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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

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