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前言

主要针对西安电子科技大学《计算机组成原理》的核心考点进行汇总
【期末期间总结资料如下】
【计组2笔记】

【计组1+2习题】

针对西电计科院软件工程专业的《计算机组成原理》期末考试复习资料。大部分答案来自于课本与顾新老师PPT，放心使用。
计组考试主要包括：简答题，大题（大多是计算）
（如需要《计算机组成原理》期末全部笔记资料，可以联系邮箱oax_knud@163.com，资料非无偿，介意慎联系
其他资料参考：西电计算机专业课资料汇总

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一、真题概览

1.1 计组1历年真题

（计组1真题答案丢失，没有答案~

1.2 计组2历年真题

一．简要分析与设计题（任选其中6小题，每小题7分，本题共42分)
说明:选作超过6小题时，评判前面6个小题
1，某总线的时钟频率为100MHz，数据线为16位，一个内存读写总线周期由4个时钟周期完成。在该总线上实现00000H～07FFFH的内存区域，需要容量8K*4的SRAM共多少片?若该SRAM的存储周期为50ns，请分析其能否满足该总线的速度要求，给出理由。

.某程序运行时所请求的内存块的顺序为3、4、2、6、4、3、7、4、3、6、3、4、8、4、6，设cache容量为3块且初始状态为空(不包含任何该程序或其它程序的块)，求cache采用LRU替换策略下的命中率。(给出过程)

4若8088系统中断向量表的地址00120H~00123内容如下图所示，则其对应的中断类型(向量)码、中断向量分别是多少?

5．在CPU总晶体管规模基本一致的前提下，试分析超标量流水线(Super-Pipelined)、超流水流水线(Super-Scalar)、超标量超流水流水线(Super-Pipelined Super-Scalar)三种构架中，哪种构架的性能最优﹖试简述原因。

超标量处理机的相对性能最高，其次是超标量超流水线处理机，超流水线处理机的相对性能最低。主要有三方面原因∶

• 超标量处理机在每个时钟周期的开始就同时发射多条指令，而超流水线处理机则要把一个时钟周期平均分成多个流水线周期,每个流水线周期发射一条指令，指令之间的启动延时比超标量处理机大;
• 条件转移造成的损失，超流水线处理机比超标量处理机大
• 在指令执行过程中的每一个功能段，超标量处理机都设置有多个相同的操作部件，而超流水线处理机只是把同一条指令执行部件分解为多个流水级。因此，超标量处理机指令执行部件的冲突比超流水线处理机小。

6.简要分析输入输出接口设计时外设地址采用统一编址方式的优缺点。输出接口设计时一般都包含锁存器，为什么?

统一编址优缺点:
1、优点:

• 可以用访问存储器的指令来访问IO端口，访问存储器的指令功能比较齐全，可以实现直接对IO端口内的数据进行处理;
• 可以将CPU中的/O操作与访问存储器操作统一设计为一套控制逻辑，简化内部结构,同时减少CPU的引脚数目

2、缺点:

• 由于IO端口占用了—部分存储器地址空间，因而使存储地址空间减小;
• 由于利用访问存储器的指令来进行IO操作,指令的长度通常比单独IO指令要长，因而执行的时间也较长

7．中断控制器8259的固定优先级是如何安排的?若8259中 IR1的中断向量号为49H,则IR6的中断向量号是多少?

二、知识点说明

2.1 计组1

2.1.1 冯诺依曼计算机组成和特点

冯诺依曼计算机：
组成：输入设备，输出设备，控制器，运算器，存储器
特点：
1、二进制。冯诺依曼计算机中，数据，指令和其他信息均用二进制编码表示，数据的运算也采用二进制。
2、冯诺依曼计算机工作过程中，总是一条指令接着一条指令执行，执行会产生控制流，在控制流的驱动下完成指令功能，其中数据流被动调用。
3、冯诺依曼计算机将计算机处理的问题采用指令编程程序，将程序放入存储器，在控制器控制下，逐条取出指令并执行。

2.1.2 复杂指令系统计算机和特点

人们将具有复杂指令系统的计算机称为复杂指令集计算机（CISC）。
复杂指令集计算机的主要特点是：
⑴ 指令系统复杂，指令数目多达 200～3000 条。
⑵ 指令长度不固定，有更多的指令格式和更多的寻址方式。
⑶ CPU 内部的通用寄存器比较少。
⑷ 有更多的可以访问主存的指令。
⑸ 指令种类繁多，但各种指令的使用频度差别很大。
⑹ 不同的指令执行时间相差很大，一般都需要多个时钟周期才能完成。
⑺ 控制器大多采用微程序控制器来实现。
⑻ 难以用优化编译的方法获得高效率的目的代码。

2.1.3 精简指令系统计算机的特点

⑴ 只设置使用频度高的一些简单指令，复杂指令的功能由多条简单指令的组合来实现。
⑵ 指令长度固定，指令种类少，寻址方式种类少。
⑶ 访存指令很少，有的 RISC 只有 LDA（读内存）和 STA（写内存）两条指令。多数指令的操作在速度快的内部通用寄存器间进行。
⑷ CPU 中设置大量的通用寄存器，一般有几十个甚至几百个。
⑸ 控制器用硬件实现，采用组合逻辑控制器。
⑹ 采用流水线技术，大多数指令 1 个时钟周期即可完成。
⑺ 有利用优化编译程序。
⑻ 可简化硬件设计，降低设计成本

2.1.4 指令长度的影响因素

1、内存大小与组织；2、CPU数据总线宽度；3、CPU内部寄存器数目；4、寻址方式；5、指令数目

2.1.5 控制器

2.1.6 微指令特性

2.2 计组2

2.2.1 SMP特点与优点

对称多处理机系统具有如下特点:

1. 这样的系统是由两个以上的多个相同的处理机构成。
2. 多个处理机通过总线或其他互连方式连接在一起。是利用系统总线将这些处理机连在一起。
3. 多个处理机共享同一主存储器。并且，每一个处理机访问主存储器的时间是相同的，也就是一致的。这或许就是一致性存储器访问计算机(UMA)的来历。
4. 所有的处理机通过相同的通道或不同的通道共享IO设备。
5. 每一处理机都能完成相同的功能，这或许是对称多处理机中对称的由来。
6. 整个对称多处理机系统是在一个集中的操作系统统一管理下工作。操作系统能够为每一处理机按排进程或线程，对各处理机的工作进行统一地调度与控制。

对称多处理机系统相对于单个处理机的计算机系统，有如下突出的优点:

1. SMP包含多个处理机，而这些处理机可以并行工作。因此，SMP具有比单处理机构成的系统更高的性能。-
2. SMP具有高的可靠性和高的可用性。由于系统中包含多处理机，当某一处理机出现故障时，其他处理机仍可以工作。
3. SMP系统具有很好的扩展性能，用户可以比较容易地在系统中增加一个处理机.只要将相同的处理机连接在系统总线即可达到目的。从而较方便地增强系统的性能。
4. 可以灵活地按照用户的需求构成不同数量处理机的SMP系统。

2.2.2 MPP特点与优点

2.2.3 MPP与Cluster系统区别

2.2.4 流水线相关问题

2.2.5 相关问题解决方法

结构相关：

数据相关

2.2.6 统一编址和分开编址优缺点