微机原理总复习课件.ppt

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资源描述

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)

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