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答案
1.指令周期通常是指计算机执行一条指令所用的时间,机器周期是所有指令执行过程中的一个基准时间,通常以存取周期作为机器时间,时钟周期是机器主频的倒数,也称为节拍,它是控制计算机操作的最小单位时间。 2.一个指令周期包含若干个机器周期,一个机器周期包含若干个时钟周期,每个指令周期的机器周期数可以不等,每个机器周期内的时钟周期数也可以不等。
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1.指令周期是取出一条指令并执行这条指令的时间。一般由若干个机器周期组成,是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间。 指令周期类型有非访内指令的指令周期、取数指令的指令周期、存数指令的指令周期、空操作指令和转移指令的指令周期。 2.机器周期也称为CPU周期。在计算机中,为了便于管理,常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段(如取指、译码、执行等),每一阶段完成一个基本操作。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时钟周期组成 3.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。时钟周期是一个时间的量。时钟周期表示了SDRAM所能运行的最高频率。更小的时钟周期就意味着更高的工作频率。
答案
1.阶码为正,表示将尾数扩大。 2.阶码为负,表示将尾数缩小。 3.尾数的正负表示浮点数的正负
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阶码:对于任意一个二进制数N,可用N=S×2^P表示,其中S为尾数,P为阶码,2为阶码的底,P、S都用二进制数表示,S表示N的全部有效数字,P指明小数点的位置。当阶码为固定值时,数的这种表示法称为定点表示,这样的数称为“定点数”;当阶码为可变时,数的这种表示法称为浮点表示,这样的数称为“浮点数” 阶码:在机器中表示一个浮点数时需要给出指数,这个指数用整数形式表示,这个整数叫做阶码。 1、当阶码为固定值时,数的这种表示法称为定点表示,这样的数称为“定点数”;当阶码为可变时,数的这种表示法称为浮点表示,这样的数称为“浮点数”。 2、“移码”用来表示浮点型小数的阶码。对于正数,符号位为“1”,其余位不变,如+1110001的阶码为11110001;对于负数,符号位为“0”,其余位取反,最后加“1”,如–1110001的阶码为00001111。
答案
1.静态存储器以双稳态触发器为存储信息的物理单元,依靠内部交叉反馈保存信息,速度快,不需要动态刷新,但集成度稍低,功耗大。 2.动态存储依靠电容上暂存的电荷来存储信息,电容上有电荷为1,无电荷为0,速度稍慢,需要定时刷新。
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静态存储器依靠双稳态触发器的两个稳定状态保存信息。每个双稳态电路存储一位二进制代码0或1,一块存储芯片上包含许多个这样的双稳态电路。双稳态电路是有源器件,需要电源才能工作,只要电源正常,就能长期稳定的保存信息,所以称为静态存储器。如果断电,信息将会丢失,属于挥发性存储器,或称易失性。 在指定功能或应用软件之间共享的存储器。如果一个或两个应用软件占用了所有存储器空间,此时将无法为其他应用软件分配存储器空间。 例如,日历、短信息和电话簿 (或通讯录) 可能会共享移动设备中的动态存储器。一般计算机系统使用的随机存取内存(RAM)可分动态随机存取内存(DRAM)与静态随机存取内存(SRAM)两种,差异在于DRAM需要由存储器控制电路按一定周期对存储器刷新,才能维系数据保存,SRAM的数据则不需要刷新过程,在上电期间,数据不会丢失。
答案
理解
当进行2进制转换时,转为8位时,三个一组进行转换,进行16位时,要四个一组进行转换。 二进制后要加B,八进制要加O,十六进制要加H
答案
理解
1、原码符号位1不变,整数的每一位二进制数位求反,得到反码 2、反码符号位1不变,反码数值位最低位加1,得到补码
答案
理解
指令周期:取出并执行一条指令的时间。 机器周期:通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。(也就是计算机完成一个基本操作所花费的时间) 时钟周期:处理操作的最基本单位。(CPU的主频) 指令周期、机器周期和时钟周期之间的关系:指令周期通常用若干个机器周期表示,而机器周期时间又包含有若干个时钟周期。
时钟周期是主频的倒数。 平均执行速度=1/(1/主频 * 机器周期数 * 指令周期数)MIPS
1.该存储器能存储多少字节的信息?
答案
2.如果存储器由512k*8位的SRAM芯片组成,需要多少片
答案
3.需要多少位地址作为芯片选择
答案
答案
双字长二地址指令,用于访问存储器,操作码字段op为6位,可以指定64种操作:一个操作数在原寄存器,另一个操作数在存储器中,所以是RS型指令。
答案
1.采用二进制形式表示数据和指令。指令由操作码和地址码组成。 2.“存储程序”和“程序控制” 3.指令的执行是顺序的,即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行,程序分支由转移指令实现。 4.计算机由存储器,运算器,控制器,输入设备和输出设备五大基本部件组成
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主要有三点: (1)计算机硬件组成应为五大部分:控制器,运算器,存储器,输入和输出; (2)存储程序,让程序来指挥计算机自动完成各种工作; (3)计算机运算基础采用二进制; 工作原理: 1.储存程序:将程序存放在计算机的存储器中. 2.程序控制:按指令把地址访问存储器并取出指令,经译码器依次产生指令执行所需的控制信号,实现对计算的控制,完成指令的功能。
答案
1.抽象界别不同。机器指令是由一组二进制代码组成的。微指令是具有微地址的控制字。一系列微指令的有序集合构成微程序。在微程序控制逻辑中,机器指令由微程序实现。 2.格式不同。机器指令包括操作码和操作数地址码字段,伪指令一般包括微操作信息和下地址字段。
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机器指令: 机器指令是CPU能直接识别并执行的指令,它的表现形式是二进制编码。机器指令通常由操作码和操作数两部分组成,操作码指出该指令所要完成的操作,即指令的功能,操作数指出参与运算的对象,以及运算结果所存放的位置等。 由于机器指令与CPU紧密相关,所以,不同种类的CPU所对应的机器指令也就不同,而且它们的指令系统往往相差很大。但对同一系列的CPU来说,为了满足各型号之间具有良好的兼容性,要做到:新一代CPU的指令系统必须包括先前同系列CPU的指令系统。只有这样,先前开发出来的各类程序在新一代CPU上才能正常运行。 机器语言是用来直接描述机器指令、使用机器指令的规则等。它是CPU能直接识别的唯一一种语言,也就是说,CPU能直接执行用机器语言描述的程序。 微指令: 微指令是指在机器的一个CPU周期中,一组实现一定操作功能的微命令的组合 ,描述微操作的语句。微命令是指控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令。操作微指令是描述受控电路的操作语句 , 分支微指令是描述控制电路的分支语句。 一条机器指令的功能是若干条微指令组成的序列来实现的,即一条机器指令所完成的操作分成若干条微指令来完成,由微指令进行解释和执行,这个微指令序列通常叫做微程序。微指令的编译方法是决定微指令格式的主要因素。考虑到速度,成本等原因,在设计计算机时采用不同的编译法 。因此微指令的格式大体分成两类:水平型微指令和垂直型微指令。
答案
有两种编址方式 1.统一编址:指外设接口中的I/O寄存器和主存单元一样看待,将他们和主存单元组合在一起编排地址。有点:不需要专门的I/O指令,可以简化CPU设计。 2.单独编址:为了更清楚的区别I/O操作,I/O地址通常与存储地址分开独立编址,CPU也必须具有专门用于输出输入操作的I/O指令和控制逻辑缺点:占用部分存储器空间,程序不易阅读。
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1.独立编址(专用的I/O端口编址)----存储器和I/O端口在两个独立的地址空间中 (1)优点:I/O端口的地址码较短,译码电路简单,存储器同I/O端口的操作指令不同,程序比较清晰;存储器和I/O端口的控制结构相互独立,可以分别设计 (2)缺点:需要有专用的I/O指令,程序设计的灵活性较差 2.统一编址(存储器映像编址)----存储器和I/O端口共用统一的地址空间,当一个地址空间分配给I/O端口以后,存储器就不能再占有这一部分的地址空间 (1)优点:不需要专用的I/O指令,任何对存储器数据进行操作的指令都可用于I/O端口的数据操作,程序设计比较灵活;由于I/O端口的地址空间是内存空间的一部分,这样,I/O端口的地址空间可大可小,从而使外设的数量几乎不受限制 (2)缺点:I/O端口占用了内存空间的一部分,影响了系统的内存容量;访问I/O端口也要同访问内存一样,由于内存地址较长,导致执行时间增加
答案
1.cpu接收到中断请求信号 2.cpu允许中断 3.一条指令执行完毕
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答案
1.时间重叠(时间并行):多个过程在时间上能相互错开,轮流重叠的使用一套硬件设备的各个部分 2.资源重复(空间并行):通过重复设置资源,提高性能 3.资源共享:使多个任务按一定时间书序轮流使用同一套硬件设备
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(1)时间重叠。在并行bai性概念中引入du时间因素,即多个zhi处理过程在时间上相互错开,轮流重叠地使dao用同一套硬件设备的各个部分,以加快硬件周转时间而赢得速度。
(2)资源重复。在并行性概念中引入空间因素,以数量取胜的原则,通过重复设置硬件资源,大幅度提髙计算机系统的性能。随着硬件价格的降低,这种方式在单处理机中广泛使用,而多处理机本身就是实施“资源重复”原理的结果。因此资源重复可称为空间并行技术。
(3)资源共享。这是一种软件方法,它使多个任务按一定时间顺序轮流使用同一套硬件设备。例如多道程序、分时系统就是遵循“资源共享”原理而产生的,资源共享既降低了成本,又提高了计算机设备的利用率。上述三种并行性反映了计算机系统结构向高性能发展的自然趋势:一方面在单处理机内部广泛运用多种并行性措施,另一方面发展各种多计算机系统。
答案
1.自同步能力:能从磁头中读出信号中分离获得同步信号 2.具有自同步能力的磁记录方式: 归零制(RZ):无论记录0或1,在记录下一信息前,记录电流恢复到零电流 调相制(PM):记录数据0时,规定磁化反转的方向由负变为正,记录数据1时从正变为负 调频制(FM):记录1时,不仅在为周期的中心产生磁化翻转,而且在位与位的边界处要翻转一次。 改进调频制(MFM):记录1时在位周期中心磁化翻转一次,记录数据0时不翻转
答案
1.一个有限的简单指令集 2.cpu配备大量的通用寄存器 3.强调对指令流水线的优化
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精简指令集计算机(RISC:Reduced Instruction Set Computing RISC)是一种执行较少类型计算机指令的微处理器,起源于80年代的MIPS主机(即RISC机),RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。这样一来,它能够以更快的速度执行操作(每秒执行更多百万条指令,即MIPS)。因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件,计算机指令集越大就会使微处理器更复杂,执行操作也会更慢。纽约约克镇IBM研究中心的John Cocke证明,计算机中约20%的指令承担了80%的工作,于1974年,他提出RISC的概念。许多当前的微芯片都使用RISC概念。
答案
答案
答案
指令是计算机执行某种操作的命令,也就是常说的机器指令。一台计算机中所有机器指令的集合,称这台计算机的指令系统
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指令(又称机器指令): 是指示计算机执行某种操作的命令,是计算机运行的最小功能单位。 一台计算机的所有指令的集合构成该机的指令系统,也称为指令集。 注:一台计算机只能执行自己指令系统中的指令,不能执行其他系统的指令。 一条指令要由两部分内容组成,其格式为: 操作码 + 操作数地址 第一部分,是指令的操作码。操作码用于指明本条指令的操作功能,例如,是算术加运算、减运算还是逻辑与、或运算功能,是否是读、写内存或读、写外设操作功能,是否是程序转移和子程序调用或返回操作功能等,计算机需要为每条指令分配一个确定的操作码。 第二部分,是指令的操作数地址,用于给出被操作的信息(指令或数据)的地址,包括参加运算的一或多个操作数所在的地址,运算结果的保存地址,程序的转移地址、被调用的子程序的入口地址等。
指令系统是计算机硬件的语言系统,也叫机器语言,指机器所具有的全部指令的集合,它是软件和硬件的主要界面,反映了计算机所拥有的基本功能。
答案
一次程序中断大致可分为五个阶段。1.中断请求 2.中断判优 3.中断响应 4.中断服务 5.中断返回
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1)中断响应的事前准备:
系统要想能够应对各种不同的中断信号,总的来看就是需要知道每种信号应该由哪个中断服务程序负责以及这些中断服务程序具体是如何工作的。系统只有事前对这两件事都知道得很清楚,才能正确地响应各种中断信号和异常。
- CPU检查是否有中断/异常信号
CPU在执行完当前程序的每一条指令后,都会去确认在执行刚才的指令过程中中断控制器(如:8259A)是否发送中断请求过来,如果有那么CPU就会在相应的时钟脉冲到来时从总线上读取中断请求对应的中断向量。
对于异常和系统调用那样的软中断,因为中断向量是直接给出的,所以和通过IRQ(中断请求)线发送的硬件中断请求不同,不会再专门去取其对应的中断向量。
- 根据中断向量到IDT表中取得处理这个向量的中断程序的段选择符
CPU根据得到的中断向量到IDT表里找到该向量对应的中断描述符,中断描述符里保存着中断服务程序的段选择符。
- 根据取得的段选择符到GDT中找相应的段描述符
CPU使用IDT查到的中断服务程序的段选择符从GDT中取得相应的段描述符,段描述符里保存了中断服务程序的段基址和属性信息,此时CPU就得到了中断服务程序的起始地址。
- CPU根据特权级的判断设定即将运行的中断服务程序要使用的栈的地址
CPU会根据CPL和中断服务程序段描述符的DPL信息确认是否发生了特权级的转换,比如当前程序正运行在用户态,而中断程序是运行在内核态的,则意味着发生了特权级的转换,这时CPU会从当前程序的TSS信息(该信息在内存中的首地址存在TR寄存器中)里取得该程序的内核栈地址。
- 保护当前程序的现场
CPU开始利用栈保护被暂停执行的程序的现场:依次压入当前程序使用的eflags,cs,eip,errorCode(如果是有错误码的异常)信息。
- 跳转到中断服务程序的第一条指令开始执行
CPU利用中断服务程序的段描述符将其第一条指令的地址加载到cs和eip寄存器中,开始执行中断服务程序。这意味着先前的程序被暂停执行,中断服务程序正式开始工作。
- 中断服务程序处理完毕,恢复执行先前中断的程序
在每个中断服务程序的最后,必须有中断完成返回先前程序的指令,这就是iret(或iretd)。程序执行这条返回指令时,会从栈里弹出先前保存的被暂停程序的现场信息,即eflags,cs,eip重新开始执行。
答案
计算机系统可分为:微程序设计级、一般机器级(机器语言级)、操作系统级、汇编语言级、高级语言级
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答案
Cache通过地址映射的方法确定主存块与Cache行之间的对应关系,确定一个主存块应该放到哪个Cache行中 方法:全相联映射,直接映射,组相联映射
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cache内存的地址映射主要有以下三种方式: 一、直接映像: 指主存的一个字块只能映像到的一个准确确定的字块中。 特点:主存的字块只可以和固定的Cache字块对应,方式直接,利用率低。 二、全相联映像: 全相联映射是指主存中任意一个块都可以映射到Cache中任意一个块的方式,也就是说,当主存中的某一块需调入Cache时,可根据当时Cache的块占用或分配情况,选择一个块给主存块存储,所选的Cache块可以是Cache中的任意一个块。 特点:贮存中的字块可以和Cache的任何字块对应,利用率高,方式灵活,标记位较长,使用成本太高。 三、组相联映像: 是对全相联和直接映像的一种折中的处理方案。既不在主存和Cache之间实现字块的完全随意对应,也不在主存和Cache之间实现字块的多对一的硬性对应,而是实现一种有限度的随意对应。 特点:折中方案。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。
答案
流水线实际上是把一个功能部件分解为多个独立的子功能部件(一个任务也就分为几个子任务,每个子任务由一个子功能部件完成)并依靠多个子功能部件并行工作来缩短所有任务的执行时间 资源冲突、数据相关、控制相关
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流水线(pipeline)技术是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。流水线是Intel首次在486芯片中开始使用的。在CPU中由5—6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线,然后将一条指令分成5—6步后再由这些电路单元分别执行,这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令,因此提高CPU的运算速度。经典奔腾每条整数流水线都分为四级流水,即取指令、译码、执行、写回结果,浮点流水又分为八级流水
答案
一个较完整的指令系统,应包括数据传送指令、算数指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、字符串指令、特权指令等
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答案
指令寄存器(IR):用来保存当前正在执行的一条指令 程序计数器(pc):用来确定下一条指令的地址 地址寄存器(ar):用来保存当前cpu所访问的内存单元地址 状态条件寄存器:保存由算数指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。除此之外,还保存中断和系统工作状态等信息,以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态
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答案
时间上来讲,取指令事件发生在“取指周期”,取数据事件发生在“执行周期”。从空间上来讲,从内存读取的指令流流向控制器(指令寄存器)。从内存读取的数据流流向运算器(通用寄存器)
答案
按内容访问的存储器称为相联存储器,相联存储器由存储体、检索寄存器、屏蔽寄存器、符合寄存器、比较线路、代码寄存器、控制线路等组成
答案
当多个用户共享主存时,为使系统能够正常工作,应防止由于一个用户程序出错而破坏其他用户的程序和系统软件,还要防止一个用户程序不合法的访问不是分给它的贮存区域。为此,系统提供存储保护。通常的采用的办法是:存储区域保护和访问方式保护
答案
并行性:在同一时刻或者是同一时间间隔内完成两种或者两种以上性质相同的或者不同的工作 提高并行性的三种技术途径:时间重叠、资源重复、资源共享
答案
映像方式有直接映像,全相联映像,组相联映像三种方式。直接映像是每个主存块只能放到唯一对应的Cache块中,实现简单但Cache的利用率低。全相联映像是每个主存块可以放到任何一个Cache块中,最灵活但实现成本代价最大;组相联映像时每个主存块唯一对应一个cache组中,但可以放到组内任何一个块中,是前两种方式的折中
答案
DRAM存储器采用电容存放信息,由于电容漏电,保存信息经过一段时间会丢失,故用刷新保证信息不丢失。常用的刷新方法有集中式刷新和分布式刷新
答案
CPU有以下寄存器: 1.指令寄存器(IR):用来保存当前正在执行的一条指令。 2.程序计数器(PC):用来确认下一条指令的地址 3.地址寄存器(AR):用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址 4.缓存寄存器(DR): (1)作为CPU和内存、外部设备之间数据传输的中转站。 (2)补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。 (3)在单累加器结构的运算器中,缓存寄存器还可兼作为操作数寄存器 5.通用寄存器(AC):当运算器的算数单元(ALU)执行全部算数和逻辑操作运算时,为ALU提供一个工作区。 6.状态条件寄存器(PSW):保存由算数指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。除此之外,还保存中断和系统工作状态等信息,以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。
答案
RISC是精简指令系统计算机,它有以下特点: (1)选取使用频率最高的一些简单指令,以及一些很有用但不复杂的指令 (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。 (4)大部分指令在一个机器周期内完成。 (5)CPU中通用寄存器数量超级多 (6)以硬布线控制为主,不用或减少使用微指令码控制 (7)一般用高级语言编程,特别重视编译优化工作,以减少程序执行时间
答案
分为高速Cache—主存—辅存三级层次结构,容量从小到大,速度从高到低。 存储介质:Cache SRAM 主存:DRAM 辅存:磁表面存储器
答案
磁盘的数据传输率是指单位时间内读出的信息数目。在本题中,磁盘分成16个扇区,亦即每个磁道分成16个扇区,每个扇区存放512个字节,则磁盘旋转一圈可读出512B×16=8KB。 磁盘每分钟转3600圈,每秒钟旋转3600÷60=60圈,因此磁盘每秒钟读出8KB×60=480KB/秒,即磁盘最大的数据转输率。
1.主存地址共需多少位?
答案
2.主存地址字段中主存字块标记,组地址标记和页内地址各需要多少位?
答案
1.写出每个中断源对应的屏蔽字
答案
2.按下图时间轴给出的四个中断源的请求时刻,画出CPU执行程序的轨迹。设每个中断源的中断程序时间均为20s
答案
答案
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