单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算机原理与设计习题,2,简述,RISC,和,CISC,的主要差别CISC,（,Complex Instruction Set Computer,）是对那些具有复杂指令系统的,CPU,的总称，,CISC,指令系统往往提供丰富的寻址方式，每条指令长短不一，常用的指令较短，不常用的指令较长，设计,CPU,时往往采用微程序的方法来实现这些指令，,CISC,的优点是代码紧凑，使用较少的存储器，缺点是实现复杂的指令需要较多的芯片面积而且不利于流水线操作。
RISC,（,Reduced Instruction Set Computer,）是对那些具有简单指令系统的,CPU,的总称，,RISC,指令系统的特点有两个，一是指令长度固定，这有利于流水线,CPU,的设计，二是所谓的,Load/Store,结构3,假设我们有两台计算机,M1,和,M2,M1,的主频是,1GHz,，,M2,的主频是,2GHz,每台计算机的指令都有,4,类，它们的,CPI,分别为,1,、,2,、,3,和,4,当同样一个用高级语言编写的程序在两台机器上分别编译执行时,，,我们得到下表所列的结果其中的百分比是执行时每类指令出现的频率,试分别计算该程序在两台机器上的执行时间,如果单从执行时间上考虑,，,哪一台机器的性能更好,？,4,解题思路：,解：,5,试计算上题中两台计算机的,MIPS,（,Million Instructions Per Second,），即每秒能执行多少百万条指令解题思路：,解：,6,如果使用,1000000,个,CPU,构建一个并行系统并想得到单,CPU,系统,500000,倍的性能，那么程序中允许出现的串行执行的代码的比例应该不超过多少才行？,解题思路：,解：,7,试用多个,32,位二选一多路器,mux2x32,设计一个,32,位的八选一多路器,mux8x32,。
解题思路：,解：,y,S,2,s,10,s,11,s,00,a,0,a,1,s,01,a,2,a,3,s,02,a,4,a,5,s,03,a,6,a,7,8,试分别用结构描述、数据流描述和功能描述三种风格写出带有使能端的,3-8,译码器的,Verilog HDL,代码提示：功能描述风格的语句可用,e=ena234,，中断处理优先次序为,3124,，要求：,（,1,）给出每级中断的中断屏蔽码（假设,“,1,”,表示允许，,“,0,”,表示禁止）,（,2,）假设在执行主程序时，,1,、,2,、,3,、,4,级中断同时有请求，请画出,CPU,执行程序的轨迹27,中断屏蔽位表,中断,级别,中断级屏蔽位,1,级,2,级,3,级,4,级,目态,1,1,1,1,第级,0,0,1,0,第级,1,0,1,0,第级,0,0,0,0,第级,1,1,1,0,28,用户,程序,中断,请求,中断处理程序,1 2 3 4,中断,请求处理图,29,1,、,什么是存储器的带宽？若存储器的数据总线宽度为16位，存储周期为100ns，则存储器的带宽是多少？,答：存储器的带宽是指单位时间内存储器所能存取的最大信息量，通常以bps或Bps作为度量单位。
数据总线宽度为16位，存储周期为100ns的存储器的带宽为：,16b/(100ns)=16b/(100*10-9s)=160Mbps,2,、,一个字长为32位的计算机，其存储容量为128KB，按字节编址和按字编址的寻址范围各是多少？,答：128KB=2,17B，如果按字节编址，需要2,17个地址，则需要17位地址线，寻址范围为02,17-1；若按字编址，则每个字占一个地址，128KB是32K（2,15）个字，需要15根地址线，寻址范围为02,15-130,3,、,一个64K32位的存储器，按字节寻址，其地址线和数据线各是多少位？,答：32位说明数据线为32位；64K=2,16，按照字节寻址，需要16+2=18位地址线4,、,用2K4位的存储芯片构成一个具有14根地址线、8根数据线的存储器，试问：,（1）该存储器的存储容量是多少KB？,（2）需要几片上述存储芯片？,答：（1）数据线为8根，即按字节寻址；地址线为14根，即寻址空间大小为2,14,，故存储容量为16KB2）需要2K4位的芯片数目为,：,（16K/2K）（8/4）=82=1631,5、假定某计算机的cache共16行，开始为空，块大小为1个字，采用直接映射方式。
CPU执行某程序时，依次访问以下地址序列：2,3,11,16,21,13,64,48,19,11,3,22,4,27,6和11要求：,（1）说明每次访问是命中或缺失，试计算访问上述地址序列的命中率2）若cache数据区容量不变，而块大小改为4个字，则上述地址序列的命中率又如何？,32,（1）访问缺失的情况有两种：一是Cache块内未填充有效数据而引发的缺失；二是Cache块内存在有效数据，但该数据不是需要的数据，即因采用直接映射方式，其它地址的数据映射到并占用此块，发生冲突，从而引发缺失将访存地址序列2,3,11,16,21,13,64,48,19,11,3,22,4,27,6,11对16进行求余，可得到各地址映射对应的Cache块号；,该序列的访问命中情况命中如下：,2，3，11，16，21，13，64，48，19，11，3，22，4，27，6，11,33,cache,采用直接映射方式，其数据区容量为,16,行,1,字,/,行,=16,字；主存被划分成,1,字,/,块，所以，主存块号,=,字号因此，映射公式为：,cache,行号,=,主存块号,mod 16=,字号,mod 16,开始,cache,为空，所以第一次都是,miss,，以下是映射关系（字号,-cache,行号）和命中情况。
2-2:miss,，,3-3:miss,，,11-11:miss,，,16-0:miss,21-5:miss,，,13-13:miss,，,64-0:miss,、,replace,，,48-0:miss,、,replace,，,19-3:miss,、,replace,，,11-11:hit,3-3:miss,、,replace,，,22-6:miss,，,4-4:miss,，,27-11:miss,、,replace,，,6-6:miss,、,replace,，,11-11:miss,、,replace,只有一次命中！,因而，命中率为1/1634,（2）若数据区容量不变，当块大小为4个字时，cache仅有4个cache行，其地址映射方案变为：,块0：03，1619，,块1：47，2023，,块2：811，2427，,块3：1215，2831，,该序列的访问命中情况命中如下：,2，3，11，16，21，13，64，48，19，11，3，22，4，27，6，11,共命中4次，命中率为4/16，即1/435,cache,采用直接映射方式，数据区容量不变，为,16,个字，每块大小为,4,个字，所以，,cache,共有,4,行；主存被划分为,4,个字,/,块，所以，主存块号,=,字号,/4,。
因此，,映射公式为：,cache,行号,=,主存块号,mod 4=,字号,/4 mod 4,以下是映射关系（字号,-,主存块号,-cache,行号）和命中情况2-0-0:miss,，,3-0-0:hit,，,11-2-2:miss,，,16-4-0:miss,、,replace,，,21-5-1,、,13-3-3:miss,，,64-16-0,、,48-12-0,、,19-4-0:miss,replace,，,11-2-2:hit,，,3-0-0:miss,、,replace,，,22-5-1:hit,，,4-1-1:miss,、,replace,，,27-6-2:miss,、,replace,，,6-1-1:hit,，,11-2-2:miss,、,replace,命中,4,次因此命中率为4/16，即1/4谢谢！,。