全一樣。若二數(shù)階碼相同表示小數(shù)點(diǎn)是對(duì)齊的，可以進(jìn)行尾數(shù)的加減運(yùn)算；若二數(shù)階碼不同表示小數(shù)點(diǎn)位置沒(méi)有對(duì)齊，此時(shí)必須使二數(shù)階碼相同這個(gè)過(guò)程叫作對(duì)階。如果判知兩個(gè)操作數(shù)ｘ或ｙ中有一個(gè)數(shù)為 0，即可得知運(yùn)算結(jié)果
試題試卷相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1