微機原理總復(fù)習(xí)課件

4、中斷過程；中斷優(yōu)先、屏蔽對中斷響應(yīng)的影響。通道概念；通道分類；重點關(guān)注屏蔽碼對中斷處理服務(wù)先后次序的影響。通道流量的計算。5、先行處理技術(shù)；相關(guān)概念；流水線性能指標(biāo)計算；非線性流水線概念；描述工具；非線性流水線的啟動距離等概念。最小啟動距離的獲取。6、向量處理機的基本概念；提高性能的技術(shù)。鏈接技術(shù)實現(xiàn)的條件。4、中斷過程；中斷優(yōu)先、屏蔽對中斷響應(yīng)的影響。通道概念；通道1習(xí)題講解P321.8P331.17P331.192章例1、一臺模型機共有7條指令，各指令的使用頻度分別為：25%，20%，15%，10%，8%，8%，5%，4%，3%，2%。請按Huffman編碼設(shè)計操作碼的編碼，并計算所設(shè)計操作碼的平均長度。

（解）3章例：在虛擬存儲器系統(tǒng)種，一個程序由P1~P5共5個頁組成。在程序執(zhí)行過程中依次訪問到的頁面如下：P2,P3,P2,P1,P5,P2,P4,P5,P3,P2,P5,P2。假設(shè)系統(tǒng)分配給該程序3個頁面，畫出使用LRU頁面替換算法的主存頁面調(diào)入、替換和命中情況表。并統(tǒng)計其命中率。（解）習(xí)題講解P321.8P331.17P331.192

5章例1：有一條4功能段的非線性流水線，每個功能段的延遲時間相等，其預(yù)約表如下：（1）寫出流水線的禁止向量和初始沖突向量。（2）畫出調(diào)度流水線的狀態(tài)圖。（3）求流水線的最小啟動循環(huán)和最小平均啟動距離。（解）時間功能123456S1××S1××S1×S1××5章例1：有一條4功能段的非線性流水線，每個功能段的延35章例2、用一條5功能段的浮點加法流水線計算：F=A1+A2+A3+A4+…+A10。每個功能段延遲時間相等，流水線的輸入與輸出之間有直接數(shù)據(jù)通路，有足夠的緩沖寄存器，要求用盡可能短的時間完成計算，畫出流水線時空圖，計算流水線的實際吞吐率、加速比和效率。（解）

設(shè)高速緩存Cache工作速度為主存的15倍，主存的存取時間t2為150ns，且Cache被訪問命中率為92%，則采用Cache后整個存儲系統(tǒng)等效訪問時間是多少？該存儲器系統(tǒng)的訪問效率是多少？（解）5章例2、用一條5功能段的浮點加法流水線計算：F=A1+A4寫出馮氏類法的四種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。費林分類法的4種分類及其分類方法。S2S4S5S3S1下圖是一個什么樣流水線的連接圖？存儲器系統(tǒng)是將兩個或兩個以上速度、容量和價格各不相同的存儲器用軟件、硬件方法連接起來成為一個系統(tǒng)。寫出馮氏類法的四種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。費林分類法的4種分類及其分類方法5S4S2S5S3S1一條線性流水線如圖2所示，其中S2；S3執(zhí)行同樣的功能，執(zhí)行時間為2個△t；其它功能段的延遲時間相等，為△t。開始的5個△t，每個△t向流水線輸入一個任務(wù)，然后停頓2個△t，如此重復(fù)（任務(wù)數(shù)N→∞）。先畫出時空圖，求流水線的實際吞吐率、加速比和效率。（解）圖2S4S2S5S3S1一條線性流水線如圖2所示，其中S2；S361.8見下表，“√”為透明性概念，“P”表示相關(guān)課文頁數(shù)。指令地址寄存器，×，P5指令緩沖器，√，P5時標(biāo)發(fā)生器，√，P5條件碼寄存器，×，P4乘法器，√，主存地址寄存器，√，P5磁盤，×，P4先行進位鏈，√，P5移位器，√，通用寄存器，×，P4中斷字寄存器，×，P41.8見下表，“√”為透明性概念，“P”表示相關(guān)課文頁數(shù)。指7系統(tǒng)中某一部件由于采用某種改進的執(zhí)行方式后，整個系統(tǒng)的性能提高了，其衡量指標(biāo)為加速比。Amdahl定律的表示：T0:采用改進措施前執(zhí)行某任務(wù)系統(tǒng)所用的時間；Tn:采用改進措施后所需的時間；Fe:被改進部分的執(zhí)行時間占的百分比大??；Se=(改進前改進部分的執(zhí)行時間）÷（改進后改進部分的執(zhí)行時間）Tn=T0(1-Fe+——）FeSe加速比=（采用改進措施后的性能）÷（沒有采用改進措施前的性能）

=（沒有采用改進措施前執(zhí)行某任務(wù)的時間）÷（采用改進措施后執(zhí)行某任務(wù)的時間）若改進后整個任務(wù)的執(zhí)行時間為：則改進后整個系統(tǒng)的加速比為：(1-Fe+——）Sn=——=——————T0Tn1FeSe其中：Amdahl定律系統(tǒng)中某一部件由于采用某種改進的執(zhí)行方式后，整個系統(tǒng)的性8微機原理總復(fù)習(xí)課件91.19由各種指令條數(shù)可以得到總條數(shù)，以及各百分比，然后代公式計算。(1)(2)(3)

1.19由各種指令條數(shù)可以得到總條數(shù)，以及各百分比，然后代10平均碼長=0.45*2+0.25*3+0.16*4+0.14*5=2.99平均碼長=0.45*2+0.25*3+0.16*4+0.14111、

（1）調(diào)度、替換、命中表P=232152453252

232152453252

23215245325

321524533

N=3

√

√

√

√√5

（2）命中率=5÷12≈41.7%

1、（1）調(diào)度、替換、命中表P=232152453252

12t=H×t1+(1-H)×t2=0.92×100÷20+(1-0.92)×100=12.6use=

=1/(0.92+(10.92)*20)=0.397

t=H×t1+(1-H)×t2133、(1)禁止向量：F={1，2，5}，初始沖突向量：C=(10011)

(2)狀態(tài)圖如下圖所示。

(3)最小啟動循環(huán)=（3）,最小平均啟動距離=3。

3、142、時空圖如下：

加速比：（5×9×△t）÷（21×△t）=2.14（2分）效率：

E=TP×△t=0.43（1分）2、時空圖如下：152、根據(jù)題意畫出時空圖如下：S512345678910S41234567891011S3246810S21357911S11234567891011吞吐率：TP=N÷((N÷5)×7△t+2)≈0.714/△t加速比：S≈(5×4)△t÷7△t=20÷7≈2.86效率：

E=TP×△t≈(0.714/△t)×△t=0.7142、根據(jù)題意畫出時空圖如下：12345678910S41216實現(xiàn)鏈接的條件：(1)沒有向量寄存器沖突和運算部件沖突。(2)只有第一個結(jié)果送入向量寄存器的那一個周期可以鏈接。(3)先行的兩條指令產(chǎn)生運算結(jié)果的時間必須相等。(4)兩條向量指令的向量長度必須相等。實現(xiàn)鏈接的條件：17考題類型：一、選擇題（共10分，每小題1分）二、填空題（共10分，每空1分）三、問答題（共15分，詳見各小題）四、計算題（共20分）五、指令系統(tǒng)設(shè)計（共14分）六、分析題（共31分）考題類型：一、選擇題（共10分，每小題1分）二、填空題184、中斷過程；中斷優(yōu)先、屏蔽對中斷響應(yīng)的影響。通道概念；通道分類；重點關(guān)注屏蔽碼對中斷處理服務(wù)先后次序的影響。通道流量的計算。5、先行處理技術(shù)；相關(guān)概念；流水線性能指標(biāo)計算；非線性流水線概念；描述工具；非線性流水線的啟動距離等概念。最小啟動距離的獲取。6、向量處理機的基本概念；提高性能的技術(shù)。鏈接技術(shù)實現(xiàn)的條件。4、中斷過程；中斷優(yōu)先、屏蔽對中斷響應(yīng)的影響。通道概念；通道19習(xí)題講解P321.8P331.17P331.192章例1、一臺模型機共有7條指令，各指令的使用頻度分別為：25%，20%，15%，10%，8%，8%，5%，4%，3%，2%。請按Huffman編碼設(shè)計操作碼的編碼，并計算所設(shè)計操作碼的平均長度。

（解）3章例：在虛擬存儲器系統(tǒng)種，一個程序由P1~P5共5個頁組成。在程序執(zhí)行過程中依次訪問到的頁面如下：P2,P3,P2,P1,P5,P2,P4,P5,P3,P2,P5,P2。假設(shè)系統(tǒng)分配給該程序3個頁面，畫出使用LRU頁面替換算法的主存頁面調(diào)入、替換和命中情況表。并統(tǒng)計其命中率。（解）習(xí)題講解P321.8P331.17P331.1920

5章例1：有一條4功能段的非線性流水線，每個功能段的延遲時間相等，其預(yù)約表如下：（1）寫出流水線的禁止向量和初始沖突向量。（2）畫出調(diào)度流水線的狀態(tài)圖。（3）求流水線的最小啟動循環(huán)和最小平均啟動距離。（解）時間功能123456S1××S1××S1×S1××5章例1：有一條4功能段的非線性流水線，每個功能段的延215章例2、用一條5功能段的浮點加法流水線計算：F=A1+A2+A3+A4+…+A10。每個功能段延遲時間相等，流水線的輸入與輸出之間有直接數(shù)據(jù)通路，有足夠的緩沖寄存器，要求用盡可能短的時間完成計算，畫出流水線時空圖，計算流水線的實際吞吐率、加速比和效率。（解）

設(shè)高速緩存Cache工作速度為主存的15倍，主存的存取時間t2為150ns，且Cache被訪問命中率為92%，則采用Cache后整個存儲系統(tǒng)等效訪問時間是多少？該存儲器系統(tǒng)的訪問效率是多少？（解）5章例2、用一條5功能段的浮點加法流水線計算：F=A1+A22寫出馮氏類法的四種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。費林分類法的4種分類及其分類方法。S2S4S5S3S1下圖是一個什么樣流水線的連接圖？存儲器系統(tǒng)是將兩個或兩個以上速度、容量和價格各不相同的存儲器用軟件、硬件方法連接起來成為一個系統(tǒng)。寫出馮氏類法的四種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。費林分類法的4種分類及其分類方法23S4S2S5S3S1一條線性流水線如圖2所示，其中S2；S3執(zhí)行同樣的功能，執(zhí)行時間為2個△t；其它功能段的延遲時間相等，為△t。開始的5個△t，每個△t向流水線輸入一個任務(wù)，然后停頓2個△t，如此重復(fù)（任務(wù)數(shù)N→∞）。先畫出時空圖，求流水線的實際吞吐率、加速比和效率。（解）圖2S4S2S5S3S1一條線性流水線如圖2所示，其中S2；S3241.8見下表，“√”為透明性概念，“P”表示相關(guān)課文頁數(shù)。指令地址寄存器，×，P5指令緩沖器，√，P5時標(biāo)發(fā)生器，√，P5條件碼寄存器，×，P4乘法器，√，主存地址寄存器，√，P5磁盤，×，P4先行進位鏈，√，P5移位器，√，通用寄存器，×，P4中斷字寄存器，×，P41.8見下表，“√”為透明性概念，“P”表示相關(guān)課文頁數(shù)。指25系統(tǒng)中某一部件由于采用某種改進的執(zhí)行方式后，整個系統(tǒng)的性能提高了，其衡量指標(biāo)為加速比。Amdahl定律的表示：T0:采用改進措施前執(zhí)行某任務(wù)系統(tǒng)所用的時間；Tn:采用改進措施后所需的時間；Fe:被改進部分的執(zhí)行時間占的百分比大??；Se=(改進前改進部分的執(zhí)行時間）÷（改進后改進部分的執(zhí)行時間）Tn=T0(1-Fe+——）FeSe加速比=（采用改進措施后的性能）÷（沒有采用改進措施前的性能）

=（沒有采用改進措施前執(zhí)行某任務(wù)的時間）÷（采用改進措施后執(zhí)行某任務(wù)的時間）若改進后整個任務(wù)的執(zhí)行時間為：則改進后整個系統(tǒng)的加速比為：(1-Fe+——）Sn=——=——————T0Tn1FeSe其中：Amdahl定律系統(tǒng)中某一部件由于采用某種改進的執(zhí)行方式后，整個系統(tǒng)的性26微機原理總復(fù)習(xí)課件271.19由各種指令條數(shù)可以得到總條數(shù)，以及各百分比，然后代公式計算。(1)(2)(3)

1.19由各種指令條數(shù)可以得到總條數(shù)，以及各百分比，然后代28平均碼長=0.45*2+0.25*3+0.16*4+0.14*5=2.99平均碼長=0.45*2+0.25*3+0.16*4+0.14291、

（1）調(diào)度、替換、命中表P=232152453252

232152453252

23215245325

321524533

N=3

√

√

√

√√5

（2）命中率=5÷12≈41.7%

1、（1）調(diào)度、替換、命中表P=232152453252

30t=H×t1+(1-H)×t2=0.92×100÷20+(1-0.92)×100=12.6use=

=1/(0.92+(10.92)*20)=0.397

t=H×t1+(1-H)×t2313、(1)禁止向量：F={1，2，5}，初始沖突向量：C=(10011)

(2)狀態(tài)圖如下圖所示。

(3)最小啟動循環(huán)=（3）,最小平均啟動距離=3。

3、322、時空圖如下：