计算机组成与系统结构试卷

计算机组成与系统结构试卷（第六章）一．填空题（1’*20）1.总线有物理特性，功能特性，电气特性和时间特性四个特性。2.总线的分类有内部总线，系统总线和I/O总线三种。3.按照总线仲裁电路位置不同，仲裁方式分为集中式仲裁和分布式仲裁两类。4.所谓定时，是指事件出现在总线上的时序关系。5.总线数据传送模式：读、写操作，块传送操作，写后读修改写操作，广播、广集操作。6.InfiniBand通信协议栈有物理层，链路层，网络层，传输层四个层次。二．选择题（2’*10）1.描述PCI总线基本概念中正确的句子是__A____。A.PCI总线的基本传输机制是猝发式传送B.PCI总线是一个与处理器有关的高速外围总线C.PCI设备一定是主设备D.系统中允许只有一条PCI总线2.描述PCI总线中基本概念表述不正确的是___B___。A.PCI设备不一定是主设备B.PCI总线是一个与处理器有关的高速外围总线C.PCI总线的基本传输机制是猝发式传送D.系统中允许有多条PCI总线3.总线中地址线的用处是___D___。A.选择主存单元地址B.选择进行信息传输的设备C.选择外存地址D.指定主存单元和I/O设备接口电路的选择地址4.从信息流的传送效率来看，___B___工作效率最低。A.三总线系统B.单总线系统C.双总线系统D.多总线系统5.总线中地址线的功能是___C___。A.用于选择存储器单元B.用于选择进行信息传输的设备C.用于指定存储器单元和I/O设备接口电路的选择地址D.以上四项均不是6.PCI总线的基本传输机制是___C___。A.并行传送B.串行传送C.猝发式传送D.DMA传送7.根据传送信息的种类不同，系统总线分为___B___。A.地址线和数据线B.地址线、数据线和控制线C.地址线、数据线和响应线D.数据线和控制线8.CRT的分辨率为1024ⅹ1024像素，像素的颜色数为256，则刷新存储器的容量是___C___。Ａ.256KBB.512KBＣ.1MBＤ.8MB9.在数据传送过程中，数据由串行变并行或由并行变串行，其转换是通过___A___。A.移位寄存器B.数据寄存器C.锁存器D.指令寄存器10.从吞吐量来看，___A___最强。A.三总线系统B.单总线系统C.双总线系统D.多总线系统三．判断题（2’*5）1.桥的作用可使所有的存取都按CPU的需要出线在总线上T2.PCI总线体系中有三种桥，它们都是PCI设备T3.总线的一次信息传送过程大致分为四个阶段F4.多总线结构提高了总线的效率和吞吐量T5.信息以并行方式传送时，只有一条传输线，且采用脉冲传送F四．简答题（4’*5）1．计算机系统采用“面向总线”的形式有何优点?【解】面向总线结构形式的优点主要有：①简化了硬件的设计。从硬件的角度看，面向总线结构是由总线接口代替了专门的I/O接口，由总线规范给了传输线和信号的规定，并对存储器、I/O设备和CPU如何挂在总线上都作了具体的规定，所以，面向总线的微型计算机设计只要按照这些规定制作CPU插件、存储器插件以及CPU、存储器插件以及I/O插件等，将它们连入总线即可工作，而不必考虑总线的详细操作。②简化了系统结构。整个系统结构清晰，连线少，底板连线可以印刷化。③系统扩充性好。一是规模扩充，二是功能扩充。规模扩充仅仅需要多插一些同类型的插件；功能扩充仅仅需要按总线标准设计一些新插件。插件插入机器的位置往往没有严格的限制。这就使系统扩充即简单又快速可靠，而且也便于查错。④系统更新性能好。因为CPU、存储器、I/O接口等都是按总线规约挂到总线上的，因而只要总线设计恰当，可以随时随着处理器芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件，新的插件插到底板上对系统进行更新，而这种更新只需更新需要新的插件，其他插件和底板连线一般不需更改。2．说明PCI总路线结构框中三种桥的功能。【解】桥在PCI体系结构中起着重要作用，它连接两条总线，使彼此间相互通信。桥是一个总线转换部件，可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间上，从而使系统中任意一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。桥可以实现总线间的猝发式发送，可使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上。由上可见，以桥连接实现的PCI总线结构具有很好的扩充性和兼容性，允许多条总线并行工作。3.试说明总线结构对计算机系统性能的影响。【解】(1）最大存储容量单总线系统中，最大内存容量必须小于由计算机字长所决定的可能的地址总线。双总线系统中，存储容量不会受到外围设备数量的影响（2）指令系统双总线系统，必须有专门的I/O指令系统单总线系统，访问内存和I/O使用相同指令（3）吞吐量总线数量越多，吞吐能力越大4.．一个计算机系统中的总线，大致分为哪几类？【解】一个计算机系统中的总线分为三类：（1）同一部件如CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线，称为内部总线。（2）同一台计算机系统的各部件，如CPU、内存、通道和各类I/O接口间互相连接的总线，称为系统总线。（3）多台处理机之间互相连接的总线，称为多机系统总线。五．计算题（6’+7’+7’）1．某总线在一个总线周期中并行传送4B的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，求总线带宽是多少?(6’)解：设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T＝1/f表示，一个周期传送的数据量用D表示，根据总线带宽定义，有：Dr＝D/T＝D×f＝4B×33×106/s＝132MB/s2．现有１０２４×１的存储芯片，若用它组成容量为１６K×８的存储器。试求：（１）实现该存储器所需的芯片数量？（２）若将这些芯片分装在若干块板上，每块板的容量为４K×８，该存储器所需的地址线总位数是多少？其中几位用于选板？几位用于选片？几位用作片内地址？(7’)解：（1）需１０２４×１的芯片１２８片。（2）该存储器所需的地址线总位数是１４位，其中２位用于选板，２位用于选片，１０位用作片内地址。3.在一个16位的总线系统中，若时钟频率为100MHz，总线数据周期为五个时钟周期传输一个字。试计算总线的数据传输率。(7’)解：时钟频率为100MHz所以一个时钟周期=1/100us=0.01us五个时钟周期=5*0.01us=0.05us数据传输率=16bit/0.05us=40*10^6B/s六．综合题（10’*1）1.设某机主存容量为４MB，Cache容量为１６KB，每块包含８个字，每字３２位，设计一个四路组相联映像（即Cache每组内共有四个块）的Cache组织，要求：（１）画出主存地址字段中各段的位数。（２）设Cache的初态为空，CPU依次从主存第０、１、２、?、９９号单元读出１００个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序读８次，问命中率是多少？（３）若Cache的速度是主存的６倍，试问有Cache和无Cache相比，速度提高多少倍？2.解：（1）主存容量为４MB，按字节编址，所以主存地址为２２位，区号（８位）组号（７位）组内块号（２位）块内地址（5位）（2）由于每个字块有８个字，所以主存第０、１、２、?、９９号字单元分别在字块0～12中，采用四路组相联映像将分别映像到第０组～１２组中，但Cache起始为空，所以第一次读时每一块中的第一个单元没命中，但后面７次每个单元均可以命中。命中率＝NcNc＋Nm＝100-13+7×100/8×100＝98.4%（3）设Cache的存取周期为T，则主存的存取周期为,6T。有Cache的访存时间＝H×Tc＋（１－H）×（Tm＋Tc）＝Tc＋（１－H）×Tm＝T＋（1-98.4%）×6T＝1．096T无Cache的访存时间为6T，所以速度提高倍数＝6÷1.096＝5.47倍。