微机原理总复习课件.ppt

1、4 4、中断过程；中断优先、屏蔽对中断响应的、中断过程；中断优先、屏蔽对中断响应的影响。通道概念；通道分类；重点关注屏蔽码对影响。通道概念；通道分类；重点关注屏蔽码对中断处理服务先后次序的影响。通道流量的计算。中断处理服务先后次序的影响。通道流量的计算。5 5、先行处理技术；相关概念；流水线性能指、先行处理技术；相关概念；流水线性能指标计算；非线性流水线概念；描述工具；非线性标计算；非线性流水线概念；描述工具；非线性流水线的启动距离等概念。最小启动距离的获取。流水线的启动距离等概念。最小启动距离的获取。6 6、向量处理机的基本概念；提高性能的技术。、向量处理机的基本概念；提高性能的技术。链接技

2、术实现的条件。链接技术实现的条件。习题讲解习题讲解P32 1.8P33 1.17P33 1.192 2章例章例1 1、一台模型机共有、一台模型机共有7 7条指令，各指令的使用频条指令，各指令的使用频度分别为：度分别为：25%25%，20%20%，15%15%，10%10%，8%8%，8%8%，5%5%，4%4%，3%3%，2%2%。请按。请按HuffmanHuffman编码设计操作码的编码，并计算编码设计操作码的编码，并计算所设计操作码的平均长度。所设计操作码的平均长度。（解）（解）3 3章例：在虚拟存储器系统种，一个程序由章例：在虚拟存储器系统种，一个程序由P1P5共共5个页组成。在程序执行

3、过程中依次访问到的页面如下：个页组成。在程序执行过程中依次访问到的页面如下：P2,P3,P2,P1,P5,P2,P4,P5,P3,P2,P5,P2。假设系统分配给该。假设系统分配给该程序程序3个页面，画出使用个页面，画出使用LRU页面替换算法的主存页面调页面替换算法的主存页面调入、替换和命中情况表。并统计其命中率。入、替换和命中情况表。并统计其命中率。（解解）5 5章例章例1 1：有一条：有一条4 4功能段的非线性流水线，每个功能段的非线性流水线，每个功能段的延迟时间相等，其预约表如下：功能段的延迟时间相等，其预约表如下：（1 1）写出流水线的禁止向量和初始冲突向量。）写出流水线的禁止向量和初

4、始冲突向量。（2 2）画出调度流水线的状态图）画出调度流水线的状态图。（3 3）求流水线的最小启动循环和最小平均启动距离）求流水线的最小启动循环和最小平均启动距离。（解解）时间功能123456S1S1S1S15 5章例章例2 2、用一条、用一条5 5功能段的浮点加法流水线计算：功能段的浮点加法流水线计算：F=AF=A1 1+A+A2 2+A+A3 3+A+A4 4+A +A10 10。每个功能段延迟时间。每个功能段延迟时间相等，流水线的输入与输出之间有直接数据通路，相等，流水线的输入与输出之间有直接数据通路，有足够的缓冲寄存器，要求用尽可能短的时间完成有足够的缓冲寄存器，要求用尽可能短的时间完

5、成计算，画出流水线时空图，计算流水线的实际吞吐计算，画出流水线时空图，计算流水线的实际吞吐率、加速比和效率。（率、加速比和效率。（解解）设高速缓存设高速缓存Cache工作速度为主存的工作速度为主存的15倍，主倍，主存的存取时间存的存取时间t2为为150ns，且，且Cache被访问命中率为被访问命中率为92%，则采用，则采用Cache后整个存储系统等效访问时间后整个存储系统等效访问时间是多少？该存储器系统的访问效率是多少？（是多少？该存储器系统的访问效率是多少？（解解）写出冯氏类法的四种系统结构。费林分类法的写出冯氏类法的四种系统结构。费林分类法的4种分类及其分类方法。种分类及其分类方法。S2S

6、4S5S3S1 下图是一个什么样流水线的连接图？下图是一个什么样流水线的连接图？存储器系统是将两个或两个以上速度、容量和价存储器系统是将两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用软件、硬件方法连接起来成格各不相同的存储器用软件、硬件方法连接起来成为一个系统。为一个系统。S4S2S5S3S1一条线性流水线如图一条线性流水线如图2所示，其中所示，其中S2；S3执行同执行同样的功能，执行时间为样的功能，执行时间为2个个t；其它功能段的延迟；其它功能段的延迟时间相等，为时间相等，为t。开始的。开始的5个个t，每个，每个t向流水向流水线输入一个任务，然后停顿线输入一个任务，然后停顿2个个t，如此重

7、复（任，如此重复（任务数务数NN）。先画出时空图，求流水线的实际吞。先画出时空图，求流水线的实际吞吐率、加速比和效率。（吐率、加速比和效率。（解解）图21.8见下表，“”为透明性概念，“P”表示相关课文页数。指令地址寄存器，P5指令缓冲器，P5时标发生器，P5条件码寄存器，P4乘法器，主存地址寄存器，P5磁盘，P4先行进位链，P5移位器，通用寄存器，P4中断字寄存器，P4 系统中某一部件由于采用某种改进的执行方式后，整个系统的性能提系统中某一部件由于采用某种改进的执行方式后，整个系统的性能提高了，其衡量指标为加速比。高了，其衡量指标为加速比。Amdahl定律的表示：定律的表示：n T0:采用改

8、进措施前执行某任务系统所用的时间；采用改进措施前执行某任务系统所用的时间；n Tn:采用改进措施后所需的时间；采用改进措施后所需的时间；n Fe:被改进部分的执行时间占的百分比大小；被改进部分的执行时间占的百分比大小；n Se=(改进前改进部分的执行时间）改进前改进部分的执行时间）（改进后改进部分的执行时间）（改进后改进部分的执行时间）Tn=T0(1-Fe+）FeSe加速比加速比=（采用改进措施后的性能）（采用改进措施后的性能）（没有采用改进措施前的性能）（没有采用改进措施前的性能）=（没有采用改进措施前执行某任务的时间）（没有采用改进措施前执行某任务的时间）（采用改进措施（采用改进措施后执行

9、某任务的时间）后执行某任务的时间）若改进后整个任务的执行时间为：若改进后整个任务的执行时间为：则改进后整个系统的加速比为：则改进后整个系统的加速比为：(1-Fe+）Sn=T0Tn1FeSe其中：其中：Amdahl定律定律57.34.1559.01.01nS1.19 由各种指令条数可以得到总条数，以及各百分比，然后代公式计算。(1)(2)(3)41510iiICIC4155.108.0215.0232.0245.01)(iiiICICCPICPI806.2555.1401055.1104010666CPIfMIPS（秒）003876.040055.1106MIPSICT0.040.050.080

10、.080.100.150.030.200.250.020.050.090.160.140.300.250.450.551.000011001011100110111100111011111011111000000000111111111编码：0.040.050.080.080.100.150.030.200.250.020.050.090.160.140.300.250.450.551.000011001011100110111100111011111011111000000000111111111编码：平均码长=0.45*2+0.25*3+0.16*4+0.14*5=2.99 1 1、（1

11、1）调度、替换、命中表）调度、替换、命中表P=23215245325223215245325223215245325321524533N=3 5 （2）命中率）命中率=51241.7%41.7%t=Ht1+(1-H)t2 =0.9210020+(1-0.92)100=12.6us e=1/(0.92+(10.92)*20)=0.397 12)*1(1TTHH3、(1)禁止向量：F=1，2，5，初始冲突向量：C=(10011)(2)状态图如下图所示。(3)最小启动循环=（3）,最小平均启动距离=3。初态 3，4，6初态 3，4，62、时空图如下：加速比：（59t）（21t）=2.14（2分）效率

12、：E=TPt=0.43（1分）A 1 A 3 A 5 A 7 A 9 A 2 A 4 A 6 A 8 A 10A 1+A 2+A 3+A 4A 5+A 6+A 7+A 8A 1+A 2+A 3+A 4+A 9+A 10A 1+A 2+A 3+A 4+A 9+A 10+A 5+A 6+A 7+A8A 1 A 3 A 5 A 7 A 9 A 2 A 4 A 6 A 8 A 10A 1+A 2+A 3+A 4A 5+A 6+A 7+A 8A 1+A 2+A 3+A 4+A 9+A 10A 1+A 2+A 3+A 4+A 9+A 10+A 5+A 6+A 7+A8t1t1吞吐率：TP=921t=0.4

13、3 2、根据题意画出时空图如下：S512345678910S41234567891011S3246810S21357911S1 1234567891011吞吐率：TP=N(N5)7t+2)0.714/t 加速比：S(54)t7t=2072.86效率：E=TPt(0.714/t)t=0.714 实现链接的条件：实现链接的条件：(1)没有向量寄存器冲突和运算部件冲突。(2)只有第一个结果送入向量寄存器的那一个 周期可以链接。(3)先行的两条指令产生运算结果的时间必须 相等。(4)两条向量指令的向量长度必须相等。考题类型：考题类型：一、一、选择题（共选择题（共10分，每小题分，每小题 1 分）分）二、填空题（共二、填空题（共10分，每空分，每空 1 分）分）三、问答题（共三、问答题（共15分，详见各小题）分，详见各小题）四、计算题（共四、计算题（共20分）分）五、指令系统设计（共五、指令系统设计（共14分）分）六、分析题（共六、分析题（共31分）分）