存取周期的概念
计算机组成原理课后答案第四章_庞海波
设DRAM的刷新最大间隔时间为2ms，
则异步刷新的刷新间隔=2ms/256行=0.0078125ms =7.8125µs
即：每7.8125µs刷新一行。
集中刷新时，死时间为256*0.1us=25.6us。
分散刷新，刷新间隔0.2us，死时间为0.1us，读写周期0.2us
异步刷新，死时间0.1us，刷新间隔7.8125us。
第四章思考题与习题
1．解释下列概念主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory
答：
主存：与CPU直接交换信息，用来存放数据和程序的存储器。
辅存：主存的后援存储器，不与CPU直接交换信息。
CACHE：为了解决CPU和主存的速度匹配，设在主存与CPU之间，起缓冲作用，用于提高访存速度的一种存储器。
3．存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次，计算机如何管理这些层次？
答：存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。
Cache—主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，接近于Cache的速度，而容量和位价却接近于主存。
主存—辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存
页面容量=总容量/页面数= 64K×8 / 4 = 16K×8位，4片16K×8字串联成64K×8位
组容量=页面容量/组数= 16K×8位/ 16 = 1K×8位，16片1K×8位字串联成16K×8位
组内片数=组容量/片容量= 1K×8位/ 1K×4位= 2片，两片1K×4位芯片位并联成1K×8位
存储器逻辑框图：
16m 单片机晶振,指令时间
16m 单片机晶振,指令时间1.引言1.1 概述概述部分内容如下：引言是一篇文章的开头，通过引言，我们可以对文章的主题进行概括和介绍，引起读者的兴趣并使其对文章的内容产生期待。
在本文中，我们将探讨16m单片机晶振和指令时间的相关内容。
在现代科技快速发展的背景下，单片机在各种电子设备中扮演着至关重要的角色。
作为重要的计算核心，单片机的性能对设备的整体表现有着直接的影响。
而晶振则是单片机中一个非常关键且常见的元件，其作用是提供时钟脉冲，控制单片机内部各个模块的协调运行。
在选择晶振时，我们需要考虑到单片机的实际需求。
不同的应用场景对单片机的要求不尽相同，因此选择适合的晶振频率是至关重要的。
本文将对不同晶振频率的选择提供一些指导和建议。
而指令时间是指单片机执行一条指令所需的时间。
指令时间的长短直接影响着单片机的运行速度和效率，进而影响着设备的整体性能。
在本文中，我们将探讨影响指令时间的因素，并强调指令时间在单片机设计中的重要性。
通过对16m单片机晶振和指令时间的研究，我们可以更好地理解晶振对单片机性能的影响以及指令时间在设备运行中的重要性。
希望本文能为读者提供一些有价值的信息和参考，帮助他们在单片机设计和应用中做出更合理的选择。
接下来，我们将详细探讨16m单片机晶振和指令时间的相关内容。
文章结构部分的内容可以按照下面的方式来编写：1.2 文章结构本文主要围绕着16m单片机晶振和指令时间展开讨论。
文章分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，我们将概述本文的主要内容和目的，以便读者能够对文章有一个清晰的认识。
在正文部分，我们将详细探讨16m单片机晶振和指令时间。
首先，我们将介绍晶振的作用，包括它在单片机中起到的重要作用以及与单片机性能相关的因素。
然后，我们将讨论晶振的选择，探究在不同应用场景下如何选择适合的晶振类型。
接下来，我们将重点关注指令时间的定义和影响因素。
通过对指令时间的深入研究，我们可以更好地理解其对单片机性能的影响和重要性。
计算机组成原理知识点总结
计算机组成原理知识点总结第一章一、数字计算机的五大部件（硬件）及各自主要功能（P6）计算机硬件组成：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。
1、存储器（主存）主要功能：保存原始数据和解题步骤。
包括：内存储器（CPU 直接访问），外存储器。
2、运算器主要功能：进行算术、逻辑运算。
3、控制器主要功能：从内存中取出解题步骤（程序）分析，执行操作。
包括：计算程序和指令（指令由操作码和地址码组成）。
4、输入设备主要功能：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能接收和识别的二进制信息形式。
5、输出设备主要功能：把计算机处理的结果变换为人或其他机器所能接收和识别的信息形式。
注：1、冯诺依曼结构：存储程序并按地址顺序执行。
2、中央处理器（CPU）：运算器和处理器的结合。
3、指令流：取指周期中从内存读出的信息流，流向控制器。
数据流：在执行器周期中从内存读出的信息流，由内存流向运算器。
二、数字计算机的软件及各自主要功能（P11）1、系统软件：包括服务性程序、语言程序、操作程序、数据库管理系统。
2、应用程序：用户利用计算机来解决某些问题而设计。
三、计算机的性能指标。
1、吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量，用bps度量。
2、响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量。
3、利用率：在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所在的比率，用百分比表示。
4、处理机字长：常称机器字长，指处理机运算中一次能够完成二进制运算的位数，如32位机、64位机。
5、总线宽度：一般指CPU从运算器与存储器之间进行互连的内部总线一次操作可传输的二进制位数。
6、存储器容量：存储器中所有存储单元（通常是字节）的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。
7、存储器带宽：单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用B/s（字节/秒）表示。
8、主频/时钟周期：CPU的工作节拍受主时钟控制，按照规定在某个时间段做什么（从什么时候开始、多长时间完成），主时钟不断产生固定频率的时钟信号。
计算机组成原理(微课版) 谭志虎习题答案
计算机组成原理（微课版）谭志虎习题答案1. 介绍计算机组成原理作为一门计算机科学与技术专业的必修课程，对于理解计算机硬件结构和原理起着重要的作用。
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2. 第一章题目2.1 问题一题目：计算机的五大基本组成部分是什么？简要描述每个部分的功能和作用。
答案：计算机的五大基本组成部分包括输入设备、输出设备、存储设备、控制单元和运算单元。
具体描述如下：•输入设备：用于将外部数据转换为计算机可以识别的内部数据格式，并将其传输给计算机的存储器或处理器。
常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。
•输出设备：用于将计算机结果的数据转换为人类可以识别的形式，并输出给用户或其他外部设备。
常见的输出设备有显示器、打印机、音频设备等。
•存储设备：用于存储和访问计算机程序和数据。
存储设备可以分为主存储器和辅助存储器两种类型。
主存储器用于临时存储计算机当前正在处理的数据和程序，辅助存储器用于长期存储和备份数据和程序，例如硬盘、固态硬盘等。
•控制单元：用于控制和协调计算机的各个部件，指挥计算机的操作和工作流程。
控制单元负责解析和执行存储在存储器中的指令，控制数据传输和执行各种逻辑操作。
•运算单元：用于执行计算机的算术和逻辑运算。
运算单元包括算术逻辑单元（ALU）和寄存器，用于执行加法、减法、乘法、除法等算术运算，以及逻辑运算和位操作。
2.2 问题二题目：什么是存储器的存取周期？如何计算存储器的存取时间？答案：存储器的存取周期是指从发出存取请求到获得存储单元数据的时间。
存储器的存取时间由存储器的寻址方式和存储器的延迟时间决定。
计算存储器的存取时间的公式如下：存取时间 = 寻址时间 + 延迟时间其中，“寻址时间”指执行寻址操作所需的时间，包括指令地址的读取和指令地址的解码时间。
它取决于存储器的寻址方式和地址总线的宽度。
全国计算机等级考试一级MSOFFICE选择题(含答案)
全国计算机等级考试一级MSOFFICE选择题（含答案）1.在计算机内部用来传送、存储、加工处理的数据或指令都是以（）形式进行的。
[单选题]A、十进制码B、二进制码(正确答案)C、八进制码D、十六进制码答案解析：在计算机内部用来传送、存储、加工处理的数据或指令都是以二进制码形式进行的。
2.磁盘上的磁道是（）。
[单选题]A、一组记录密度不同的同心圆(正确答案)B、一组记录密度相同的同心圆C、一条阿基米德螺旋线D、二条阿基米德螺旋线答案解析：磁盘上的磁道是一组记录密度不同的同心圆。
一个磁道大约有零点几毫米的宽度，数据就存储在这些磁道上。
3.下列关于世界上第一台电子计算机ENIAC的叙述中，（）是不正确的。
[单选题]A、ENIAC是1946年在美国诞生的B、它主要采用电子管和继电器C、它首次采用存储程序和程序控制使计算机自动工作(正确答案)D、它主要用于弹道计算答案解析：世界上第一台电子计算机ENIAC是1946年在美国诞生的，它主要采用电子管和继电器，它主要用于弹道计算。
4.用高级程序设计语言编写的程序称为（）。
[单选题]A、源程序(正确答案)B、应用程序C、用户程序D、实用程序答案解析：用高级程序设计语言编写的程序称为源程序，源程序不可直接运行。
要在计算机上使用高级语言，必须先将该语言的编译或解释程序调入计算机内存，才能使用该高级语言。
5.二进制数 011111 转换为十进制整数是（）。
[单选题]A、64B、63C、32D、31(正确答案)答案解析：数制也称计数制，是指用同一组固定的字符和统一的规则来表示数值的方法。
十进制（自然语言中）通常用0到9来表示，二进制（计算机中）用0和1表示，八进制用0到7表示，十六进制用0到F表示。
（1）十进制整数转换成二进制（八进制、十六进制），转换方法:用十进制余数除以二（八、十六）进制数，第一次得到的余数为最低有效位，最后一次得到的余数为最高有效位。
（2）二（八、十六）进制整数转换成十进制整数，转换方法:将二（八、十六）进制数按权展开，求累加和便可得到相应的十进制数。
微端原理--简答笔记3
微端原理----简答笔记三、1、计算机的内存容量、主频、存取周期各是指什么?答：内存容量：指内存储器中能存储信息的总字节数。
主频：指计算机的时钟频率，它的倒数是计算机的时钟周期数；存取周期：存储器进行一次完整的读/写操作所需的时间，也就是存储器连续两次读（或写）所需的最短时间间隔。
2、简述8088/8086CPU中寄存器的类型和功能。
答：寄存器按照功能的不同可分为通用寄存器（AX，BX，CX，DX，SP，BP，SI， DI。
其中的前四个寄存器可分别分成 AH，AL ；BH，BL；CH，CL；DH，DL 的八位寄存器）、指令指针寄存器（IP）、标志寄存器（FLAGS）、段寄存器（CS，DS，ES，SS）。
功能如下：AX 存放数据，可作为累加器使用；BX 存放数据，可用来存放数据的指针（偏移地址），常常和 DS 寄存器连用；CX 存放数据，可用来做计数器，常常存放循环次数；DX 存放数据，可用来存放乘法运算产生的部分积，或用来存放输入输出的端口地址（指针）；SP 用于访问堆栈数据，指明堆栈的栈顶；BP 用来存放访问堆栈段的一个数据区，作为基地址；SI 存放一般数据，还可用于串操作中，存放源地址，对一串数据访问；DI 存放一般数据，还可用于串操作中，存放目的地址，对一串数据访问；IP 用于存放将要执行的指令地址，程序员不能对它直接操作；FLAGS 用于指示微处理器的状态并控制它的操作，包含 6 个状态位（CF、ZF、SF、PF、OF、AF）和 3 个控制位（IF、DF、TF）；CS 代码段寄存器，代码段是一个存储区域，存放的是 CPU 要使用的指令代码，CS 存放代码段的段基地址；DS 数据段寄存器，数据段是包含程序使用的大部分数据的存储区，DS 中存放数据段的段基地址；ES 附加段寄存器，附加段是为某些串操作指令存放目的操作数而附近的一个数据段，ES 中存放该数据段的段基地址；SS 堆栈段寄存器，堆栈段是内存中一个特殊的存储区，用于暂时存放程序运行时所需的数据或地址信息，SS 中存放该存储区的段基地址。
计算机组成原理期末复习内容总结
第一章计算机系统概论1、基本概念硬件：是指可以看得见、摸得着的物理设备部件实体,一般讲硬件还应包括将各种硬件设备有机组织起来的体系结构;软件：程序代码+ 数据 + 文档;由两部分组成,一是使计算机硬件能完成运算和控制功能的有关计算机指令和数据定义的组合,即机器可执行的程序及有关数据；二是机器不可执行的,与软件开发、过程管理、运行、维护、使用和培训等有关的文档资料; 固件：将软件写入只读存储器ROM中,称为固化;只读存储器及其写入的软件称为固件;固件是介于硬件和软件之间的一种形态,从物理形态上看是硬件,而从运行机制上看是软件;计算机系统的层次结构：现代计算机系统是由硬件、软件有机结合的十分复杂的整体;在了解、分析、设计计算机系统时,人们往往采用分层分级的方法,即将一个复杂的系统划分为若干个层次,即计算机系统的层次结构;最常见的是从计算机编程语言的角度划分的计算机系统层次结构;虚拟计算机：是指通过配置软件扩充物理机硬件/固件实现功能以后所形成的一台计算机,而物理机并不具备这种功能;虚拟机概念是计算机分析设计中的一个重要策略,它将提供给用户的功能抽象出来,使用户摆脱具体物理机细节的束缚;2、计算机的性能指标;1 吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量,用bps度量;2 响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量,用时间单位来度量;3 利用率：在给定的时间间隔内,系统被实际使用的时间所在的比率,用百分比表示;4 处理机字长：常称机器字长,指处理机运算中一次能够完成二进制运算的位数,如32位机、64位机;5 总线宽度：一般指CPU从运算器与存储器之间进行互连的内部总线一次操作可传输的二进制位数;6 存储器容量：存储器中所有存储单元通常是字节的总数目,通常用KB、MB、GB、TB来表示;7 存储器带宽：单位时间内从存储器读出的二进制数信息量,一般用B/s字节/秒表示;8 主频/时钟周期：CPU的工作节拍受主时钟控制,按照规定在某个时间段做什么从什么时候开始、多长时间完成,主时钟不断产生固定频率的时钟信号;主频主时钟的频率度量单位是MHZ、GHZ；时钟周期主频的倒数度量单位是微秒、纳秒;9 CPU执行时间：表示CPU执行一段程序所占用的CPU时间,可用下式计算CPU时间=CPU时钟周期数 X CPU时钟周期长;10 CPI：执行一条指令所需要的平均时钟周期数,可用下式计算 CPI=执行某段程序所需的CPU时钟周期数/该程序包含的指令条数;11 MIPS：平均每秒执行多少百万条定点指令数,用下式计算MIPS=指令条数 /程序执行时间× 10612 FLOPS：平均每秒执行浮点操作的次数,用来衡量机器浮点操作的性能,用下式计算FLOPS=程序中的浮点操作次数/程序执行时间秒3、计算机硬件系统的概念性结构,各个部分的作用;1计算机硬件系统由运算器、控制器、内存储器、输入设备、输出设备五大部分构成,一般还要包括它们之间的连接结构总线结构；2将运算器、控制器、若干的寄存器集成在一个硅片上,称为中央处理器CPU；3由于输入设备、输出设备与CPU、内存的处理速度差异,所以输入、输出设备通过适配器与总线、CPU、内存连接；4概念性结构如下图所示；译码翻译、产生控制信号控制取操作数源操作数、目的操作数控制执行运算控制保存结果形成下条指令地址顺序、转移6运算器的作用：由算术逻辑运算部件ALU、寄存器、数据通路组成;实现数据的加工和处理算术运算、逻辑运算、移位运算、关系比较运算、位运算；7存储器的作用：存储程序和数据,记忆部件；8适配器的作用：在主机与I/O设备之间起数据缓冲、地址识别、信号转换等；9总线的作用：多个部件分时共享的信息传送通路,用来连接多个部件并为之提供信息传输交换服务;注：后续章节还会逐步扩充4、指令流、数据流计算机如何区分指令和数据指令流：在取指周期中从内存中读出的信息流称为指令流,它通过总线、CPU内部数据通路流向控制器;数据流：在执行周期中从内存中读出的信息流称为数据流,它通过总线、CPU内部数据通路流向运算器;从时间上来说,取指令事件发生在取指周期取指令阶段,取数据事件发生在执行周期执行指令阶段；从空间处理部件上来说,指令一定送给控制器,数据一定送给运算器;5、冯·诺依曼计算机的技术特点由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分构成计算机硬件系统概念结构；采用二进制代码表示数据和指令；采用存储程序控制方式指令驱动;第二章运算方法和运算器1、原码、补码、反码、移码的求法及表示范围; 1首先应明确机器字长；2原码、补码、反码、移码的求法；3表示范围；2、补码加减法运算,加法运算溢出检测;1补码加法运算规则2补码减法运算规则3变形补码表示法00 表示正数11 表示负数4变形补码运算：规则同补码加减法运算规则,双符号位数值化、参加运算;5加法运算溢出检测1单符号位法2双符号位法参见例题、习题3、并行加法器的进位方法及逻辑表达式1直接从全加器的进位公式推导;C2=G1+P1C1C3=G2+P2C2C4=G3+P3C33并行进位：所有进位可以同时产生,实际上只依赖于数位本身、来自最低位的进位C0;C1=G0+P0C0C2=G1+P1G0+P1P0C0C3=G2+P1G1+P2P1G0+P2P1P0C0C4=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1G0+P3P2P1P0C0其中：G0=A0B0 P0=A0+B0G1=A1B1 P1=A1+B1G2=A2B2 P2=A2+B2G3=A3B3 P3=A3+B3Gi：进位产生函数,表示两个数位都为1Pi：进位传递函数,表示某位上的两个数位有一个为1,如果来自低位的进位为1,则肯定会产生进位;4、浮点加减法运算方法;●比较阶码大小、对阶●尾数加减法运算●规格化处理●尾数舍入处理●溢出判断参见例题、习题5、流水线原理、时钟周期确定、时间公式、加速比、时空图1把一个任务分割为一系列的子任务,使各子任务在流水线中时间重叠、并行执行;过程段Si之间重叠执行;2时钟周期的确定所有Si中执行时间最大者,参见例;3时间公式理想K+n-1T4加速比●Ck = TL / Tk = n·k/k＋n－1●当任务数很大时,采用一个任务的完成时间相比,参见例; 5流水线时空图第三章存储系统1、基本概念存储容量：指一个存储器中可以容纳的存储单元总数;典型的存储单元存放一个字节,因此通常用字节数来表示,KB、MB、GB、TB; 存取时间：读操作时间指一次读操作命令发出到该操作完成、数据读出到数据总线上所经历的时间;通常写操作时间等于读操作时间,故称为存取时间;存取周期：也称读写周期,指连续启动两次读/写操作所需间隔的最小时间;通常存储周期略大于存取时间,因为数据读出到总线上,还需要经过数据总线、CPU内部数据通路传递给控制器/运算器;存储器带宽：单位时间里存储器可以存取的信息量,通常用位/秒、字节/秒表示;2、存储器的分级结构;对存储器的要求是容量大、速度快、成本低,但是在一个存储器中要求同时兼顾这三个方面的要求是困难的;为了解决这方面的矛盾,目前在计算机系统中通常采用多级存储器体系结构,即高速缓冲存储器、主存储器和外存储器;CPU能直接访问高速缓冲存储器cache和内存；外存信息必须调入内存后才能为CPU进行处理;1高速缓冲存储器：高速小容量半导体存储器,强调快速存取指令和数据；2主存储器：介于cache与外存储器之间,用来存放计算机运行期间的大量程序和数据;要求选取适当的存储容量和存取周期,使它能容纳系统的核心软件和较多的用户程序；3外存储器：大容量辅助存储器,强调大的存储容量,以满足计算机的大容量存储要求,用来存放系统程序、应用程序、数据文件、数据库等;3、主存储器的逻辑设计;第一步：根据设计容量、提供的芯片容量构建地址空间分布图类似搭积木,可能需要字、位扩展；第二步：用二进制写出连续的地址空间范围；第三步：写出各片组的片选逻辑表达式;第四步：按三总线分析CPU和选用存储器芯片的数据线、地址线、控制线,以便设计CPU与存储器的连接;第五步：设计CPU与存储器连接的逻辑结构图;参见例题、习题4、顺序存储器和交叉存储器的定量分析;顺序存储器：mT交叉存储器：可以使用流水线存取,T+m-1τ参见例题、习题5、高速缓冲存储器cache的基本原理,cache命中率相关计算Cache的基本原理：cache是一种高速缓冲存储器,为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术;主存和cache均按照约定长度划分为若干块；主存中一个数据块调入到cache中,则将数据块地址块编号存放到相联存储器CAM中,将数据块内容存放在cache中；当CPU访问主存时,同时输出物理地址给主存、相联存储器CAM,控制逻辑判断所访问的块是否在cache中：若在,则命中,CPU直接访问cache;若不在,则未命中,CPU直接访问主存,并将该单元所在数据块交换到cache中;基于程序和数据的局部性访问原理,通过cache和主存之间的动态数据块交换,尽量争取CPU访存操作在cache命中,从而总体提高访存速度;cache命中率相关计算：命中率主存/cache系统平均访问时间访问效率参加例题、习题;第四章指令系统1、基本概念指令系统：一台计算机中所有机器指令的集合,称为这台计算机的指令系统;指令系统是表征一台计算机性能的重要因素,其格式与功能直接影响机器的硬件结构、软件、适用范围等;寻址方式：告诉计算机如何获取指令和运算所需要的操作数;即如何提供将要执行的指令所在存储单元的物理地址；如何提供运算所需要的操作数所在存储单元的物理地址、或者操作数所在内部寄存器的编号;CISC：指令条数多、结构形式复杂多样、寻址方式种类繁多、功能复杂多样、翻译执行效率低、很多指令难得用到;CISC使计算机的研制周期长,难以保证正确性,不易调试、维护,大量使用频率很低的复杂指令浪费了系统硬件资源;RISC：选取使用频率最高的一些简单指令,指令条数少,复杂功能通过宏指令实现；指令长度、格式、结构形式、寻址方式种类少,翻译执行效率高；只有取数/存数指令访问存储器,其余指令的操作均在CPU内部寄存器之间进行; RISC可缩短计算机的研制周期、易于保证正确性、调试、维护,系统硬件资源使用效率高;2、指令格式及寻址方式辨析参见例题、习题第五章中央处理器1、基本概念指令周期：取出一条指令并执行这条指令所需要的时间;微指令周期：从控制存储器中读出一条微指令的时间加上执行该条微指令的时间;微命令：控制部件通过控制线向执行部件发送的各种控制信号/操作命令;微操作：执行部件接收微命令以后所完成的操作,微操作是执行部件中最基本的、不可再分解的操作;微指令：一组实现一定操作功能的微命令的组合形式,称为微指令;由操作控制和顺序控制两大部分组成;指令流水线：指指令执行步骤的并行;将指令流的处理过程划分为取指令、指令译码、执行、写结果等几个并行处理的过程段;2、CPU的功能;1指令控制控制程序的执行顺序；由于程序是一个指令序列,这些指令的相互顺序不能任意颠倒,必须严格按照程序规定的顺序进行;2操作控制控制器产生取指令、执行指令的所需要的全部操作控制信号,并依序送往相应的部件,从而控制这些部件按指令的要求完成规定的动作;3时间控制对各种操作实施时间上的定时；在计算机中,各种指令的操作信号和整个执行过程均受到时间的严格定时和事件先后顺序控制应在规定的时间点开始,在规定的时间内结束 ,以保证计算机有条不紊地自动工作;4数据加工完成指令规定的运算操作;3、根据给定的模型机和数据通路结构,画出指令周期流程1根据模型机和数据通路结构,分析指令周期流程;2指令周期流程实际上是一个指令流、数据流在数据通路上的流动过程;参见例题、习题;4、微程序控制器的原理及组成框图;1基本原理设计阶段：首先,根据CPU的数据通路结构、指令操作定义等,画出每条指令的指令周期流程图具体到每个时钟周期、微操作、微命令;然后,根据微指令格式、指令周期流程图编写每条指令的微程序;最后,把整个指令系统的微程序其中取指令的微程序段是公用的固化到控制存储器中;运行阶段：首先,逐条执行取指令公用微程序段,控制取指令操作;然后,根据指令的操作码字段,经过变换,找到该指令所对应的特定微程序段,从控制存储器中逐条取出微指令,根据微操作控制字段,直接或经过译码产生微命令控制信号,控制相关部件完成指定的微操作;一条微指令执行以后,根据微地址字段取下一条微指令2构成框图控制存储器ROM：存放全部指令系统的微程序；微地址寄存器uPC：具有自动增量功能,给出顺序执行的下条微指令地址；微命令寄存器uIR：存放由控制存储器读出的一条微指令;地址转移逻辑：①根据指令寄存器IR的操作码,定位到该指令对应的微程序段,uPC 初值；②如果判断条件P/状态条件=FALSE,则 uPC=uPC +1,顺序执行；③如果判断条件P/状态条件=TRUE,则uPC=根据策略形成新的微指令地址,程序转移;5、流水线中资源相关、数据相关、控制相关问题;资源相关：是指多条指令进入流水线后,在同一机器时钟周期内争用同一个功能部件所发生的冲突;数据相关：在一个程序中,如果必须等前一条指令执行完毕以后,才能执行后一条指令,那么这两条指令就是数据相关的;控制相关：控制相关冲突是由转移类指令引起的;当执行转移类指令时,可能为顺序取下条指令；也可能转移到新的目标地址取指令;如果流水线顺序取指令,而程序却需要转移时,进入流水线的指令并不是将要执行的指令,或者转移的目标指令可能还没有进入流水线,从而使流水线发生断流;第六章总线系统1、基本概念;总线：总线是一组能为多个部件分时共享的信息传送线,用来连接多个部件并为之提供信息交换通路;总线仲裁：当总线上的多个主设备主方同时竞争使用总线时,必须通过总线仲裁部件,以某种方式和策略选择其中一个主设备主方,接管总线的控制权,传送信息;总线同步定时：在同步定时协议中,事件出现在总线上的时刻由公共的统一的总线同步时钟信号来确定,所以总线中包含时钟信号线;每个事件都必须在规定的时间点开始,并在规定的时间范围内结束;每个事件的持续时间、一次总线操作的时间是确定的; 总线异步定时：在异步定时协议中,后一事件出现在总线上的时刻取决于前一事件什么时候结束,即建立在应答式或互锁机制基础上;在这种系统中,不需要统一的公共同步时钟信号; 一个事件持续的时间、一次总线操作的时间是不确定的;2、总线接口的功能1控制接口依据CPU的指令信息控制外围设备的动作,如启动、关闭设备等;2缓冲在为部设备和计算机系统其它部件之间用作为一个缓冲器,以补偿各种设备在速度上的差异 ;3状态接口监视外部设备的工作状态并保存状态信息,状态信息包括“准备就绪”、“忙”、“错误”等,供CPU询问外部设备时进行分析之用;4转换可以完成任何要求的数据转换,以确保数据能在为部设备和CPU之间正确地传送,如数据格式转换、并-串转换等;5整理可以完成一些特别的功能,如在批量数据传输时自动修改字计数器、当前内存地址寄存器;6程序中断每当外围设备向CPU请求某种动作时,接口即发送中断请求信号给CPU,申请中断;3、多总线结构辨析HOST总线：宿主总线,连接多CPU、cache、主存、北桥;64位数据线、32位数据线、同步定时总线;PCI总线：与处理器无关的高速外围总线,连接高速的PCI设备,32/64位数据线、32位地址线、同步定时、集中仲裁、猝发传送;LAGACY总线：遗留总线,可以是ISA、EISA、MCA等传统总线,连接中、低速设备,保护用户以前的投资;桥的分类：HOST桥北桥、PCI/LAGACY桥南桥、PCI/PCI桥;桥的作用：1连接两条总线,使彼此相互通信；2总线转换部件,可以把一条总线上的地址空间映射到另一条总线的地址空间上,从而使系统中任意一个总线上的主设备都能看到同样的一份地址表；3信号缓冲、电平转换、控制逻辑转换等;第八章输入输出系统1、基本概念;DMA周期挪用：也称周期窃取,当CPU响应DMA请求、初始化DMA 控制器之后,I/O设备去做准备,DMA控制器并不立即获得总线控制权,CPU继续获得总线控制权;I/O设备每准备好发送/接收一个数据后,由DMA控制器向CPU申请获得一个总线周期的控制权,传输一个字数据,然后释放总线控制权交给CPU,I/O设备继续准备;在整个DMA数据传送过程中,CPU和DMA控制器交替控制总线,可以充分发挥CPU和内存的效率,是DMA广泛采用的方式;通道：通道是一个特殊功能的处理器基于微处理器CPU、单片机实现的,它有自己的指令和程序通道指令、通道程序专门负责数据输入/输出的传输控制,而CPU将“传输控制”的功能下放给通道后只负责“数据处理”功能;CPU和通道分时使用系统总线和存储器,实现了CPU内部运算与I/O设备的并行工作;外围处理机方式PPU：PPU基本上是独立于主机工作的,它有自己的指令系统,完成算术/逻辑运算,读/写主存储器,与外设交换信息等;PPU的结构更接近一台计算机、或者就是一台通用计算机,一般称为前置机;在一些大型高效率的计算机系统中,可以设置多台PPU,分别承担I/O控制、通信、维护诊断等任务;2、多级中断处理过程;1中断请求获取CPU在一条指令执行完毕后,即转入公操作,查询是否有中断请求;2决定是否响应中断请求优先级排队：中断优先级排队电路决定是否响应该级中断请求;寻找中断源：中断响应,沿着指定优先级的菊花链,寻找中断源,并获取中断向量;3中断周期断点地址进入堆栈；状态寄存器进入堆栈；关中断,即修改中断屏蔽寄存器IM本级及以下的中断请求不予响应,开放本级以上的中断请求；形成中断服务子程序入口地址,改变PC;4中断处理：保护现场；中断处理设备服务；恢复现场；开中断,即修改中断屏蔽寄存器IM；中断返回,即状态寄存器、断点地址从堆栈中出栈,断点地址送PC;3、Pentium采用向量中断法,中断源、中断向量表、中断服务子程序入口地址的形成过程;指令给出：如软件中断指令INT n 中的n即为中断向量号;接口提供：可屏蔽中断是CPU接收外部中断控制器由数据总线送来的中断向量号；非屏蔽中断的向量号是固定的;CPU自动指定：识别错误、故障现象、中断产生条件自动在CPU内部形成;3将256个中断源的中断服务子程序入口地址集中保存在00000H-003FFH的1K区域中,称为中断向量表IVT;1获取中断向量号N；2根据N,查中断向量表IVT；34N+1,4N→IP、4N+3,4N+2→CS；4中断服务子程序入口地址为：24CS+IP;4、DMA基本操作过程;1外围设备发出DMA请求；2CPU在指令执行公操作期间,查询是否有DMA请求,决定是否响应设备的DMA请求；若响应请求,把CPU工作改成DMA操作方式,CPU初始化DMA控制器内存起始地址、字个数, DMA控制器从CPU接管总线控制权；3DMA控制器负责执行一个个数据传送操作；修改内存地址指针、计数；数据块传送结束时以中断方式向CPU报告；4CPU响应DMA传送结束的中断请求,善后处理,收回总线控制权,一次DMA传送操作结束;5、通道的功能;1CPU执行I/O指令,通道接收来自CPU输出的地址信息、控制信息,按指令要求与指定的外围设备进行通信;2从内存选取属于指定设备的通道程序,逐条执行通道指令,向设备控制器发送各种命令;3组织外围设备与CPU、内存之间进行数据传送,并根据需要提供数据缓存的空间,以及提供数据存入内存的地址和传送的数据量;4从外围设备得到设备的状态信息,形成并保存通道本身的状态信息,根据要求将这些状态信息传送给CPU;5将外围设备的中断请求和通道本身的中断请求,按次序及时报告CPU;第十一章并行体系结构1、基本概念并行性：并行性是指计算机系统具有可以同时进行运算或者操作的特性,它包括同时性与并发性两种含义；同时性是指两个或两个以上的事件在同一时刻发生；并发性是指两个或两个以上的事件在同一时间间隔发生如分时交替执行、重叠执行等;VLIW处理机：由编译程序在编译时找出指令间潜在的并行性,进行适当调度安排,把多个能并行执行的操作组合在一起,成为一条具有多个操作段的超长指令;由这条超长指令去控制VLIW处理机中多个互相独立工作的功能部件,每个操作段控制一个功能部件,相当于同时执行多条指令;超线程处理机：多个线程同时运行,并通过适当的管理调度策略,建立来自多线程的、已优化的尽量避免无关问题的多指令流;在一个时钟周期内,流水处理机可以同时处理来自多指令流的指令、可有效解决相关问题,称为同时多线程结构,即超线程技术; 向量处理机：采用流水线技术实现向量处理,向量的分量源源不断地进入流水线,各个分量的处理时间重叠,整体上提高向量的处理速度;每个时钟周期向流水线发射一组分量,流水线满载以后,每个时钟周期输出一组分量的运算结果;机群系统：机群系统是由一组完整的计算机指离开机群系统仍能独立运行自己任务,一般称为节点通过高性能的网络或局域网互连而成的系统;它作为一个统一的计算资源一起工作,并能产生一台计算机的印象;2、SMP的特点1有两个及以上功能相似、或相同的处理机；2这些处理机共享同一主存和I/O设施,以总线或者其它内部连接机制互连在一起；这样,存储器存取时间对每个处理机都是大致相同的；3所有处理机对I/O设备的访问,或通过同一通道,或通过提供到同一设备路径的不同通道；4所有处理机能完成同样的功能；5系统被一个集中式操作系统OS控制;OS提供各处理机及其程序之间的作业级、任务级和数据元素级的交互;OS跨越所有处理机来调度进程和线程、以及处理机间的同步,使得多个处理机的存在对用户是透明的,感觉就是一个处理机;。
计算机应用基础问答题
1. 详述计算系统的主要技术指标，并举例说明它们的含义。
答： 1 主频：主频即时钟频率，指 CPU 在单位时间发出的脉冲数。
表示 CPU 的运行速度，是以赫兹为单位，如 CPU 主频 3.0GHz ： G 是 10 的 9 次方。
3.0GHz 就是 3.0*109 赫兹。
2. 字长：字长是 CPU 能够直接处理的二进制数据位数，它直接关系到计算机的计算精度、功能和速度。
字长越长处理能力就越强。
常见的微机 字长有 8 位、16位和 32 位等。
3. 内存容量：内存储器中能存储信息的总字节数为内存容量； 一般以 KB 、 MB 为单位，如 128MB 、 256MB 等。
4. 外存容量：指存储容量的大小，如硬盘 40GB.1GB=1024MB 1MB=1024KB 1KB=1024B （字节） 5. 存取周期：存储器连续启动两次读或写操作所需的 最短时间。
一般在几十到几百毫微秒（ ns ）。
6. 运算速度：是一种综合性的性能指标。
单位： MIPS （百 万条指令 / 秒） 7. 软件配置：包括操作系统、计算机语言、数据库语言、数据库管理系统、网络通信软件、汉字支持软件及其他各种应用软件。
2. 现代计算机一般具有那几个重要特点？答： 1、以二进制为运算基础； 2、采用“存储程序”工作方式； 3、体积小； 4、价格低； 5、运算速度快；6、功能强等等。
现代计算机是一种按程序自动进行信息处理的通用工具，它的处理对象是信息，处理结果也是信息。
因为人的大脑和五官也是信息采集，识别，转换，存储，处理的器官，所以也把计算机称为电脑。
主要特点：运算速度快，运算精度高，通用性强，具有记忆功能和逻辑判断功能，具有自动控制能力。
3. 现代计算机有哪些主要特点答： 1、由基本电子器件构成，采用二进制计算方式。
2、除了数值计算和逻辑运算之外，计算机还能够处理包括数字、文字、符号、图形、图象以及声音在内的所有可能转换成数字信号的信息。
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存取周期的概念
存取周期是指CPU访问内存或外部设备，完成一次读取或写入操作所需要的时间。
它是计算机组成中的一个重要概念，影响着计算机的整体性能。
在计算机中，存取速度是一个非常关键的性能指标。
CPU要读取指令和数据，必须通过存储器来实现。
而存储器的存取速度取决于存取周期的性能。
存取周期包含了多个步骤，如地址传送、存储器访问和数据传送等多个阶段。
这些步骤一般是按照固定的时序进行，每个步骤都需要一定的时间。
在单个存取周期内，CPU首先向存储器发出地址信号，指示需要读取或写入数据的位置。
随后，存储器根据指定的地址将数据传送给CPU，或者接受CPU传递过来的数据。
整个过程需要一定的时间。
存取周期的时间取决于存储器的性能、总线的传输速率、CPU的控制速度以及外部设备的响应速度等因素。
不同的存取周期时间可以影响计算机的整体性能。
一般来说，存取周期时间越短，计算机的性能越高。
因为存取周期时间短，CPU 可以更快地访问存储器或外部设备，提高数据传输的速度，从而提高计算机的整体运行速度。
然而，存取周期时间并不是越短越好。
过短的存取周期时间会导致存储器或外部
设备无法及时响应CPU的请求，造成数据的丢失或传输错误。
因此，合理设定存取周期时间是很重要的。
在实际应用中，存取周期时间是根据计算机的硬件设备和计算任务来进行配置的。
在配置存取周期时间时，需要综合考虑计算机的整体性能、响应速度和稳定性等因素。
除了存取周期时间，还有一个相关的概念是存取时间。
存取时间是指在一个存取周期内，存储器或外部设备完成读取或写入操作所需要的时间。
存取时间和存取周期时间之间是有一定关系的。
存取时间包括了数据传输、地址传送和控制信号传输等多个步骤。
它是存取周期时间的一个子集。
存取周期时间可以由存取时间来计算得出。
存取周期时间和存取时间之间的关系可以用下面的公式表示：
存取周期时间= 存取时间+ 控制开销
其中，存取时间是指存储器或外部设备完成读取或写入操作所需要的时间，控制开销则是指CPU发出读取或写入操作指令所需要的时间。
需要注意的是，存取周期时间和存取时间都是相对的概念。
它们是根据具体的计算机硬件设备和计算任务来定义的。
不同的计算机系统和应用场景会有不同的存
取周期和存取时间。
总之，存取周期是指CPU访问内存或外部设备完成一次读取或写入操作所需要的时间。
它是计算机组成中的一个重要概念，直接影响计算机的存取性能。
存取周期由存取时间和控制开销组成，它们是通过固定的时序步骤来实现的。
合理设置存取周期时间能够提高计算机的整体性能和运行速度。
同时，存取周期时间也需要考虑计算机的响应速度和稳定性等因素。