计算机组成和原理-课堂例题(附答案)

（1a）题1：简单说明冯.诺依曼计算机体系的特点.

—计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。

—采用存储程序的方式。

—数据以2进制表示。

题2：什么是摩尔定律？

—摩尔定律一般表述为“集成电路的集成度每18个月翻一番”。

题3：给出IEEE、ACM的中英文名称

—IEEE （Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气电子工程师协会）—ACM（Association for Computing Machinery，美国计算机学会）

(1b) 题1：将计算机系统中某一功能的处理速度提高到原来的20倍，但该功能的处理时间仅占整个系统运行时间的40%，则采用此提高性能的方法后，能使整个系统的性能提高多少？

解由题可知，可改进比例= 40% = 0.4，

部件加速比= 20

根据Amdahl定律可知：

采用此提高性能的方法后，能使整个系统的性能提高到原来的1.613倍。

题2：某计算机系统采用浮点运算部件后，使浮点运算速度提高到原来的20倍，而系统运行某一程序的整体性能提高到原来的5倍，试计算该程序中浮点操作所占的比例。

解：由题可知，部件加速比= 20，系统加速比= 5

根据Amdahl定律可知

由此可得：可改进比例= 84.2%

即程序中浮点操作所占的比例为84.2%。

(2a) 题1：（1）某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，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，则：总线带宽是多少?；（2）如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz，则总线带宽是多少?

解：(1) 设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=1/f表示，一个总线周期传送的数据量用D表示。

根据定义可得

Dr = D/T = D×1/T = D×f =4B×33×1000000/s=132MB/s

(2) 64位=8B，

Dr= D×f =8B×66×1000000/s=528MB/s

简答题2：高速串行传输为什么替代了并行传输

–并行传输在高频时代出现了两个问题：

●1：同步

●2：信号之间的电磁干扰

●（另外还有制造成本问题）

(4a) 题1：根据给出的图，能指出记录方式（04a）

题2：7200转/分的硬盘，平均等待时间是多少？

●解答：7200 RPM=120Rev/sec

1 revolution=1/120 sec=8.33milliseconds

1 /

2 rotation = 4.16 ms

题3：简单描述CA V和CLV

●磁盘片转动的角速度是恒定的，用恒定角速度（constant angular velocity，CA V）表

示。

●光盘的光学读出头相对于盘片运动的线速度是恒定的，用恒定线速度（constant linear

velocity，CLV）表示。

(5a) 题1：例6.1 假设一台计算机的I/O处理时间占响应时间的10%，当I/O性能保持不变，而对CPU的性能分别提高10倍和100倍时，该计算机系统的总体性能会发生什么样的变化？

解假设改进前程序的执行时间为1个单位时间。

如果CPU的性能提高10倍，程序的执行时间（包含I/O处理时间）减少为：

(1-10%) / 10 + 10% = 0.19

即整机性能只能提高到原来的约5倍，约50%的CPU性能被浪费在I/O处理上。

如果CPU的性能提高100倍，程序的执行时间减少为：

(1 - 10%) / 100 + 10% = 0.109

这表示整机性能只能提高约10倍，约90%的性能被浪费在没有改进的I/O处理上。

(5a1) 题2：给出中断实现的整个过程

1.中断请求：向中断源发出请求

2.中断判优：若同时有多个中断源申请中断，则对其排队判优。

3.中断响应：在允许中断的情况下，CPU执行完一条指令后开始响应中断，进

入中断响应周期，包括关中断、保存现场，进入相应的中断服务程序。

4.中断服务：执行中断服务程序

5.中断返回：恢复现场，返回主程序断点。

题3：简单叙述DMA 接口功能

(1) 向CPU申请DMA传送

(2) 处理总线控制权的转交

(3) 管理系统总线、控制数据传送

(4) 确定数据传送的首地址和长度;修正传送过程中的数据地址和长度