计算机组成原理之Cache模拟器的实现上课讲义
计算机组成原理之C a c h e模拟器的实现
实验一 Cache模拟器的实现
一.实验目的
(1)加深对Cache的基本概念、基本组织结构以及基本工作原理的理解。
(2)掌握Cache容量、相联度、块大小对Cache性能的影响。
(3)掌握降低Cache不命中率的各种方法以及这些方法对提高Cache性能的好处。
(4)理解LRU与随机法的基本思想以及它们对Cache性能的影响。
二、实验内容和步骤
1、启动Cachesim
2.根据课本上的相关知识，进一步熟悉Cache的概念和工作机制。
Cache概念：高速缓冲存
Cache工作机制：大容量主存一般采用DRAM，相对SRAM速度慢，而SRAM速度快，但价格高。程序和数据具有局限性，即在一个较短的时间内，程序或数据往往集中在很小的存储器地址范围内。因此，在主存和CPU之间可设置一个速度很快而容量相对较小的存储器，在其中存放CPU当前正在使用以及一个较短的时间内将要使用的程序和数据，这样，可大大加快CPU访问存储器的速度，提高机器的运行效率
3、依次输入以下参数：Cache容量、块容量、映射方式、替换策略和写策略。
（1）Cache容量：
启动CacheSim，提示请输入Cache容量，例如1、2、4、8......。此处选择输入4。
（2）块容量：
如下图所示，提示输入块容量，例如1、2、4、8......。此处选择输入16。
（3）映射方式：
如下图所示，提示输入主存储器和高速缓存之间的assoiativity方法（主存地址到Cache地址之间的映射方式），1代表直接映射（固定的映射关系）、2代表组相联映射（直接映射与全相联映射的折中）、3代表全相联映射（灵活性大的映射关系）。此处选择全相联映射。
（4）替换策略：
如下图所示，提示输入替换策略，1代表先进先出（First-In-First-Out,FIFO）算法、2代表近期最少使用（Least Recently Used，LRU）算法、3代表最不经常使用（Least Frequently Used，LFU）、4代表随机法（Random）。此处选择先进
先出。
（5）写策略：
如下图所示，提示输入Cache的读写操作，1代表写直达法（存直达法）即写操作时数据既写入Cache又写入主存、2代表写回法（拷回法）即写操作时只把数据写入Cache而不写入主存，但当Cache数据被替换出去时才写回主存。此处选写回法
4、读取cache-traces.zip中的trace文件。
如下图所示，提示输入要测试的路径及名称，此处输入Cache-trace.zip的路径，以及需要读取的trace文件名，此处选择读取mcf.trace。
5
、运行程序，观察cache的访问次数、读/写次数、平均命中率、读/
写命中
率。
如下图所示，读取mcf.trace文件，程序运行结果如下：
（1）高速缓存访问次数： 727230
（2）高速缓存次数：5972
（3）cache存储次数：721258
（4）平均缓存命中率：74.8615%
（5）高速缓存命中率：60.6999%
访问次数读出次数写入次数平均命中率读出命中率写入命中率 727230 5972 721258 74.8615% 60.6999% 74.9787%
（6）缓存命中率：74.9787%
思考：1、Cache的命中率与其容量大小有何关系？
（1）当Cache块容量为8B、Cache容量为8KB时，平均命中率为1.02017%.
（2）当Cache块容量为8B、Cache容量为16KB时，平均命中率为1.02334%. （3）当Cache块容量为8B、Cache容量为32KB时，平均命中率为1.03695%.
（4）当Cache块容量为8B、Cache容量为64KB时，平均命中率为1.0375%. （5）当Cache块容量为8B、Cache容量为128KB时，平均命中率为1.03791%.
当Cache块容量为8B时，不同Cache容量下的命中率如下图所示：
由上述图中数据及表格数据可知，当Cache块容量一定时，Cache容量越大，其cache的命中率越高。
2、Cache块大小对不命中率有何影响？
（1）当Cache块容量为8KB、Cache容量为8B时，平均命中率为1.02017%.
计算机组成原理名词解释题上课讲义
计算机组成原理名词 解释题
计算机组成原理(名词解析) 第一章概论 1、主机：主机中包含了除外围设备以外的所有电路部件，是一个能够独立工作的系统。 2、 CPU：中央处理器，是计算机的核心部件，同运算器和控制器，cache构成。 3、运算器：计算机中完成运算功能的部件，由ALU 和寄存器等构成。 4、 ALU：算术逻辑运算单元，执行所有的算术运算和逻辑运算。 5、外围设备：计算机的输入输出设备，包括输入设备，输出设备和外存储设备。 6、数据：编码形式的各种信息，在计算机中作为程序的操作对象。 7、指令：是一种经过编码的操作命令，它指定需要进行的操作，支配计算机中的信息传递以及主机与输入输出设备之间的信息传递，是构成计算机软件的基本元素。 8、透明：在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。 9、位：计算机中的一个二进制数据代码，计算机中数据的最小表示单位。
10、字：数据运算和存储的单位，其位数取决于具体的计算机。 11、字节：衡量数据量以及存储容量的基本单位。1字节等于8位二进制信息。 12、字长：一个数据字中包含的位数，反应了计算机并行计算的能力。一般为8位、16位、32位或64位。 13、地址：给主存器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。 14、存储器：计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存。 15、总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线、地址总线和控制总线。 16、硬件：由物理元器件构成的系统，计算机硬件是一个能够执行指令的设备。 17、软件：由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件。 18、兼容：计算机部件的通用性。 19、软件兼容：一个计算机系统上的软件能在另一个计算机系统上运行，并得到相同的结果，则称这两个计算机系统是软件兼容的。
模式识别第二次上机实验报告
北京科技大学计算机与通信工程学院 模式分类第二次上机实验报告 姓名：XXXXXX 学号：00000000 班级：电信11 时间：2014-04-16
一、实验目的 1．掌握支持向量机（SVM）的原理、核函数类型选择以及核参数选择原则等； 二、实验内容 2.准备好数据，首先要把数据转换成Libsvm软件包要求的数据格式为： label index1:value1 index2:value2 ... 其中对于分类来说label为类标识，指定数据的种类；对于回归来说label为目标值。（我主要要用到回归） Index是从1开始的自然数，value是每一维的特征值。 该过程可以自己使用excel或者编写程序来完成，也可以使用网络上的FormatDataLibsvm.xls来完成。FormatDataLibsvm.xls使用说明： 先将数据按照下列格式存放（注意label放最后面）： value1 value2 label value1 value2 label 然后将以上数据粘贴到FormatDataLibsvm.xls中的最左上角单元格，接着工具->宏执行行FormatDataToLibsvm宏。就可以得到libsvm要求的数据格式。将该数据存放到文本文件中进行下一步的处理。 3.对数据进行归一化。 该过程要用到libsvm软件包中的svm-scale.exe Svm-scale用法： 用法：svmscale [-l lower] [-u upper] [-y y_lower y_upper] [-s save_filename] [-r restore_filename] filename （缺省值：lower = -1，upper = 1，没有对y进行缩放）其中，-l：数据下限标记；lower：缩放后数据下限；-u：数据上限标记；upper：缩放后数据上限；-y：是否对目标值同时进行缩放；y_lower为下限值，y_upper为上限值；（回归需要对目标进行缩放，因此该参数可以设定为–y -1 1 ）-s save_filename：表示将缩放的规则保存为文件save_filename；-r restore_filename：表示将缩放规则文件restore_filename载入后按此缩放；filename：待缩放的数据文件（要求满足前面所述的格式）。缩放规则文件可以用文本浏览器打开，看到其格式为： y lower upper min max x lower upper index1 min1 max1 index2 min2 max2 其中的lower 与upper 与使用时所设置的lower 与upper 含义相同；index 表示特征序号；min 转换前该特征的最小值；max 转换前该特征的最大值。数据集的缩放结果在此情况下通过DOS窗口输出，当然也可以通过DOS的文件重定向符号“>”将结果另存为指定的文件。该文件中的参数可用于最后面对目标值的反归一化。反归一化的公式为： （Value-lower）*（max-min）/(upper - lower)+lower 其中value为归一化后的值，其他参数与前面介绍的相同。 建议将训练数据集与测试数据集放在同一个文本文件中一起归一化，然后再将归一化结果分成训练集和测试集。 4.训练数据，生成模型。 用法：svmtrain [options] training_set_file [model_file] 其中，options（操作参数）：可用的选项即表示的涵义如下所示-s svm类型：设置SVM 类型，默
实验报告答案
实验2：MIPS指令系统和MIPS体系结构 一.实验目的 （1）了解和熟悉指令级模拟器 （2）熟悉掌握MIPSsim模拟器的操作和使用方法 （3）熟悉MIPS指令系统及其特点，加深对MIPS指令操作语义的理解 （4）熟悉MIPS体系结构 二. 实验内容和步骤 首先要阅读MIPSsim模拟器的使用方法，然后了解MIPSsim的指令系统和汇编语言。（1）、启动MIPSsim（用鼠标双击MIPSsim.exe）。 （2）、选择“配置”->“流水方式”选项，使模拟器工作在非流水方式。 （3）、参照使用说明，熟悉MIPSsim模拟器的操作和使用方法。 可以先载入一个样例程序（在本模拟器所在的文件夹下的“样例程序”文件夹中），然后分别以单步执行一条指令、执行多条指令、连续执行、设置断点等的方式运行程序，观察程序的执行情况，观察CPU中寄存器和存储器的内容的变化。 （4）、选择“文件”->“载入程序”选项，加载样例程序 alltest.asm，然后查看“代码”窗口，查看程序所在的位置（起始地址为0x00000000）。 （5）、查看“寄存器”窗口PC寄存器的值：[PC]=0x00000000。 （6）、执行load和store指令，步骤如下： 1)单步执行一条指令（F7）。 2)下一条指令地址为0x00000004，是一条有 (有，无)符号载入字节 (字节，半字，字)指令。 3)单步执行一条指令（F7）。 4)查看R1的值，[R1]= 0xFFFFFFFFFFFFFF80 。 5)下一条指令地址为0x00000008，是一条有 (有，无)符号载入字 (字节，半字，字)指令。 6)单步执行1条指令。 7)查看R1的值，[R1]=0x0000000000000080 。 8)下一条指令地址为0x0000000C ，是一条无 (有，无)符号载入字节 (字节，半字，字)指令。 9)单步执行1条指令。 10)查看R1的值，[R1]= 0x0000000000000080 。 11)单步执行1条指令。 12)下一条指令地址为0x00000014 ，是一条保存字 (字节，半字，字)指令。 13）单步执行一条指令。
第二章计算机组成原理练习题
一、判断题 1. 在使用配置了触摸屏的多媒体计算机时，可不必使用鼠标器。 2. 盘和存之间以簇为单位交换数据。 3. 光盘是一种可读不可写的存储器。 4. VGA是显示器主机间的接口。 5. 激光打印机使用的墨水质量很高。 6. 扫描仪工作时，将被扫描的图件正面朝上。 7. 数码相机的成像技术与传统相机的成像技术基本相同。 8. ＣＭＯＳ是一种易失性存储器。 9. ＳＲＡＭ比ＤＲＡＭ速度慢。 10.ＲＯＭ是非易失性存储器。 11.利用Cache能加快程序的运行速度，其依据的原理是Cache速度快。 12.主存储器的编址单位是字节。 13.I/O控制器可以完全脱离ＣＰＵ控制Ｉ／Ｏ操作的全过程。 14.ＣＰＵ总线、存储器总线和Ｉ／Ｏ总线统称系统总线。 15.Ｉ／Ｏ接口就是用于连接Ｉ／Ｏ设备的各种插头插座。 16.总线控制器包含在主板的芯片组。 17.ＵＳＢ接口按双向并行方式传输数据。 18.ＡＬＵ与浮点运算器可以同时进行整数和实数的运算。 19.ＣＰＵ主频即ＣＰＵ总线频率。 20.计算机常用的输入设备为键盘、鼠标，常用的输出设备有显示器、打印机。21.不同厂家生产的计算机一定互相不兼容。 22.PC机的主存储器包含大量的存储单元，每个存储单元都可以存放8个Byte。 23.在使用输入设备进行输入时，目前还只能输入文字、命令和图像，无法输入声音。 24.为了提高CPU访问硬盘的工作效率，硬盘通过将数据存储在一个比其速度快得多的缓冲区 来提高与CPU交换的速度，这个区就是高速缓冲区，它是由DRAM芯片构成的。 25.在一台已感染病毒的计算机上读取一CD-ROM光盘中的数据，该光盘也有可能被感染病毒。 26.存储容量是数码相机的一项重要性能，不论拍摄质量如何，存储容量大的数码相机可拍摄 的相片数量肯定比存储容量小的相机多。 27.绘图仪、扫描仪、显示器、音箱等均属于输出设备。 28.PC机的主板又称为母板，上面可安装CPU、存储器、总线、I／O控制器等部件，它们是 PC机的核心。 29.由于硬盘的外部传输速率要小于部传输速率，所以外部传输速率的高低是评价硬盘整体性 能的决定性因素。 30. PC机中常用的外围设备都通过各自的扩充卡与主板相连，这些扩充卡只能插在主板上的 PCI总线插槽中。 31.大部分数码相机采用CCD成像芯片，CCD芯片中有大量的CCD像素，像素越多影像的分辨 率(清晰度)就越高，生成的数字图像也越小。 32. 高速缓存(Cache)可以看做主存的延伸，与主存统一编址，接收CPU的访问，但其速度要 比主存高得多。 33. 即插即用就是不需要设备驱动程序。 34. USB接口是一种通用的串行接口，通常连接的设备有移动硬盘、优盘、鼠标器、扫描仪
计算机组成原理概念
总线：连接多个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接收相同的消息。分为片内总线，系统总线和通信总线。 时钟周期：也称为振荡周期，定义为时钟频率的倒数。时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。 机器周期：完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。一般情况下，一个机器周期由若干个S周期（状态周期）组成 存储容量：存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量，用存储器中存储地址寄存器MAR 的编址数与存储字位数的乘积表示。即：存储容量 = 存储单元个数 * 存储字长 立即寻址：立即寻址的特点是操作数本身设在指令字内，即形式地址A不是操作数的地址，而是操作数本身，又称之为立即数。数据是采用补码的形式存放的把“#”号放在立即数前面，以表示该寻址方式为立即寻址。 直接寻址：在指令格式的地址字段中直接指出操作数在内存的地址ID。在指令执行阶段对主存只访问一次。 计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。 计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。 主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。 CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成； PC：程序计数器,其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地址。IR：指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。 CU：控制单元（部件），为控制器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列。 ALU：算术逻辑运算单元，为运算器的核心部件，其功能是进行算术、逻辑运算。 ACC：累加器，是运算器中既能存放运算前的操作数，又能存放运算结果的寄存器。MAR：存储器地址寄存器，在主存中用来存放欲访问的存储单元的地址。 MDR存储器数据缓冲寄存器,在主存中用来存放从某单元读出,或要写入某存储单元的数据。I/O输入/输出设备,为输入设备和输出设备的总称,用于计算机内部和外界信息的转换与传主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。 存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。 存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。 存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。 存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数。 机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。 指令字长：一条指令的二进制代码位数。 微指令：取指周期：PC->MAR,1->R,M(MAR)->MDR,MDR->IR,OP(IR)->CU,(PC)+1->PC 间指周期：Ad(IR)->MAR,1->R,M(MAR)->MDR 执行周期：MDR->MAR,Ad(IR)->MAR,取数指令“LDA M”：1->R,M(MAR)->MDR,MDR->ACC存数指令“STA M”：1->W,ACC->MDR,MDR->M(MAR)加法指令“ADD M”：1->R, M(MAR)->MDR, (ACC)+(MDR)->ACC 1什么是总线?总线传输有何特点?为了减轻总线的负载,总线上的部件都应具备什么特点？解：总线是多个部件共享的传输部件；总线传输的特点是：某一时刻只能有一路信息在总线上传输，即分时使用；为了减轻总线负载，总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。
(完整版)计算机组成原理期末复习资料(完美高分通过版)
计算机组成原理一、缩写词解释 CPU:中央处理器 ALU:算术逻辑单元 I/O:输入输出接口 RAM:随机存储器 SRAM:静态随机访问存储器 DRAM:动态随机访问存储器 ROM:只读存储器 PROM:用户可编程的只读存储器EPROM:紫外线可擦除可编程只读存储器FLASH:闪速存储器 EEPROM:用电可擦除可编程只读存储器ISA:工业标准总线 EISA:扩展工业标准总线 PCI:外围部件互连总线 USB:通用串行总线 RS—232C:串行通信总线 Cache:高速缓存 FIFO:先进先出算法LRU:近期最少使用算法CRC:循环冗余校验码 A/D:模拟/数字转换器 D/A:数字/模拟转换器DMA:直接存储器存取方式DMAC:直接内存访问控制器LED:发光二极管 FA:全加器 OP:操作码 CISC:复杂指令系位计算机RISC:精简指令系位计算机VLSI:超大规模集成电路LSI:大规模集成电路MAR:存储器地址寄存器MDR:存储器数据寄存器CU:控制单元 CM:控制存储器 二、选择题（自己看书吧····） 三、名词解释 1.计算机系统：由硬件和软件两大部分组成，有多种层次结构。 2.主机：CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。 3.主存：用于存放正在访问的信息 4.辅存：用于存放暂时不用的信息。 5.高速缓存：用于存放正在访问信息的付本。 6.中央处理器：是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。 7.硬件：是指计算机实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备 的实物组成。 软件：指看不见摸不着，由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。 8.系统软件：又称系统程序，主要用来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合 理调度，高效运行。 应用软件：又称应用程序，它是用户根据任务需要所编制的各种程序。 9.源程序：通常由用户用各种编程语言编写的程序。 目的程序：由计算机将其翻译机器能识别的机器语言程序。 10.总线：是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。 11.系统总线：是指CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输线。 通信总线：是指用于计算机系统之间或者计算机系统与其他系统（如控制仪表、移动通信）之间的通信的线路。 按传送方式分并行和串行。串行通信是指数据在单条1位宽的传输线上，一位一位的按顺序分时传送。并行通信是指数据在多条并行1位宽的传输线上，同时由源传送到目的地。 12.带宽：单位时间内可以传送的最大的信息量。 13.机器字长：是指CPU一次并行处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。 14.主存容量：是指主存中存放二进制代码的总位数。 15.机器数：符号位数字化，0代表正数，1代表负数。 16.定点数：小数点固定在某一位位置的数。 17.浮点数：小数点的位置可以浮动的数。 18.补码：带符号数据表示方法之一，正数的反码和原码相同，负数的反码是将二进制按位 取反后在最低位再加1.
Java网上订餐系统与分析大型实验报告
Java系统与分析大型实验报告设计题目：基于JavaEE的网上订餐系统 班级：软件801 姓名：*** 学号：*** 指导老师：*** 2011年12月
1、需求分析 网上订餐系统需要提供客户快捷、方便的订餐服务，开发本系统的具体要求如下： （1）在系统首页需要提供推荐菜单、热门菜单已经菜单搜索功能，方便用户快速选购自己喜欢的菜单。 （2）系统要求用户进行注册和登录。 （3）在用户订餐完毕后，需要能够自动计算菜单价格。同时在用户提交订单时，需要用户确定订单无误，同时还将自动生成订单号，并保存到系统的剪贴板中，方便用户保存订单号。 （4）系统还需要提供会员服务功能，会员每消费一块钱将增加一积分。同时在系统首页将显示积分榜，鼓励会员消费。 （5）系统需要提供菜单分类查看功能，从而方便用户选购。 2、功能分析 模块： 餐店简介模块：用来介绍餐店信息，例如餐店名称、联系人、地址、电话等。 美食分类模块：用来分类显示美食信息，可以通过单击菜单来查看菜单详细信息，可以发表评论信息。 订餐模块：点击菜单的订餐按钮，进入购物车，提供订餐功能。 会员中心模块：用来显示会员身份信息，并提供会员信息更新功能。 订单查询模块：负责订单的查询功能，提供订单时间、订单号查询功能。 功能说明用例图： 用户 查询菜单 提交订单 删除订单图1 用户用例图
管理员 查询菜单 添加菜单 删除菜单 查询订单 删除订单 图2 管理员用例图 3、系统设计 系统流程图： 身份识别 是否合法后台订餐页面 是查看美事信息放入购物车查看购物车提交订单查看订单否 评价美食 图3 前台系统流程图 身份识别 是否合法 后台订餐页面 是增加美食删除美事查看订单删除订单修改美事信息 否 图4 后台系统流程图
计算机组成原理
1.用二进制代码表示的计算机语言称为（），用助记符编写的语言称为（）。 2.计算机系统的三个层次结构由内到外分别是（）、系统软件和（）。 3.编译方式是使用编译程序把源程序编译成机器代码的（），并以（）的形式保留。 4.计算机系统的层次结构中，位于硬件系统之外的所有层次统称为（） 5.现在主要采用（）结构作为计算机硬件之间的连接方式。 6.存储（），并按（）顺序执行，这是（）型计算机的工作原理。计 算机中有（）在流动：一股是（），即操作命令，其发源地是（），它分散流向各个部件；另一股是（），它受（）的控制，从一个部件流向另一个部件，边流动边加工处理。 7. 假定基准程序A在某计算机上的运行时间为100s，其中90s为CPU时间，其余为I/O时间。若CPU速度提高50%,I/O速度不变，则运行基准程序A所耗费的时间是（）。 8. 至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示，其理由是（）。 A节约元件 B. 运算速度快C. 物理器件性能决定 D. 信息处理方便 9. 对计算机的软、硬件资源进行管理，是（）的功能。 A. 操作系统 B. 数据库管理系统 C. 语言处理程序 D. 用户程序 10. 冯诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（） A.指令操作码的译码结果 B.指令和数据的寻址方式 C.指令周期的不同阶段 D.指令和数据所在的
存储单元 11. 存储字长是指（）。 A.存放在一个存储单元中的二进制代码的组合 B.存放在一个存储单元中二进制代码位数 C.存储单元的个数 D.机器指令的位数 12. 当前设计高性能计算机的重要技术途径是（） A.提高CPU主频 B.扩大主存容量 C.采用非冯诺依曼 D.采用并行处理技术 13.兼容性是计算机的一个重要性能，通常是指向上兼容，即旧型号计算机的软件可以不加修改地在新型号计算机上运行。系列机通常具有这种兼容性。 14.计算机“运算速度”指标的含义是指每秒钟能执行多少条操作系统的命令 15.利用大规模集成电路技术把计算机的运算部件和控制部件做在一块集成电路芯片上，这样的一块芯片叫做单片机 16.冯·诺依曼计算机体系结构的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成？它们各起什么作用？ 第三章 1.根据连线的数量，总线可分为（）总线和（）总线，其中（）总 线一般用于长距离的数据传送。
计算机组成原理复习资料
一、选择题 1.某机字长32位，采用定点小数表示，符号位为1位，尾数为31位，则原码表示法可表 示的最大正小数为_________，最小负小数为________。( ) A. +(322- 1)，一(1一312-) B. +(312- 1)，一(1一322-) C. +(1一312-)，一(1一312-) D. +(312- 1)，一(1一312-) 2.两个补码数相加，只有在_________时有可能产生溢出，在时一定不会产生溢出。( ) A.符号位相同，符号位不同 B.符号位不同，符号位相同 C.符号位都是0，符号位都是1 D.符号位都是1，符号位都是0 3.在定点二进制运算器中，加法运算一般通过( )来实现。 A.原码运算的二进制加法器 B.反码运算的二进制加法器 C.补码运算的十进制加法器 D.补码运算的二进制加法器 4.组成一个运算器需要多个部件，但下面所列()不是组成运算器的部件。 A.状态寄存器 B.数据总线 C. ALU D.通用寄存器 5.关于操作数的来源和去处，表述不正确的是( )。 A.第一个来源和去处是CPU 寄存器 B.第二个来源和去处是外设中的寄存器 C.第三个来源和去处是内存中的存贮器 D.第四个来源和去处是外存贮器 6.基址寻址方式中，操作数的有效地址等于( )。 A.基址寄存器内容加上形式地址 B.堆栈指示器内容加上形式地址
C.变址寄存器内容加上形式地址 D.程序计数器内容加上形式地址 7.在控制器中，部件( )能提供指令在内存中的地址，服务于读取指令，并接收下条将被执行的指令的地址。 A.指令指针IP C.指令寄存器IR B.地址寄存器AR D.程序计数器PC 8.指令流水线需要处理好( )3个方面问题。 A.结构相关、数据相关、控制相关 B.结构相关、数据相关、逻辑相关 C.结构相关、逻辑相关、控制相关 D.逻辑相关、数据相关、控制相关 9.若主存每个存储单元存8位数据，则( )。 A.其地址线也为8位 B.其地址线为lfi位 C.其地址线与8有关 D.其地址线与8无关 10. CPU通过指令访问主存所用的程序地址叫做( )。 A.逻辑地址 B.物理地址 C.虚拟地址 D.真实地址 11.在统一编址方式下，存储单元和I; 0设备是靠指令中的( )来区分的。 A.不同的地址 B.不同的数据 C.不同的数据和地址 D.上述都不对 12. CPU正在处理优先级低的一个中断的过程中又可以响应更高优先级中断的解决中 断优先级别问题的办法被称为( )。 A.中断嵌套 B.中断请求 C.中断响应 D.中断处理 二、判断题 1.海明校验码是对多个数据位使用多个校验位的一种检错纠错编码方案，不仅可以发现是否出错，还能发现是哪一位出错。( ) 2.只有定点数运算才可能溢出，浮点数运算不会产生溢出。( )
计算机组成原理之Cache模拟器的实现
实验一Cacｈe模拟器得实现 一、实验目得 (1)加深对Cａche得基本概念、基本组织结构以及基本工作原理得理解。 (2)掌握Cache容量、相联度、块大小对Ｃacｈe性能得影响。 (3)掌握降低Cacｈｅ不命中率得各种方法以及这些方法对提高Caｃhｅ性能得好处。 (４)理解ＬＲＵ与随机法得基本思想以及它们对Ｃaｃhｅ性能得影响. 二、实验内容与步骤 1、启动Cachesｉm 2、根据课本上得相关知识,进一步熟悉Cachｅ得概念与工作机制。 Cache概念：高速缓冲存 Caｃhe工作机制:大容量主存一般采用DRAM，相对SRAM速度慢，而SRAＭ速度快，但价格高。程序与数据具有局限性,即在一个较短得时间内，程序或数据往往集中在很小得存储器地址范围内。因此，在主存与CＰU之间可设置一个速度很快而容量相对较小得存储器,在其中存放CPU当前正在使用以及一个较短得时间内将要使用得程序与数据，这样，可大大加快CＰU访问存储器得速度，提高机器得运行效率 3、依次输入以下参数：Caｃhe容量、块容量、映射方式、替换策略与写策略. （1）Cacｈｅ容量： 启动CaｃhｅＳim,提示请输入Cache容量,例如１、２、4、8、、、、、、。此处选择输入4。 （2）块容量: 如下图所示,提示输入块容量，例如1、2、4、8、、、、、、。此处选择输入１6。 （3）映射方式: 如下图所示，提示输入主存储器与高速缓存之间得aｓｓｏiativiｔy方法
(主存地址到Cache地址之间得映射方式）,1代表直接映射（固定得映射关系)、2代表组相联映射(直接映射与全相联映射得折中）、3代表全相联映射（灵活性大得映射关系）。此处选择全相联映射。 （4）替换策略: 如下图所示，提示输入替换策略,1代表先进先出（Fｉｒsｔ-In—Fｉｒsｔ—Oｕt，FIFO)算法、2代表近期最少使用(Lｅast RecｅntlyＵsｅd，LＲU）算法、3代表最不经常使用(Least Frequeｎtly Used，ＬFＵ)、４代表随机法(Ｒandom）。此处选择先进 先出. （5)写策略: 如下图所示，提示输入Cａｃhｅ得读写操作，１代表写直达法(存直达法）即写操作时数据既写入Cａche又写入主存、2代表写回法（拷回法）即写操作时只把数据写入Cａｃhe而不写入主存，但当Cachｅ数据被替换出去时才写回主存。此处选写回法
第二章 计算机组成原理(5)
第二章计算机组成原理（5） 一、选择题 1、下列关于IC卡的叙述中，错误的是______ D ___。 A.IC卡是"集成电路卡"的简称 B.IC卡中内嵌有集成电路芯片 C.IC卡不仅可以存储数据，还可以通过加密逻辑对数据进行加密 D.非接触式IC卡依靠自带电池供电 2、下列关于USB接口的说法错误的是___ A _____。 https://www.360docs.net/doc/5a9434749.html,B接口只有一种标准（版本） B.一个USB接口通过USB集线器可以连接多 个设备 https://www.360docs.net/doc/5a9434749.html,B的中文含义是通用串行总线 https://www.360docs.net/doc/5a9434749.html,B接口连接的设备可以热插拔，即不需要关机就可以插拔设备 3、以下打印机中，需要安装硒鼓才能在打印纸上印出文字和图案的是____ A ____。 A.激光打印机 B.压电喷墨式打印机 C.热喷墨式打印机 D.针式打印 机 4、移动存储器有多种，目前已经不常使用的是__ D __。 A. U盘 B. 存储卡 C. 移动硬盘 D. 磁带 5、销售广告标为"P4/1.5G/512MB/80G"的一台个人计算机，其CPU的时钟频率是___ B _____。 A.512MHz B.1500MHz C.80000MHz D.4MHz 6、下列关于USB接口的叙述，正确的是＿A＿。 https://www.360docs.net/doc/5a9434749.html,B接口是一种总线式串行接口 https://www.360docs.net/doc/5a9434749.html,B接口是一种并行接口 https://www.360docs.net/doc/5a9434749.html,B接口是一种低速接口 https://www.360docs.net/doc/5a9434749.html,B接口不是通用接口 7、显示器分辨率是衡量显示器性能的一个重要指标，它指的是整屏可显示多少__D______。 A.颜色 B.ASCII字符 C.中文字符 D.像素 8、下面属于PC机标准输入设备的是_____ A ___。 A.键盘 B.触摸屏 C.扫描仪 D.数码相机 9、下面有关计算机输入输出操作的叙述中，错误的是____ C ____。 A.计算机输入/输出操作比CPU的速度慢得多 B.两个或多个输入输出设备可以同时进行工作 C.在进行输入/输出操作时，CPU必须停下来等候I/O操作的完成 D.每个(或每类)I/O设备都有各自专用的控制器 10、下面关于硬盘存储器信息存储原理的叙述中，错误的是______ D _______。 A.盘片表面的磁性材料粒子有两种不同的磁化方向，分别用来记录 "0"和"1" B.盘片表面划分为许多同心圆，每个圆称为一个磁道，盘面上一般都有几千个磁道 C.每条磁道还要分成几千个扇区，每个扇区的存储容量一般为512字节 D.与CD光盘片一样，每个磁盘片只有一面用于存储信息 11、下面关于硬盘存储器结构与组成的叙述中，错误的是______ D _____。 A.硬盘由磁盘盘片、主轴与主轴电机、移动臂、磁头和控制电路等组成 B.磁盘盘片是信息的存储介质 C.磁头的功能是读写盘片上所存储的信息 D.盘片和磁头密封在一个盒状装置内，主轴电机安装在PC主板上 12、下面关于液晶显示器的叙述中，错误的是_____D___。
计算机组成原理之Cache模拟器的实现
实验一Cache模拟器的实现 一.实验目的 (1)加深对Cache的基本概念、基本组织结构以及基本工作原理的理解。 (2)掌握Cache容量、相联度、块大小对Cache性能的影响。 (3)掌握降低Cache不命中率的各种方法以及这些方法对提高Cache性能的好处。 (4)理解LRU与随机法的基本思想以及它们对Cache性能的影响。 二、实验内容和步骤 1、启动Cachesim 2.根据课本上的相关知识，进一步熟悉Cache的概念和工作机制。 Cache概念：高速缓冲存 Cache工作机制：大容量主存一般采用DRAM，相对SRAM速度慢，而SRAM速度快，但价格高。程序和数据具有局限性，即在一个较短的时间内，程序或数据往往集中在很小的存储器地址范围内。因此，在主存和CPU之间可设置一个速度很快而容量相对较小的存储器，在其中存放CPU当前正在使用以及一个较短的时间内将要使用的程序和数据，这样，可大大加快CPU访问存储器的速度，提高机器的运行效率 3、依次输入以下参数：Cache容量、块容量、映射方式、替换策略和写策略。Cache容量块容量映射方式替换策略写策略 8 32 全相联映射先进先出算法写回法（1）Cache容量： 启动CacheSim，提示请输入Cache容量，例如1、2、4、8......。此处选择输入4。 （2）块容量： 如下图所示，提示输入块容量，例如1、2、4、8......。此处选择输入16。
（3）映射方式： 如下图所示，提示输入主存储器和高速缓存之间的assoiativity方法（主存地址到Cache地址之间的映射方式），1代表直接映射（固定的映射关系）、2代表组相联映射（直接映射与全相联映射的折中）、3代表全相联映射（灵活性大的映射关系）。此处选择全相联映射。 （4）替换策略： 如下图所示，提示输入替换策略，1代表先进先出（First-In-First-Out,FIFO）算法、2代表近期最少使用（Least Recently Used，LRU）算法、3代表最不经常使用（Least Frequently Used，LFU）、4代表随机法（Random）。此处选择先进先出。 （5）写策略： 如下图所示，提示输入Cache的读写操作，1代表写直达法（存直达法）即写操作时数据既写入Cache又写入主存、2代表写回法（拷回法）即写操作时只把数据写入Cache而不写入主存，但当Cache数据被替换出去时才写回主存。
Cache命中率分析工具的使用(附源代码)
题目：安装一种Cache命中率分析工具，并现场安装、演示。 一、什么是CPU-Cache CPU缓存（Cache Memory）是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容 量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。高速缓存的出现主要是为了解 决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，因为CPU运算速度要比内存读 写速度快很多，这样会使CPU花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。 在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可先缓存中调用，从而加快读取速度。CPU包 含多个核心，每个核心又有独自的一级缓存（细分成代码缓存和数据缓存）和二 级缓存，各个核心之间共享三级缓存，并统一通过总线与内存进行交互。 二、关于Cache Line 整个Cache被分成多个Line，每个Line通常是32byte或64byte，Cache Line 是Cache和内存交换数据的最小单位，每个Cache Line包含三个部分 Valid：当前缓存是否有效 Tag：对应的内存地址 Block：缓存数据 三、Cache命中率分析工具选择 1、Linux平台：Valgrind分析工具； 2、Windows平台如下： java的Jprofiler； C++的VisualStudio2010及以后的版本中自带profile工具； Application Verifier； intel vtune等。 四、选用Valgrind分析工具在Linux-Ubuntu14.04环境下实验 1.Valgrind分析工具的常用命令功能： memcheck：检查程序中的内存问题，如泄漏、越界、非法指针等。 callgrind：检测程序代码的运行时间和调用过程，以及分析程序性能。 cachegrind：分析CPU的cache命中率、丢失率，用于进行代码优化。 helgrind：用于检查多线程程序的竞态条件。 massif：堆栈分析器，指示程序中使用了多少堆内存等信息。 2.Valgrind分析工具的安装： 使用Ubuntu统一安装命令：sudo apt-get install valgrind 之后等待安装完成即可。 安装界面如图（由于我已经安装了此工具，而且没有更新的版本，图上结果为无可用升级）。
cache性能分析实验报告
计算机系统结构实验报告 名称： Cache性能分析学院：信息工程 姓名：陈明 学号：S121055 专业：计算机系统结构年级：研一
实验目的 1.加深对Cache的基本概念、基本组织结构以及基本工作原理的理解； 2.了解Cache的容量、相联度、块大小对Cache性能的影响； 3.掌握降低Cache失效率的各种方法，以及这些方法对Cache性能提高的好处； 4.理解Cache失效的产生原因以及Cache的三种失效； 5.理解LRU与随机法的基本思想，及它们对Cache性能的影响； 实验平台 Vmware 虚拟机，redhat 9.0 linux 操作系统，SimpleScalar模拟器 实验步骤 1.运行SimpleScalar模拟器； 2.在基本配置情况下运行程序（请指明所选的测试程序），统计Cache总失效 次数、三种不同种类的失效次数； 3.改变Cache容量（*2，*4，*8，*64），运行程序（指明所选的测试程序）， 统计各种失效的次数，并分析Cache容量对Cache性能的影响； 4.改变Cache的相联度（1路，2路，4路，8路，64路），运行程序（指明所 选的测试程序），统计各种失效的次数，并分析相联度对Cache性能的影响； 5.改变Cache块大小（*2，*4，*8，*64），运行程序（指明所选的测试程 序），统计各种失效的次数，并分析Cache块大小对Cache性能的影响； 6.分别采用LRU与随机法，在不同的Cache容量、不同的相联度下，运行程序 （指明所选的测试程序）统计Cache总失效次数，计算失效率。分析不同的替换算法对Cache性能的影响。 预备知识 1. SimpleScalar模拟器的相关知识。详见相关的文档。 2. 复习和掌握教材中相应的内容 （1）可以从三个方面改进Cache的性能：降低失效率、减少失效开销、减少Cache命中时间。 （2）按照产生失效的原因不同，可以把Cache失效分为三类： ①强制性失效（Compulsory miss）
第二章 计算机组成原理(2)
第二章计算机组成原理（2） 一、选择题 1、以下关于计算机指令系统的叙述中，正确的是_____ B ___。 A.用于解决某一问题的一个指令序列称为指令系统 B.计算机指令系统中的每条指令都是CPU可执行的 C.不同类型的CPU，其指令系统是完全一样的 D.不同类型的CPU，其指令系统完全不一样 2、以下符号中____ C ____代表一种I/O总线标准。 A.CRT B.VGA C.PCI D.DVD 3、以下打印机中，需要安装硒鼓才能在打印纸上印出文字和图案的是____ A ____。 A.激光打印机 B.压电喷墨式打印机 C.热喷墨式打印机 D.针式打印 机 4、移动存储器有多种，目前已经不常使用的是__ D __。 A. U盘 B. 存储卡 C. 移动硬盘 D. 磁带 5、销售广告标为"P4/1.5G/512MB/80G"的一台个人计算机，其CPU的时钟频率是___ B _____。 A.512MHz B.1500MHz C.80000MHz D.4MHz 6、现在激光打印机与主机连接多半使用的是____B___接口，而以前则大多使用并行接口。 A.SATA https://www.360docs.net/doc/5a9434749.html,B C.PS/2 D.IEEE-1394 7、显示器分辨率是衡量显示器性能的一个重要指标，它指的是整屏可显示多少__D______。 A.颜色 B.ASCII字符 C.中文字符 D.像素 8、下面属于PC机标准输入设备的是_____ A ___。 A.键盘 B.触摸屏 C.扫描仪 D.数码相机 9、下面有关计算机输入输出操作的叙述中，错误的是____ C ____。 A.计算机输入/输出操作比CPU的速度慢得多 B.两个或多个输入输出设备可以同时进行工作 C.在进行输入/输出操作时，CPU必须停下来等候I/O操作的完成 D.每个(或每类)I/O设备都有各自专用的控制器 10、下面关于硬盘存储器信息存储原理的叙述中，错误的是______ D _______。 A.盘片表面的磁性材料粒子有两种不同的磁化方向，分别用来记录 "0"和"1" B.盘片表面划分为许多同心圆，每个圆称为一个磁道，盘面上一般都有几千个磁道 C.每条磁道还要分成几千个扇区，每个扇区的存储容量一般为512字节 D.与CD光盘片一样，每个磁盘片只有一面用于存储信息 11、下面关于硬盘存储器结构与组成的叙述中，错误的是______ D _____。 A.硬盘由磁盘盘片、主轴与主轴电机、移动臂、磁头和控制电路等组成 B.磁盘盘片是信息的存储介质 C.磁头的功能是读写盘片上所存储的信息 D.盘片和磁头密封在一个盒状装置内，主轴电机安装在PC主板上 12、下面关于液晶显示器的叙述中，错误的是_____D___。 A.它的英文缩写是LCD B.它的工作电压低，功耗小 C.它几乎没有辐射 D.它与CRT显示器不同，不需要使用显示卡 13、下面关于鼠标器的叙述中，错误的是___ C _____ A.鼠标器输入计算机的是其移动时的位移量和移动方向 B.不同鼠标器的工作原理基本相同，区别在于感知位移信息的方法不同
(新)计算机组成原理期末复习资料
《计算机组成原理》期末复习资料（一） 复习资料及试题汇编(00.1-01.7) 一、数据表示、运算和运算器部件 1.将十进制数+107/128和-52化成二进制数，再写出各自的原码、反码、补码表示（符号位和数值位共8位）。 解：+107/128 = +6BH/80H = +1101011B/10000000B =+0.1101011 –52 =-34H=–110100 原码 01101011 10110100 反码 01101011 11001011 补码 01101011 11001100 2.判断下面的二元码的编码系统是有权还是无权码，写出判断的推导过程。 十进制数二元码的编码 0 0000 1 0111 2 0110 3 0101 4 0100 5 1011 6 1010 7 1001 8 1000 9 1111 解：设4位二元吗每位分别为ABCD，且假定其为有权码。则 从4的编码0100可求得B的位权为4；从8的编码1000可求得A的位权为8； 从7的编码1001可求得D的位权为-1；从6的编码1010可求得C的位权为-2； 再用ABCD的位权分别为84-2-1来验证112359的编码值，结果均正确。所以，该编码系统为有权码。 3.说明海明码纠错的实现原理。为能发现并改正一位、也能发现二位错，校验位和数据位在位数上应满足什么关系？ 解： (1)海明码是对多个数据位使用多个校验位的一种检错纠错编码方案，。它是对每个校验位 采用偶校验规则计算校验位的值，通过把每个数据位分配到几个不同的校验位的计算中去。若任何一个数据位出错，必将引起相关的几个校验位的值发生变化，这样也就可以通过检查这些校验位取值的不同情况，不仅可以发现是否出错，还可以发现是哪一位出错，从而提供了纠错检错的可能。 (2)设数据位为k，校验位为r，则应满足的关系是2r-1>=k+r。 4.什么叫二-十进制编码？什么叫有权码和无权码？够举出有权、无权码的例子。 解： (1)二-十进制编码通常是指用4位二进制码表示一位十进制数的编码方案。 (2)有权码是指4位二进制码中，每一位都有确定的位权，4位的位权之和代表该十进制 的数值。例如8421码从高到低4位二进制码的位权分别为8、4、2、1；无权码则相反，
大连理工大学计算机系统结构实验-实验四
大连理工大学实验报告计算机系统结构实验 实验四Cache性能分析 学院（系）：电子信息与电气工程学部专业：计算机科学与技术 学生姓名： 班级： 学号： 大连理工大学 Dalian University of Technology
实验四Cache性能分析 一、实验目的和要求 （1）加深对Cache的基本概念、基本组织结构以及基本工作原理的理解。 （2）掌握Cache容量、相联度、块大小对Cache性能的影响。 （3）掌握降低Cache不命中率的各种方法以及这些方法对提高Cache性能的好处。 （4）理解LRU与随机法的基本思想以及它们对Cache性能的影响。 二、实验步骤与操作方法 1、Cache容量对不命中率的影响。 （1）启动MyCache。 （2）用鼠标单击“复位”按钮，把各参数设置为默认值。 （3）选择一个地址流文件。方法：选择“访问地址”—>“地址流文件”选项，然后单击“浏览”按钮，从本模拟器所在文件夹下的“地址流”文件夹中选取。 （4）选择不同的Cache容量，包括2KB、4KB、8KB、16KB、32KB、64KB、128KB和256KB。分别执行模拟器（单击“执行到底”按钮即可执行），然后在下表中记录各种情况下的不命中率。 表不同容量下Cache的不命中率 （5）以容量为横坐标，画出不命中率随Cache容量变化而变化的曲线，并指明地址流文件名。
（6）根据该模拟结果，你能得出什么结论？ 答：随着Cache容量的增大，不命中率降低，但是降低的幅度由较大差别，Cache容 量足够大以后，不命中率降到一定程度以后，降低效果不再明显。 2．相联度对不命中率的影响 （1）用鼠标单击“复位”按钮，把各参数设置为默认值。此时的Cache容量为64KB。 （2）选择一个地址流文件。 （3）选择不同的Cache相联度，包括2路、4路、8路、16路和32路。分别执行模拟器，然后在下表中记录各种情况下的不命中率。 表当容量为64KB时，不同相联度下Cache的不命中率 （4）把Cache的容量设置为256KB，重复（3）的工作，并填写下表。 表当容量为256KB时，不同相联度下Cache的不命中率 （5）以相联度为横坐标，画出在64KB和256KB的情况下不命中率随Cache相联度变化而变化的曲线，并指明地址流文件名。