书上简答

1.cache的映射方式有哪些？各有什么特点？○1全相联映射方式：全相联方式的主要缺点是比较器电路难于设计和实现因此只适合于小容量cache采用； ○2直接映射方式 直接映射方式的优点是硬件简单，成本低，缺点是每个主存块只有一个固定的行位置可存放； ○3组相联映射方式 组相联映射方式是前两种方式的折衷方案,组间全相联，组内直接映像。集中了两个方式的优点。成本也不太高。最常见的Cache映像方式。 2.cache的替换策略有哪些？各有什么特点？○1 LFU算法：认为应将一段时间内被访问最少的那行数据换出。特点：这种算法将计数周期限定在对这些特定行两次替换之间的间隔时间内，因而不能严格访问近期访问情况。 ○2 LRU算法：将近期内长久未被访问过的行换出。特点：保护了刚拷贝到cache中的新数据行，符合cache工作原理，因而使cache有较高的命中率；○3随机替换：从特定行位置随机的选取一行换出即可。特点：在硬件上容易实现，且速度也比以前两种策略快。缺点是随意换出的数据很可能马上又要使用，从而降低命中率和cache的工作效率。 3.cache的写回策略有哪些？各有什么特点？○1写回法：当CPU写cache命中时，只修改cache的内容，而不立即写入主存，只有当此行被换出时才写回主存。这种方法使cache真正在CPU-主存之间读/写两方面都起到高速缓存作用○2全写法：当写cache命中时，cache与主存同时发生写修改，因而较好地维护了cache与主存的内容的一致性。全写法是写cache与写主存同步进行，优点是cache中每行无需设置一个修改位，以及相应的判断逻辑。缺点是，cache对CPU向主存的写操作无高速缓冲功能，降低了cache的功效 ○3写一次法：写一次法是基于写回法并结合全写法的写策略：写命中与写为命中的处理方法与写回法基本相同，只是第一次写命中时要同时写入主存 4.对指令系统性能的要求有哪些？○1完备性 要求指令系统丰富、功能齐全、使用方便。○2有效性 高效率主要变现在程序占据存储空间小，执行速度快。○3规整形 规整性包括指令系统的对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。○4兼容性 系列机各机种之间具有相同的基本结构和共同的基本指令集，因而指令系统是兼容的，即各机种上基本软件可以通用。 5.RISC（精简）指令系统的特点？ ○1选取使用频率最高的一些简单指令，指令条数少；○2指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少；○3只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。 6.CPU的基本功能？○1指令控制，程序的顺序控制 ○2操作控制， CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作 ○3时间控制，对各种操作实施时间上的定时，称为时间控制 ○4数据加工，就是对数据进行算术运算和逻辑运算处理 7.控制器的控制方式有哪些？○1同步控制方式，在任何情况下，已定的2指令在执行时所需的机器周期数和是中国周期数都是固定不变的，称为同步控制方式○2异步控制方式，特点是：每条指令、每个操作控制信号需要多少时间就占用多少时间。 ○3联合控制方式，为同步控制
和异步控制相结合的方式
8.微命令的编码方法有哪些？○1直接表示法，其特点是操作控制字段
中的每一位代表一个微命令。优点是简单直观，其输出直接用于控制。
缺点是微指令字较长，因而使控制存储器容量较大 ○2编码表示法， 编
码表示法是把一组相斥性的微命令信号组成一个小组，然后通过小组
译码器对每一个微命令信号进行译码，译码输出作为操作控制信号 ○
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混合表示法，是把直接表示法与字段编码法混合使用，以便能综合考
虑微命令字长、灵活性。执行微程序速度等方面的要求
9.流水线中的主要问题有哪些？○1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。解决冲
突的办法，一是第I4条指令停顿一拍后再启动，而是增设一个存储器，
将指令和数据分别放在两个存储器中。○2数据相关，在一个程序中，
如果必须等前一条指令执行完毕后，才能执行后一条指令，那么这两
条指令就是数据相关的。为了解决数据相关的冲突，流水CPU的运算
器中特意设置若干运算结果缓冲寄存器，暂时保留计算结果，以便于
后继指令直接使用，这称为“向前”或定向传送技术。○3控制相关冲
突是由转移指令引起的。当执行转移指令时，依据转移条件的产生结
果，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，从
而使流水线发生断流。解决方法有：延迟转移法和转移预测法。
11.微指令的格式有哪几种，有什么不同？○1水平型微指令，一次能定
义并执行多个并行操作微命令的微指令，叫做水平型微指令；○2垂直
型微指令，微指令中设置微操作码字段，采用微操作码编译法，由微
操作规定微指令的功能，称为垂直型微指令
12. .简述接口的功能？
○1控制，接口模块靠指令信息来控制外围设备的动作，如启动、关闭
社保等 ○2缓冲，接口模块在外围设备和计算机系统其他部件之间用作
为一个缓冲器，以补偿各种设备在速度上的差异○3状态，接口模块监
视外围设备的工作状态并保存状态信息 ○4转换，接口模块可以完成任
何要求的数据转换，因此数据能在外围设备和CPU之间正确 地进行传
送○5整理，接口模块可以完成功能一些特别的功能 ○6程序中断，每当
外围设备向CPU请求某种动作时，接口模块即发生一个中断请求信号
到 CPU
13.总线的仲裁方式有哪几种？○1集中式仲裁： 集中式仲裁中每个模
块有两条线连到总线控制器：一条是送往仲裁器的总线请求信号线BR,
一条是仲裁器送出的总线授权信号线BG，集中式仲裁又包含链式查询
方式、计数器定时查询方式、独立请求方式三种方式；○2分布式仲裁：
分布式仲裁不需要集中的总线仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有
自己的仲裁号和仲裁器，分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础
14. 总线的定时方式有哪些？○1同步定时，在同步定时协议中，事件
出现在总线上的时刻由总线时钟信号来确定，所以总线中包含时钟信
号线○2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
取决于前一事件的出现，即建立在应答式或互锁机制基础上