计算机组成与结构 第五版 复习 （三）

复习内容：流水线时空图的画法；刷题目；

第六章 中央处理器

控制器的功能：

取指令；分析指令；执行指令；控制程序和数据的输入与结果输出；对异常情况和某些请求的处理；

控制器的组成：

程序计数器（PC）；指令寄存器（IR）；指令译码器或操作码译码器；脉冲源及启停线路；时序控制信号形成部件；

计算机系统中使用Cache和虚拟存储器的作用是什么？比较异同？

虚拟存储器的作用：弥补主存容量不足的问题；

Cache的作用：解决CPU与主存之间速率不匹配的问题；

相同点：

• 依据相同
• 地址映像方法相同
• 替换算法相同

不同：

• 目的不同； 虚：弥补主存容量不足； 高速：弥补主存与CPU速度不匹配；
• 透明性不同； 虚：仅对用户透明； 高速：对用户、对系统程序员都透明；
• 数据通路不同； 虚：软+硬，操作系统调用； 高速：硬；

指令周期：是取出一条指令并执行这条指令的时间；

机器周期：是指执行过的每一个阶段；

时钟周期：时钟频率的倒数；

指令周期包含若干个机器周期，机器周期一般由1到2个时钟周期组成；

举出CPU中5个常用寄存器并说出名称及功能？

PC(程序计数器):用来存放要执行的指令地址；

IR(指令寄存器):用来存放当前正在执行的指令；

AR(地址寄存器):用来保存CPU要访问主存单元的地址；

DR(数据寄存器):用来存放从内存中读出的数据；

AC(累加器):

GR(通用寄存器):

PSR(程序状态寄存器):保存程序状态的寄存器；

什么是指令？什么是微指令？他们之间有什么关系？

指令：指令是指示计算机执行某种操作的命令，它由一串二进制数码组成。 　　 一条指令通常由两个部分组成：操作码 +地址码 。

微指令：在微程序控制的计算机中，将由同时发出控制信号所执行的一组微操作；

机器指令和微指令的关系归纳如下：1. 一条机器指令对应一个微程序，这个微程序是由若干条微指令构成的。因此，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。简而言之，一条机器指令所完成的操作划分成若干条微指令来完成，由微指令进行解释和执行。2.从指令与微指令，程序与微程序，地址与微地址的一一对应关系上看，前者与内存储器有关，而后者与控制存储器（它是微程序控制器的一部分。微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三部分组成。其中，微指令寄存器又分为微地址寄存器和微命令寄存器两部分）有关，与此相关也有相对应的硬设备。3.从一般指令的微程序执行流程图可以看出。每个CPU周期就对于一条微指令。这就告诉我们怎么设计微程序，也将使得我们进一步体验到机器指令很微指令的关系。

流水线工作原理：

1. 把一个大处理部件分解成多个独立功能部件；
2. 流水线各段时间尽可能相等，否则将引起堵塞和断流，时间最大的段成为流水线瓶颈；
3. 流水线适合大量重复的工作流；
4. 流水线需要有建立时间和排空时间；

第七章 存储系统

高速缓冲存储器(cache)

三个基本的地址映像：直接映像、全相联映像、组相联映像；

中断处理