7总线与接口

总线与接口部分
09-20．假设某系统总线在一个总线周期中并行传输4字节信息，一个总线周期占用2个时钟周期，总线时钟频率为10 MHz，则总线带宽是
A．10 MB/s B．20 MB/s C．40 MB/s D．80 MB/s
10-20．下列选项中的英文缩写均为总线标准的是
A．PCI、CRT、USB、EISA B．ISA、CPI、VESA、EISA
C．ISA、SCSI、RAM、MIPS D．ISA、EISA、PCI、PCI-Express
11-20．在系统总线的数据线上，不可能传输的是
A．指令B．操作数C．握手（应答）信号D．中断类型号
12-19．某同步总线的时钟频率为100MHz，宽度为32位，地址/数据线复用，每传输一个地址或数据占用一个时钟周期。

若该总线支持突发（猝发）传输方式，则一次“主存写”总线事务传输128位数据所需要的时间至少是（）。

A.20ns
B.40ns
C.50ns
D.80ns
12-20. 下列关于USB总线特性的描述中，错误的是（）。

A.可实现外设的即插即用和热插拔
B.可通过级联方式连接多台外设
C.是一种通信总线，可连接不同外设
D.同时可传输2位数据，数据传输率高
12-21．下列选项中，在I/O总线的数据线上传输的信息包括（）。

Ⅰ、I/O接口中的命令字Ⅱ、I/O接口中的状态字Ⅲ、中断类型号
A. 仅Ⅰ、Ⅱ
B. 仅Ⅰ、Ⅲ
C. 仅Ⅱ、Ⅲ
D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
13-19、下列选项中，用于设备和设备控制器（I/O接口）之间互连的接口标准是
PCI B、USB C、AGP D、PCI-Express
14-19. 某同步总线采用数据线和地址线复用方式。

其中数据线有32根，总线时钟频率为66MHZ，每个时钟周期传送两次数据。

（上升沿和下降沿各传送一次数据）该总线的最大数据传输率是（总线带宽）：（）
A. 132MB/S
B. 264 MB/S
C.528 MB/S
D. 1056 MB/S
14- 20.一次总线事务中，主设备只需给出一个首地址，从设备就能从首地址开始的若干连续单元中读出或写入多个数，这种总线事务方式称为（）
A. 并行传输
B.串行传输
C.突发传输
D.同步传输
14-21.下列有关I/O借口的叙述中错误的是：
A.状态端口和控制端口可以合用同一寄存器
B. I/O接口中CPU可访问寄存器，称为I/O端口
C.采用独立编址方式时，I/O端口地址和主存地址可能相同
D.采用统一编址方式时，CPU不能用访存指令访问I/O端口
15-19．下列有关总线定时的叙述中，错误的是（）
A．异步通信方式中，全互锁协议最慢
B．异步通信方式中，非互锁协议的可靠性最差
C．同步通信方式中，同步时钟信号可由多设备提供
D．半同步通信方式中，握手信号的采样由同步时钟控制
15-21．在采用中断I/O方式控制打印输出的情况下，CPU和打印控制接口中的I/O端口之间交换的信息不可能是( )
A．打印字符B．主存地址C．设备状态D．控制命令
13-43. （9分）某32位计算机，CPU主频为800 MHz，Cache命中时的CPI为4，Cache块大小为32字节；主存采用8体交叉存储方式，每个体的存储字长为32位、存储周期为40ns；存储器总线宽度为32位，总线时钟频率为200 Mhz，支持突发传送总线事务。

每次读突发传送总线事务的过程包括：送首地址和命令、存储器准备数据、传送数据。

每次突发传送32字节，传送地址或32位数据均需要一个总线时钟周期。

请回答下列问题，要求给出理由或计算过程。

（1）CPU和总线时钟周期各为多少？总线带宽（即最大数据传输率）为多少？
（2）Cache缺失时，需要用几个读突发传送总线事务来完成一个主存块的读取？
（3）存储器总线完成一次读突发传送总线事务所需的时间是多少？
（4）若程序BP执行过程中，共执行了100条指令，平均每条指令需进行1.2次访存，Cache 缺失率为5%，不考虑替换等开销，则BP的CPU执行时间是多少？
09-20[答案] B。

[解析] 1、总线的带宽等于总线周期的频率×每个总线周期传送的信息数量。

按题意，(10×106 /2)×4 = 20×106 （MB/s）。

10-20[答案] D
[解析] CRT、CPI、RAM、MIPS都与总线标准无关。

11-20参考答案：C。

【解析】：一般而言，系统总线采用同步方式传输，握手信号属于控制信号，不在数据总线上传输。

12-19参考答案C。

首先需要求出总线带宽。

针对此题，总线工作频率=总线时钟频率/1=100MHz。

故总线带宽=总线工作频率×总线宽度/8 = 400MB/s。

一次“主存写”总线事务传输128位数据所需要的时间为16B/(400MB/s)=40ns。

突发传输方式还需要一次地址传输，时间为一个时钟周期，即1/100MHz=10ns。

故总时间为40ns +10ns =50ns。

12-20：D。

USB总线是串行总线，即一位位的传输，不可能同时传输2位数据。

12-21：D。

在程序查询方式中，向I/O接口发出的命令字和从I/O接口取回的状态字，以及中断方式中的中断类型号（确定相应的终端向量）都是通过I/O总线传输的。

13-19: B
14-19：C
14-20 C
14-21 D
15-19．B
15-21．A
13-43. 答案：
(1) CPU的时钟周期为：1/800MHz=1.25ns。

（1分）
总线的时钟周期为：1/200MHz=5ns。

（1分）
总显的带宽为：4B×200MHz=800MB/s 或4B/5ns=800MB/s。

（1分）
(2) Cache块大小是32B，因此Cache缺失时需要一个读突发传送总线事务读取一个主存块。

（1分）
(3) 一次读突发传送总线事务包括一次地址传送和32B 数据传送：用一个总线时钟周期传输地址；每隔40n/s=5ns 启动一个体工作（各进行1次存取），第一个体读数花费40ns，之后数据存取与数据传输重叠：用8个总线时钟周期传输数据。

读突发传送总线事务时间：5ns+40ns+8×5ns=85ns。

（2分）
(4) BP的CPU执行时间包括Cache命中时的指令执行时间和Cache缺失时带来的额外开销。

命中时的指令执行时间：100×4×1.25ns=500ns。

（1分）指令执行过程中Cache缺失时的额外开销：1.2×100×%5×85ns=510ns。

BP的CPU执行时间：500ns+510ns=1010ns。

（2分）【评分说明】
执行时间采用如下公式计算时，可酌情给分。

执行时间=指令条数×CPI×时钟周期×命中率+访存次数×缺失率×缺失损失
计算公式正确但运算结果不正确时，可酌情给分。