計(jì)算機(jī)組成與匯編語(yǔ)言第3章作業(yè)

1、文檔編碼 : CV3W7X9P10A10 HQ2C6E3J2N4 ZW7Z9W6R9A9運(yùn)算機(jī)組成與匯編語(yǔ)言 第 3 章作業(yè)儲(chǔ)備器由哪些基本部分組成每部分作用是什么答案 儲(chǔ)備器由儲(chǔ)備體、地址寄存器MAR、數(shù)據(jù)寄存器 MDR、地址譯碼驅(qū)動(dòng)電路、讀 /寫把握規(guī)律、讀 /寫驅(qū)動(dòng)器等六個(gè)部分組成；CPU 將 n 位地址碼通過地址總線送入儲(chǔ)備器中的地址寄存器 MAR,地址譯碼驅(qū)動(dòng)電路包含譯碼器和驅(qū)動(dòng)器兩部分；譯碼器將地址 總線輸入的地址碼轉(zhuǎn)換成與其對(duì)應(yīng)的譯碼輸出線上的高電平或低電 平信號(hào),以表示選中了某一單元, 并由驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)驅(qū)動(dòng)電流去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的讀 /寫電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)2n個(gè)片內(nèi)儲(chǔ)備單元的選址；被譯碼選中的

2、儲(chǔ)備單元,在讀 / 寫把握規(guī)律的作用下,其讀 / 寫信 息經(jīng)讀 /寫驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)放大存于儲(chǔ)備器中的數(shù)據(jù)寄存器 MDR 或從MDR 寫入選中的儲(chǔ)備單元, 可見 MDR 是為了和諧 CPU與儲(chǔ)備器之間 在速度上的差異設(shè)置的,用于暫時(shí)存放儲(chǔ)備器讀寫的數(shù)據(jù)；儲(chǔ)備器的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些是什么含義答案 一個(gè)儲(chǔ)備器的性能通常淡定量、速度、價(jià)格和牢靠性四方 面來衡量；（1）儲(chǔ)備容量：儲(chǔ)備容量是指一個(gè)儲(chǔ)備器所能夠容納的二進(jìn)制信息量,它反映了儲(chǔ)備空間的大?。?儲(chǔ)備容量通常用字節(jié) B數(shù)來表示,也有用儲(chǔ)備器的儲(chǔ)備字位數(shù)與地址寄存器的編址數(shù)的乘積表示；（2）儲(chǔ)備速度：通常用存取時(shí)間和存取周期來衡量?jī)?chǔ)備器的存儲(chǔ)速度；存取時(shí)

3、間也稱為拜望時(shí)間或讀 儲(chǔ)器操作到完成該操作所經(jīng)受的時(shí)間；/ 寫時(shí)間,是指從啟動(dòng)一次存 存取時(shí)間越短,存取速度越快；存取周期是啟動(dòng)兩次獨(dú)立的儲(chǔ)備器操作所需的最小時(shí)間間隔,它包括了 CPU讀/寫數(shù)據(jù)總線的時(shí)間；通常存取時(shí)間略小于存取周期；（3）儲(chǔ)備器的牢靠性：指在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)備器無(wú)故障讀 / 寫的概率；通常用平均無(wú)故障時(shí)間MTBF來衡量, MTBF可以為兩次故障之間的平均時(shí)間間隔,間隔越長(zhǎng)說明儲(chǔ)備器的性能越好；（4）儲(chǔ)備器的性能 / 價(jià)格比：是衡量?jī)?chǔ)備器經(jīng)濟(jì)性能的一個(gè)綜合 性指標(biāo)；性能主要是指儲(chǔ)備容量、儲(chǔ)備速度和牢靠性；對(duì)于不同的用 途如何在性能和價(jià)格之間取得一個(gè)平穩(wěn)點(diǎn),要依據(jù)需求而定；* 儲(chǔ)備

4、器有哪些分類方法它們是如何分類的 答案 按構(gòu)成儲(chǔ)備器的儲(chǔ)備介質(zhì)可分為：半導(dǎo)體儲(chǔ)備器、磁表面存 儲(chǔ)器、磁芯儲(chǔ)備器和光盤儲(chǔ)備器等；按存取方式可分為：只讀儲(chǔ)備器ROM、隨機(jī)存取儲(chǔ)備器RAM、串行拜望儲(chǔ)備器；按儲(chǔ)備器在運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)中的作用不同,可分為主儲(chǔ)備器 （簡(jiǎn)稱主存）、幫忙儲(chǔ)備器（簡(jiǎn)稱輔存） 、緩沖儲(chǔ)備器（ Cache）；依據(jù)拜望方式可分為按地址拜望的儲(chǔ)備器和按內(nèi)容拜望的儲(chǔ)備 器；儲(chǔ)備器的主要功能是什么為什么把儲(chǔ)備系統(tǒng)分成如干個(gè)不 同的層次 答案 儲(chǔ)備器是運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備,用來儲(chǔ)備二進(jìn)制形式表 示的程序和數(shù)據(jù)； 主儲(chǔ)備器是運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)的中心,由于無(wú)論存取指令 仍是輸入輸出和運(yùn)算,都必需頻繁地拜望

5、主儲(chǔ)備器；由于 CPU 訪存 速度大大低于 CPU 內(nèi)部信息的傳輸速度,因此對(duì)主存的拜望成了提高運(yùn)算機(jī)性能的瓶頸；運(yùn)算機(jī)的儲(chǔ)備系統(tǒng)具有 儲(chǔ)器幫忙儲(chǔ)備器這 3 個(gè)基本層次；CPU寄存器 主存高速緩沖儲(chǔ)備系統(tǒng)在主存和 CPU之間插入了一個(gè)中間層次 高速緩沖儲(chǔ)備器,又稱Cache；相對(duì)主存而言, Cache 容量小但存取速度接近 CPU,現(xiàn)代 L1 Cache和 L2 Cache集成于 CPU芯片內(nèi),速度幾乎與 CPU相當(dāng)；由它和主存構(gòu)成的Cache系統(tǒng)具有接近 Cache的速度和主存的容量,較好地解決了 CPU 訪存速度慢的問題；由主存和輔助儲(chǔ)備器（或其一部分） 構(gòu)成的虛擬儲(chǔ)備系統(tǒng)具有輔存的容量和

6、接近主存的速度,又較好地解決了主存容量不夠的問題；這樣,儲(chǔ)備體系結(jié)構(gòu)能使整個(gè)儲(chǔ)備系統(tǒng)發(fā)揮最大的效率,最好的性價(jià)比；* 為什么在運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置高速緩沖儲(chǔ)備器答案 隨著運(yùn)算機(jī)處理信息才能的增強(qiáng),I/O 設(shè)備數(shù)量的不斷增多,CPU拜望主存的速度已成為運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)展的瓶頸問題；特殊是現(xiàn)代運(yùn)算機(jī)普遍接受超標(biāo)量、 超流水線技術(shù), 使處理器所需要的訪存速度與實(shí)際供應(yīng)的速度相差數(shù)百倍；為明白決CPU與內(nèi)存速度不匹配的問題,應(yīng)用了高速緩沖儲(chǔ)備技術(shù)；高速緩沖儲(chǔ)備器（Cache）系統(tǒng)由 高速、小容量的 Cache和主存共同組成； 從 CPU角度看,高速緩存系 統(tǒng)速度接近于 Cache,而容量為主存大小；* Cac

7、he 中接受的映像技術(shù)主要有哪幾種各有何特點(diǎn) 答案 Cache的地址映像方式有全相聯(lián)地址映像、直接相聯(lián)地址映像 和組相聯(lián)地址映像等 3 種；全相聯(lián)映像和變換方式塊沖突率最低,Cache的利用率最高；其缺點(diǎn)是拜望速度太慢, 成本太高,影響了 Cache 的拜望速度； 直接映象方式的優(yōu)點(diǎn)是硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔,不需要進(jìn)行地址變換,拜望速度也比較快； 但是這種方式的致命缺點(diǎn)是 Cache塊沖突概率較高；組相聯(lián)方式是直接映像和全相聯(lián)映像方式的一種折中方案,其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)介于全相聯(lián)和直接映像方式的優(yōu)缺點(diǎn)之間；* 在什么情形下 Cache需要接受替換策略常用的替換策略有哪幾種各有什么優(yōu)缺點(diǎn)答案 當(dāng)發(fā)生 Cache塊

8、失效時(shí),需要從主存調(diào)入要拜望的 Cache塊,假如此時(shí)在 Cache中顯現(xiàn)塊沖突,就必需選擇替換掉一個(gè) Cache塊,這就涉及更新策略, 即替換算法； 除了直接映像及變換方式由于主存塊與 Cache塊有固定對(duì)應(yīng)的關(guān)系無(wú)須替換算法之外,其他相聯(lián)映像及變換方式需要從 Cache全部塊或同一組內(nèi)的幾個(gè)塊中選擇一塊替換出去,這需要合適的替換算法,以提高Cache的命中率；常用的替換算法有隨機(jī)替換算法、 FIFO算法、近期最少使用 （LRU）算法等 3 種；隨機(jī)替換算法硬件上簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn),且速度也較快； 缺點(diǎn)是這種算法使 Cache的命中率和工作效率降低,已剔除不用；FIFO算法實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)潔,系統(tǒng)開銷較??；缺

9、點(diǎn)是沒有充分考慮程序 的局部性原理（如循環(huán)程序） ,將可能需要使用的塊調(diào)出,從而影響Cache的命中率,很少接受；LRU算法能比較正確地反映程序的局部性,可使 Cache具有較高 的命中率；是目前廣泛接受的替換算法；構(gòu)造虛擬儲(chǔ)備器的目的是什么段式虛擬儲(chǔ)備器、頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器和段頁(yè)式虛擬儲(chǔ)備器方式各有什么優(yōu)缺點(diǎn)；答案 構(gòu)造虛擬儲(chǔ)備器的主要目的是解決內(nèi)存容量不足問題；段式虛存的最大優(yōu)點(diǎn)是程序的模塊化性能好,這個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得程序的動(dòng)態(tài)鏈接和調(diào)度比較簡(jiǎn)潔,同時(shí)簡(jiǎn)潔以段為單位實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)備愛惜,也便于程序和數(shù)據(jù)的共享；段式虛存的主要的一個(gè)缺點(diǎn)是地址變換費(fèi)時(shí)；另一個(gè)主要缺點(diǎn)是主存利用率低；困難；仍有段式虛存對(duì)輔存治理較為頁(yè)式虛存的主要優(yōu)點(diǎn)一是主存利用率高,二是頁(yè)表簡(jiǎn)潔,三是地 址映象與變換速度較快, 四是對(duì)輔存治理比段式虛存簡(jiǎn)潔；頁(yè)式虛存的主要缺點(diǎn)是程序的模塊化性能不好；另外頁(yè)表可能會(huì)很長(zhǎng), 需要占用很大的儲(chǔ)備空間,甚至超過頁(yè)的容量,需分級(jí)治理；段頁(yè)式虛存具有程序的模塊化較好、主存利用率較高和對(duì)輔存管 理簡(jiǎn)潔的優(yōu)點(diǎn),但也帶來查表速度問題,地址變換速度有待改進(jìn)；試比較虛擬儲(chǔ)備器與Cache儲(chǔ)備器的主要區(qū)分；答案 Cache儲(chǔ)備系統(tǒng)和虛擬儲(chǔ)備系統(tǒng)都是基于程序拜望的局部性原理來構(gòu)建的； Cache