計算機組成原理重點整理白中英版考試必備

浮點存儲：1若浮點數x的754標準存儲格式為(41360000)16，求其浮點數的十進制數值。解：將16進制數展開后，可得二制數格式為 0 100 00010011 0110 0000 0000 0000 0000 S 階碼(8位) 尾數(23位)指數e=階碼-127=10000010-01111111=00000011=(3)10包括隱藏位1的尾數1.M=1.011 0110 0000 0000 0000 0000=1.011011于是有x=(-1)S1.M2e=+(1.011011)23=+1011.011=(11.375)10 2. 將數(20.59375)10轉換成754標準的32位浮點數的二進制存儲格式。解:首先分別將整數和分數部分轉換成二進制數：20.59375=10100.10011 然后移動小數點，使其在第1，2位之間 10100.10011=1.01001001124 e=4于是得到： S=0, E=4+127=131, M=010010011 最后得到32位浮點數的二進制存儲格式為：01000001101001001100000000000000=(41A4C000)16 3. 假設由S,E,M三個域組成的一個32位二進制字所表示的非零規(guī)格化浮點數,真值表示為（非IEEE754標準）：(1)s(1.M)2E128問：它所表示的規(guī)格化的最大正數、最小正數、最大負數、最小負數是多少？ (1)最大正數0 1111 1111 111 1111 1111 1111 1111 11111(12-23)2127(2)最小正數 000 000 000000 000 000 000 000 000 000 001.02128(3)最小負數111 111 111111 111 111 111 111 111 111 111(1223)2127(4)最大負數100 000 000000 000 000 000 000 000 000 001.02128 4.用源碼陣列乘法器、補碼陣列乘法器分別計算xXy。 （1）x=11000 y=11111 (2) x=-01011 y=11001（1）原碼陣列x = 0.11011, y = -0.11111符號位: x0y0 = 01 = 1x原 = 11011, y原 = 111111 1 0 1 1* 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1 x*y原 = 1， 11 0100 0101帶求補器的補碼陣列x補 = 0 11011, y補 = 1 00001乘積符號位單獨運算0111 1 0 1 1* 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1尾數部分算前求補輸出X11011，y11111XY-0.1101000101(2) 原碼陣列x = -0.11111, y = -0.11011符號位: x0y0 = 11 = 0x補 = 11111, y補 = 110111 1 1 1 1*1 1 0 1 11 1 1 1 11 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 x*y補 = 0,11010,00101帶求補器的補碼陣列x補 = 1 00001, y補 = 1 00101乘積符號位單獨運算110尾數部分算前求補輸出X11111，y110111 1 1 1 1*1 1 0 1 11 1 1 1 11 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1XY0.1101000101 5. 計算浮點數x+y、x-yx = 2-101*(-0.010110), y = 2-100*0.010110 x浮= 11011,-0.010110 y浮= 11100,0.010110 Ex-Ey = 11011+00100 = 11111x浮= 11100,1.110101(0)x+y 1 1. 1 1 0 1 0 1 + 0 0. 0 1 0 1 1 00 0. 0 0 1 0 1 1 規(guī)格化處理: 0.101100 階碼 11010 x+y= 0.101100*2-6x-y 1 1.1 1 0 1 0 1 + 1 1.1 0 1 0 1 01 1.0 1 1 1 1 1 規(guī)格化處理: 1.011111 階碼 11100 x-y=-0.100001*2-4 6. 設過程段 Si所需的時間為i,緩沖寄存器的延時為l,線性流水線的時鐘周期定義為maxilml 流水線處理的頻率為 f1/。一個具有k 級過程段的流水線處理 n 個任務需要的時鐘周期數為Tkk(n1)，所需要的時間為： TTk 而同時，順序完成的時間為：Tnkk級線性流水線的加速比：*Ck = TL nk Tk k(n1)內部存儲器*閃存：高性能、低功耗、高可靠性以及移動性編程操作：實際上是寫操作。所有存儲元的原始狀態(tài)均處“1”狀態(tài)，這是因為擦除操作時控制柵不加正電壓。編程操作的目的是為存儲元的浮空柵補充電子，從而使存儲元改寫成“0”狀態(tài)。如果某存儲元仍保持“1”狀態(tài)，則控制柵就不加正電壓。如圖(a)表示編程操作時存儲元寫0、寫1的情況。實際上編程時只寫0，不寫1，因為存儲元擦除后原始狀態(tài)全為1。要寫0，就是要在控制柵C上加正電壓。一旦存儲元被編程，存儲的數據可保持100年之久而無需外電源。讀取操作：控制柵加上正電壓。浮空柵上的負電荷量將決定是否可以開啟MOS晶體管。如果存儲元原存1，可認為浮空柵不帶負電，控制柵上的正電壓足以開啟晶體管。如果存儲元原存0，可認為浮空柵帶負電，控制柵上的正電壓不足以克服浮動柵上的負電量，晶體管不能開啟導通。當MOS晶體管開啟導通時，電源VD提供從漏極D到源極S的電流。讀出電路檢測到有電流，表示存儲元中存1，若讀出電路檢測到無電流，表示存儲元中存0，如圖(b)所示。擦除操作：所有的存儲元中浮空柵上的負電荷要全部洩放出去。為此晶體管源極S加上正電壓，這與編程操作正好相反，見圖(c)所示。源極S上的正電壓吸收浮空柵中的電子，從而使全部存儲元變成1狀態(tài)。*cache：設存儲器容量為32字，字長64位，模塊數m=4，分別用順序方式和交叉方式進行組織。存儲周期T=200ns，數據總線寬度為64位，總線傳送周期=50ns。若連續(xù)讀出4個字，問順序存儲器和交叉存儲器的帶寬各是多少?解：順序存儲器和交叉存儲器連續(xù)讀出m=4個字的信息總量都是：q=64b4=256b順序存儲器和交叉存儲器連續(xù)讀出4個字所需的時間分別是：t2=mT=4200ns=800ns=810-7st1=T+(m-1)=200ns+350ns=350ns=3510-7s順序存儲器和交叉存儲器的帶寬分別是：W2=q/t2=256b(810-7)s=320Mb/sW1=q/t1=256b(3510-7)s=730Mb/s*CPU執(zhí)行一段程序時，cache完成存取的次數為1900次，主存完成存取的次數為100次，已知cache存取周期為50ns，主存存取周期為250ns，求cache/主存系統(tǒng)的效率和平均訪問時間。解：h=Nc/（Nc+Nm）=1900/(1900+100)=0.95r=tm/tc=250ns/50ns=5e=1/(r+(1-r)h)=1/(5+(1-5)0.95=83.3%ta=tc/e=50ns/0.833=60ns *存儲器：已知某64位機主存采用半導體存儲器，其地址碼為26位，若使用256K16位的DRAM芯片組成該機所允許的最大主存空間，并選用模塊板結構形式，問：（1） 每個模塊板為1024K64位，共需幾個模塊板？（2） 個模塊板內共有多少DRAM芯片?（3）主存共需多少DRAM芯片? CPU如何選擇各模塊板？(1) (2) 每個模塊要16個DRAM芯片 (3)64*16 = 1024塊由高位地址選模塊*用16K8位的DRAM芯片組成64K32位存儲器，要求：(1) 畫出該存儲器的組成邏輯框圖。(2) 設存儲器讀/寫周期為0.5S, CPU在1S內至少要訪問一次。試問采用哪種刷新方式比較合理？兩次刷新的最大時間間隔是多少？對全部存儲單元刷新一遍所需的實際刷新時間是多少？解：(1)根據題意，存儲總容量為64KB，故地址總線需16位。現使用16K*8位DRAM芯片，共需16片。芯片本身地址線占14位，所以采用位并聯與地址串聯相結合的方法來組成整個存儲器，其組成邏輯圖如圖所示，其中使用一片2：4譯碼器。(2)根據已知條件，CPU在1us內至少訪存一次，而整個存儲器的平均讀/寫周期為0.5us，如果采用集中刷新，有64us的死時間，肯定不行如果采用分散刷新，則每1us只能訪存一次，也不行所以采用異步式刷新方式。假定16K*1位的DRAM芯片用128*128矩陣存儲元構成，刷新時只對128行進行異步方式刷新，則刷新間隔為2ms/128 = 15.6us，可取刷新信號周期15us。刷新一遍所用時間15us1281.92ms指令系統(tǒng)*某計算機字長16位，主存容量為64K字，采用單字長單地址指令，共有40條指令，試采用直接、立即、變址、相對四種尋址方式設計指令格式。解：40條指令需占用操作碼字段（OP）6位，這樣指令余下長度為10位。為了覆蓋主存640K字的地址空間，設尋址模式（X）2位，形式地址（D）8位，其指令格式如下：尋址模式定義如下：X= 0 0 直接尋址 有效地址 E=D（直接尋址為256個存儲單元）X= 0 1 立即尋址 D字段為操作數X= 1 0 變址尋址 有效地址 E= (RX)D （可尋址64K個存儲單元）X= 1 1 相對尋址 有效地址 E=（PC）D （可尋址64K個存儲單元）其中RX為變址寄存器（16位），PC為程序計數器（16位），在變址和相對尋址時，位移量D可正可負。四、CPU*微指令：直接表示法特點：這種方法結構簡單，并行性強，操作速度快，但是微指令字太長，若微命令的總數為N個，則微指令字的操作控制字段就要有N位。另外，在N個微命令中，有許多是互斥的，不允許并行操作，將它們安排在一條微指令中是毫無意義的，只會使信息的利用率下降。*編碼表示法特點：可以避免互斥，使指令字大大縮短，但增加了譯碼電路，使微程序的執(zhí)行速度減慢* 編碼注意幾點：字段編碼法中操作控制字段并非是任意的，必須要遵循如下的原則：把互斥性的微命令分在同一段內，兼容性的微命令分在不同段內。這樣不僅有助于提高信息的利用率，縮短微指令字長，而且有助于充分利用硬件所具有的并行性，加快執(zhí)行的速度。應與數據通路結構相適應。每個小段中包含的信息位不能太多，否則將增加譯碼線路的復雜性和譯碼時間。一般每個小段還要留出一個狀態(tài)，表示本字段不發(fā)出任何微命令。因此當某字段的長度為三位時，最多只能表示七個互斥的微命令，通常用000表示不操作。*水平型微指令和垂直型微指令的比較(1)水平型微指令并行操作能力強，效率高，靈活性強，垂直型微指令則較差。(2)水平型微指令執(zhí)行一條指令的時間短，垂直型微指令執(zhí)行時間長。(3)由水平型微指令解釋指令的微程序，有微指令字較長而微程序短的特點。垂直型微指令則相反。(4)水平型微指令用戶難以掌握，而垂直型微指令與指令比較相似，相對來說，比較容易掌握。*微地址寄存器有6位(A5-A0)，當需要修改其內容時，可通過某一位觸發(fā)器的強置端S將其置“1”?，F有三種情況：(1)執(zhí)行“取指”微指令后，微程序按IR的OP字段(IR3-IR0)進行16路分支；(2)執(zhí)行條件轉移指令微程序時，按進位標志C的狀態(tài)進行2路分支；(3)執(zhí)行控制臺指令微程序時，按IR4，IR5的狀態(tài)進行4路分支。 請按多路轉移方法設計微地址轉移邏輯。答：按所給設計條件，微程序有三種判別測試，分別為P1，P2，P3。 由于修改A5-A0內容具有很大靈活性，現分配如下：(1)用P1和IR3-IR0修改A3-A0；(2)用P2和C修改A0；(3)用P3和IR5，IR4修改A5，A4。 另外還要考慮時間因素T4(假設CPU周期最后一個節(jié)拍脈沖)，故轉移邏輯表達式如下：A5=P3IR5T4A4=P3IR4T4A3=P1IR3T4A2=P1IR2T4A1=P1IR1T4A0=P1IR0T4+P2CT4 由于從觸發(fā)器強置端修改，故前5個表達式可用“與非”門實現，最后一個用“與或非”門實現。*某機有8條微指令I1-I8，每條微指令所包含的微命令控制信號如下表所示。 a-j分別對應10種不同性質的微命令信號。假設一條微指令的控制字段為8位，請安排微指 令的控制字段格式。解：經分析，（d, i, j）和（e, f, h）可分別組成兩個小組或兩個字段，然后進行譯碼，可得六個微命令信號，剩下的a, b, c, g四個微命令信號可進行直接控制，其整個控制字段組成如下： *流水線（IF Instruction Fetch取指 ID Instruction Decode指令譯碼 EX Execution執(zhí)行 WB 結果寫回）*今有4級流水線分別完成取值、指令譯碼并取數、運算、送結果四步操作，今假設完成各步操作的時間依次為100ns,100ns,80ns,50ns。請問：（1）流水線的操作周期應設計為多少？（2）若相鄰兩條指令發(fā)生數據相關，而且在硬件上不采取措施，那么第二條指令要推遲多少時間進行。（3）如果在硬件設計上加以改進，至少需推遲多少時間？解：(1)流水線的操作周期應按各步操作的最大時間來考慮，即流水線時鐘周期性 (2)遇到數據相關時，就停頓第2條指令的執(zhí)行，直到前面指令的結果已經產生，因此至少需要延遲2個時鐘周期。 (3)如果在硬件設計上加以改進，如采用專用通路技術，就可使流水線不發(fā)生停頓。五、總線總線定義：總線是構成計算機系統(tǒng)的互聯機構，是多個系統(tǒng)功能部件之間進行數據傳送的公共通路。借助于總線連接，計算機在各系統(tǒng)功能部件之間實現地址、數據和控制信息的交換，并在爭用資源的基礎上進行工作。 總線分類： 內部總線：CPU內部連接各寄存器及運算器部件之間的總線。 系統(tǒng)總線：CPU和計算機系統(tǒng)中其他高速功能部件相互連接的總線。 I/O總線：CPU和中低速I/O設備相互連接的總線。 總線特性： 物理特性：總線的物理連接方式（根數、插頭、插座形狀、引腳排列方式等）。 功能特性：每根線的功能。電氣特性：每根線上信號的傳遞方向及有效電平范圍。時間特性：規(guī)定了每根總線在什么時間有效?？偩€帶寬：總線帶寬定義為總線本身所能達到的最高傳輸速率，它是衡量總線性能的重要指標。cpu 北橋 pci 南橋 isa 之間相互連通通過橋CPU總線、系統(tǒng)總線和高速總線彼此相連。橋實質上是一種具有緩沖、轉換、控制功能的邏輯電路。多總線結構體現了高速、中速、低速設備連接到不同的總線上同時進行工作，以提高總線的效率和吞吐量，而且處理器結構的變化不影響高速總線。整個總線分為：數據傳送總線：由地址線、數據線、控制線組成。其結構與簡單總線相似，但一般是32條地址線，32或64條數據線。為了減少布線，64位數據的低32位數據線常常和地址線采用多路復用方式。仲裁總線：包括總線請求線和總線授權線。中斷和同步總線：用于處理帶優(yōu)先級的中斷操作，包括中斷請求線和中斷認可線。公用線：包括時鐘信號線、電源線、地線、系統(tǒng)復位線以及加電或斷電的時序信號線等。接口的典型功能：控制、緩沖、狀態(tài)、轉換、整理、程序中斷?？偩€的傳輸過程：串行傳送：使用一條傳輸線，采用脈沖傳送。主要優(yōu)點是只需要一條傳輸線，這一點對長距離傳輸顯得特別重要，不管傳送的數據量有多少，只需要一條傳輸線，成本比較低廉。缺點就是速度慢。并行傳送：每一數據位需要一條傳輸線，一般采用電位傳送。分時傳送：總線復用或是共享總線的部件分時使用總線。*總線的信息傳送過程：請求總線、總線仲裁、尋址、信息傳送、狀態(tài)返回?？偩€數據傳送模式：讀、寫操作：讀操作是由從方到主方的數據傳送；寫操作是由主方到從方的數據傳送。塊傳送操作：只需給出塊的起始地址，然后對固定塊長度的數據一個接一個地讀出或寫入。對于CPU（主方）存儲器（從方）而言的塊傳送，常稱為猝發(fā)式傳送，其塊長一般固定為數據線寬度（存儲器字長）的4倍。寫后讀、讀修改寫操作：這是兩種組合操作。只給出地址一次（表示同一地址），或進行先寫后讀操作，或進行先讀后寫操作。廣播、廣集操作：一般而言，數據傳送只在一個主方和一個從方之間進行。但有的總線允許一個主方對多個從方進行寫操作，這種操作稱為廣播。與廣播相反的操作稱為廣集，它將選定的多個從方數據在總線上完成AND或OR操作，用以檢測多個中斷源。菊花鏈方式優(yōu)先級判決邏輯電路圖獨立請求方式優(yōu)先級判別邏輯電路圖*橋：在PCI總線體系結構中有三種橋。其中HOST橋又是PCI總線控制器，含有中央仲裁器。橋起著重要的作用，它連接兩條總線，使彼此間相互通信。橋又是一個總線轉換部件，可以把一條總線的地址空間映射到另一條總線的地址空間上，從而使系統(tǒng)中任意一個總線主設備都能看到同樣的一份地址表。橋本身的結構可以十分簡單，如只有信號緩沖能力和信號電平轉換邏輯，也可以相當復雜，如有規(guī)程轉換、數據快存、裝拆數據等。 *（1）某總線在一個總線周期中并行傳送4個字節(jié)的數據，假設一個總線周期等于一個總線時鐘周期，總線時鐘頻率為33MHz，總線帶寬是多少?（2）如果一個總線周期中并行傳送64位數據，總線時鐘頻率升為66MHz，總線帶寬是多少?解：（1）設總線帶寬用Dr表示，總線時鐘周期用T=1/f表示，一個總線周期傳送的數據量用D表示，根據定義可得Dr=D/T=D（1/T）=Df=4B33106/s=132MB/s（2）64位=8BDr=Df=8B66106/s=528MB/s*總線的一次信息傳送過程大致分哪幾個階段？若采用同步定時協(xié)議，請畫出讀數據的同步時序圖?？偩€的一次信息傳送過程，大致可分為：請求總線，總線仲裁，尋址，信息傳送，狀態(tài)返回。 20. 70*8 = 560MHz/s*總線仲裁：按照總線仲裁電路的位置不同，仲裁方式分為集中式和分布式兩種。集中式仲裁有三種：鏈式查詢方式：離中央仲裁器最近的設備具有最高優(yōu)先權，離總線控制器越遠，優(yōu)先權越低。優(yōu)點：只用很少幾根線就能按一定優(yōu)先次序實現總線控制，并且這種鏈式結構很容易擴充設備。缺點：是對詢問鏈的電路故障很敏感，優(yōu)先級固定。計數器定時查詢方式：總線上的任一設備要求使用總線時，通過BR線發(fā)出總線請求。中央仲裁器接到請求信號以后，在BS線為“0”的情況下讓計數器開始計數，計數值通過一組地址線發(fā)向各設備。每個設備接口都有一個設備地址判別電路，當地址線上的計數值與請求總線的設備地址相一致時，該設備 置“1”BS線，獲得了總線使用權，此時中止計數查詢。 每次計數可以從“0”開始，也可以從中止點開發(fā)始。如果從“0”開始，各設備的優(yōu)先次序與鏈式查詢法相同，優(yōu)先級的順序是固定的。如果從中止點開始，則每個設備使用總線的優(yōu)級相等。可方便的改變優(yōu)先級。獨立請求方式：每一個共享總線的設備均有一對總線請求線BRi和總線授權線BGi。當設備要求使用總線時，便發(fā)出該設備的請求信號?？偩€仲裁器中有一個排隊電路，它根據一定的優(yōu)先次序決定首先響應哪個設備的請求，給設備以授權信號BGi。獨立請求方式的優(yōu)點是響應時間快，即確定優(yōu)先響應的設備所花費的時間少，用不著一個設備接一個設備地查詢。其次，對優(yōu)先次序的控制相當靈活。它可以預先固定，例如BR0優(yōu)先級最高，BR1次之BRn最低；也可以通過程序來改變優(yōu)先次序；還可以用屏蔽（禁止）某個請求的辦法，不響應來自無效設備的請求。因此當代總線標準普遍采用獨立請求方式。優(yōu)點是響應時間快，即確定優(yōu)先響應的設備所花費的時間少。對優(yōu)先次序的控制也是相當靈活的。分布式仲裁：不需要中央仲裁器，而是多個仲裁器競爭使用總線。當它們有總線請求時，把它們唯一的仲裁號發(fā)送到共享的仲裁總線上，每個仲裁器將仲裁總線上得到的號與自己的號進行比較。如果仲裁總線上的號大，則它的總線請求不予響應，并撤消它的仲裁號。最后，獲勝者的仲裁號保留在仲裁總線上。顯然，分布式仲裁是以優(yōu)先級仲裁策略為基礎。*總線仲裁某CPU采用集中式仲裁方式，使用獨立請求與菊花鏈查詢相結合的二維總線控制結構。每一對請求線BRi和授權線BGi組成一對菊花鏈查詢電路。每一根請求線可以被若干個傳輸速率接近的設備共享。當這些設備要求傳送時通過BRi線向仲裁器發(fā)出請求，對應的BGi線則串行查詢每個設備，從而確定哪個設備享有總線控制權。請分析說明圖6.14所示的總線仲裁時序圖。解：從時序圖看出，該總線采用異步定時協(xié)議。當某個設備請求使用總線時，在該設備所屬的請求線上發(fā)出申請信號BRi（1）。CPU按優(yōu)先原則同意后給出授權信號BGi作為回答（2）。BGi鏈式查詢各設備，并上升從設備回答SACK信號證實已收到BGi信號（3）。CPU接到SACK信號后下降BG作為回答（4）。在總線“忙”標志BBSY為“0”情況該設備上升BBSY，表示該設備獲得了總線控制權，成為控制總線的主設備（5）。在設備用完總線后，下降BBSY和SACK（6）釋放總線。在上述選擇主設備過程中，可能現行的主從設備正在進行傳送。此時需等待現行傳送結束，即現行主設備下降BBSY信號后（7），新的主設備才能上升BBSY，獲得總線控制權。*分布式仲裁示意圖（1）所有參與本次競爭的各主設備將設備競爭號CN取反后打到仲裁總線AB上，以實現“線或”邏輯。AB線低電平時表示至少有一個主設備的CNi為1，AB線高電平時表示所有主設備的CNi為0。（2）競爭時CN與AB逐位比較，從最高位（b7）至最低位（b0）以一維菊花鏈方式進行，只有上一位競爭得勝者Wi+1位為1。當CNi=1，或CNi=0且ABi為高電平時，才使Wi位為1。若Wi=0時，將一直向下傳遞，使其競爭號后面的低位不能送上AB線。（3）競爭不到的設備自動撤除其競爭號。在競爭期間，由于W位輸入的作用，各設備在其內部的CN線上保留其競爭號并不破壞AB線上的信息。（4）由于參加競爭的各設備速度不一致，這個比較過程反復（自動）進行，才有最后穩(wěn)定的結果。競爭期的時間要足夠，保證最慢的設備也能參與競爭。*總線周期類型PCI總線周期由當前被授權的主設備發(fā)起。PCI支持任何主設備和從設備之間點到點的對等訪問，也支持某些主設備的廣播讀寫。存儲器讀/寫總線周期存儲器寫和使無效周期特殊周期配置讀/寫周期*PCI總線周期的操作過程有如下特點：（1）采用同步時序協(xié)議?？偩€時鐘周期以上跳沿開始，半個周期高電平，半個周期低電平。總線上所有事件，即信號電平轉換出現在時鐘信號的下跳沿時刻，而對信號的采樣出現在時鐘信號的上跳沿時刻。（2）總線周期由被授權的主方啟動，以幀FRAME#信號變?yōu)橛行碇甘疽粋€總線周期的開始。（3）一個總線周期由一個地址期和一個或多個數據期組成。在地址期內除給出目標地址外，還在C/BE#線上給出總線命令以指明總線周期類型。（4）地址期為一個總線時鐘周期，一個數據期在沒有等待狀態(tài)下也是一個時鐘周期。一次數據傳送是在掛鉤信號IRDY#和TRDY#都有效情況下完成，任一信號無效（在時鐘上跳沿被對方采樣到），都將加入等待狀態(tài)。（5）總線周期長度由主方確定。在總線周期期間FRAME#持續(xù)有效，但在最后一個數據期開始前撤除。即以FRAME#無效后，IRDY#也變?yōu)闊o效的時刻表明一個總線周期結束。由此可見，PCI的數據傳送以猝發(fā)式傳送為基本機制，單一數據傳送反而成為猝發(fā)式傳送的一個特例。并且PCI具有無限制的猝發(fā)能力，猝發(fā)長度由主方確定，沒有對猝發(fā)長度加以固定限制。（6）主方啟動一個總線周期時要求目標方確認。即在FRAME#變?yōu)橛行Ш湍繕说刂匪蜕螦D線后，目標方在延遲一個時鐘周期后必須以DEVSEL#信號有效予以響應。否則，主設備中止總線周期。（7）主方結束一個總線周期時不要求目標方確認。目標方采樣到FRAME#信號已變?yōu)闊o效時，即知道下一數據傳送是最后一個數據期。目標方傳輸速度跟不上主方速度，可用TRDY#無效通知主方加入等待狀態(tài)時鐘周期。當目標方出現故障不能進行傳輸時，以STOP#信號有效通知主方中止總線周期。六、外圍設備 *磁盤組有6片磁盤，每片有兩個記錄面，最上最下兩個面不用。存儲區(qū)域內徑22cm，外徑33cm，道密度為40道/cm，內層位密度400位/cm，轉速6000轉/分。問：(1)共有多少柱面?(2)盤組總存儲容量是多少?(3)數據傳輸率多少?(4)采用定長數據塊記錄格式，直接尋址的最小單位是什么?尋址命令中如何表示磁盤地址?(5)如果某文件長度超過一個磁道的容量，應將它記錄在同一個存儲面上，還是記錄在同一個柱面上?解：(1)有效存儲區(qū)域=16.5-11=5.5(cm)因為道密度=40道/cm，所以4055=220道，即220個圓柱面。(2)內層磁道周長為2R=23.1411=69.08(cm)每道信息量=400位/cm69.08cm=27632位=3454B每面信息量=3454B220=759880B盤組總容量=759880B10=7598800B(3)磁盤數據傳輸率Dr=rNN為每條磁道容量，N=3454Br為磁盤轉速，r=6000轉/60秒=100轉/秒Dr=rN=1003454B=345400B/s(4)采用定長數據塊格式，直接尋址的最小單位是一個記錄塊(一個扇區(qū))，每個記錄塊記錄固定字節(jié)數目的信息，在定長記錄的數據塊中，活動頭磁盤組的編址方式可用如下格式： 此地址格式表示有4臺磁盤（2位），每臺有16個記錄面/盤面（4位），每面有256個磁道（8位），每道有16個扇區(qū)（4位）。(5)如果某文件長度超過一個磁道的容量，應將它記錄在同一個柱面上，因為不需要重新找道，數據讀/寫速度快。*某磁盤存貯器轉速為3000轉 / 分，共有4個記錄面，每毫米5道，每道記錄信息為12288字節(jié)，最小磁道直徑為230mm，共有275道。問：（1） 磁盤存貯器的容量是多少？（2） 最高位密度與最低位密度是多少？（3） 磁盤數據傳輸率是多少？（4） 平均等待時間是多少？（5） 給出一個磁盤地址格式方案。解：（1） 每道記錄信息容量 = 12288字節(jié)每個記錄面信息容量 = 27512288字節(jié)共有4個記錄面，所以磁盤存儲器總容量為 ：4 27512288字節(jié) = 13516800字節(jié)（2） 最高位密度D1按最小磁道半徑R1計算（R1 = 115mm）：D1 = 12288字節(jié) / 2R1 = 17字節(jié) / mm最低位密度D2按最大磁道半徑R2計算：R2 = R1 + （275 5） = 115 + 55 = 170mmD2 = 12288字節(jié) / 2R2 = 11.5 字節(jié) / mm（3） 磁盤傳輸率 C = r N r = 3000 / 60 = 50 周 / 秒N = 12288字節(jié)（信道信息容量）C = r N = 50 12288 = 614400字節(jié) / 秒（4）平均等待時間 = 1/2r = 1 / (250) = 10毫秒 (5)此地址格式表示有4臺磁盤，每臺有4個記錄面，每個記錄面最多可容納512個磁道，每道有16個扇區(qū)。*有一臺磁盤機，其平均尋道時間為了30ms,平均旋轉等待時間為120ms，數據傳輸速率為500B/ms，磁盤機上存放著1000件每件3000B 的數據。現欲把一件數據取走，更新后在放回原地，假設一次取出或寫入所需時間為：平均尋道時間+平均等待時間+數據傳送時間 另外，使用CPU更新信息所需時間為4ms, 并且更新時間同輸入輸出操作不相重疊。 試問：（1） 盤上全部數據需要多少時間？（2） 若磁盤及旋轉速度和數據傳輸率都提高一倍，更新全部數據需要多少間？解：（1）磁盤上總數據量 = 10003000B = 3000000B 讀出全部數據所需時間為 3000000B 500B / ms = 6000ms 重新寫入全部數據所需時間 = 6000ms 所以，更新磁盤上全部數據所需的時間為 ：2（平均找道時間 + 平均等待時間 + 數據傳送時間 ）+ CPU更新時間 = 2（30 + 120 + 6000）ms + 4ms = 12304ms(2) 磁盤機旋轉速度提高一倍后，平均等待時間為60ms；數據傳輸率提高一倍后，數據傳送時間變?yōu)椋?000000B 1000B / ms = 3000ms更新全部數據所需時間為：2 （30 + 60 + 3000）ms + 4ms = 6184ms*刷新：電子束打在熒光粉上引起的發(fā)光只能維持幾十毫秒的時間。因此必須讓電子束反復不斷地掃描整個屏幕，該過程稱為刷新。刷新頻率越高，顯示越沒有閃爍。50Hz（至少）刷新存儲器（視頻存儲器、顯存）：為刷新提供信號的存儲器。容量取決于分辨率和灰度級。M=rC*刷存的重要性能指標是它的帶寬。實際工作時顯示適配器的幾個功能部分要爭用刷存的帶寬。假定總帶寬的50%用于刷新屏幕，保留50%帶寬用于其他非刷新功能。(1)若顯示工作方式采用分辨率為1024768，顏色深度為3B，幀頻(刷新速率)為72Hz，計算刷存總帶寬應為多少? (2)為達到這樣高的刷存帶寬，應采取何種技術措施?解：(1) 刷新所需帶寬=分辨率每個像素點顏色深度刷新速率 10247683B72/s=165888KB/s=162MB/s 刷存總帶寬應為162MB/s100/50=324MB/s (2)為達到這樣高的刷存帶寬，可采用如下技術措施：使用高速的DRAM芯片組成刷存； 刷存采用多體交叉結構；刷存至顯示控制器的內部總線寬度由32位提高到64位，甚至128位 ；刷存采用雙端口存儲器結構，將刷新端口與更新端口分開。*刷新存儲器的重要性能指標是它的帶寬。若顯示工作方式采用分辨率為1024768，顏色深度為24位，幀頻（刷新速率）為72HZ，求：（1）刷新存儲器的存儲容量是多少？（2）刷新存儲器的貸款是多少？解：（1）因為刷新存儲器所需存儲容量 = 分辨率 每個像素點顏色深度 1024 768 3B 4MB（2）因為刷新所需帶寬 = 分辨率 每個像素點顏色深度 刷新速度 1024 768 3B 72 / S = 165888KB / S 162MB / S七、輸入輸出*中斷執(zhí)行過程：1.關中斷 2.保存現場 3.判別中斷條件轉入中斷服務程序 4.開中斷 5.執(zhí)行中斷服務程序 6.關中斷 7.恢復現場 8.開中斷 9.返回*中斷：參見圖所示的二維中斷系統(tǒng)。請問： (1)在中斷情況下，CPU和設備的優(yōu)先級如何考慮?請按降序排列各設備的中斷優(yōu)先級。 (2)若CPU現執(zhí)行設備B的中斷服務程序，IM2，IM1，IM0的狀態(tài)是什么?如果CPU執(zhí)行設 備D的中斷服務程序，IM2，IM1，IM0的狀態(tài)又是什么? (3)每一級的IM能否對某個優(yōu)先級的個別設備單獨進行屏蔽?如果不能，采取什么辦法可達到目的?(4)假如設備C一提出中斷請求，CPU立即進行響應，如何調整才能滿足此要求? 解：(1)在中斷情況下，CPU的優(yōu)先級最低。各設備的優(yōu)先次序是：ABC DEFGHICPU。(2)執(zhí)行設備B的中斷服務程序時IM2IM1IM0=111；執(zhí)行設備D的中斷服務程序時，IM2IM1IM0=011。(3)每一級的IM標志不能對某個優(yōu)先級的個別設備進行單獨屏蔽。可將接口中的EI(中斷允許)標志清“0”，它禁止設備發(fā)出中斷請求。 (4)要使設備C的中斷請求及時得到響應，可將設備C從第2級取出來，單獨放在第3級上，使第3級的優(yōu)先級最高，即令IM3=0即可。*參見例1所示的系統(tǒng)，只考慮A，B，C三個設備組成的單級中斷結構，它要求CPU在執(zhí)行完當前指令時對中斷請求進行服務。假設：(1)CPU“中斷批準”機構在響應一個新的 中斷之前，先要讓被中斷的程序的一條指令一定要執(zhí)行完畢；(2)TDC為查詢鏈中每個設備的延遲時間；(3)TA，TB，TC分別為設備A，B，C的服務程序所需的執(zhí)行時間； (4)TS,TR為保存現場和恢復現場所需的時間；(5)主存工作周期為TM。 試問：就這個中斷請求環(huán)境來說，系統(tǒng)在什么情況下達到中斷飽和?解：中斷處理流程，并假設執(zhí)行一條指令的時間也為TM。如果三個設備同時發(fā)出中斷請求，那么依次分別處理設備A、設備B、設備C的時間如下： tA = 2TM + TDC + TS + TA + TRtB = 2TM + 2TDC + TS + TB + TRtC = 2TM + 3TDC + TS + TC + TR處理三個設備所需的總時間為：T=tA+tB+tCT是達到中斷飽和的最小時間，即中斷極限頻率為：f=1/T*1394總線：串行接口標準IEEE1394IEEE 1394是一種高速串行I/O標準接口。各被連接裝置的關系是平等的，不用PC介入也能自成系統(tǒng)。這意味著1394在家電等消費類設備的連接應用方面有很好的前景。(1)數據傳送的高速性 (2)數據傳送的實時性 (3)體積小易安裝，連接方便*協(xié)議集：