2018年长江大学软件工程408计算机学科专业基础综合之计算机组成原理考研核心题库
● 摘要
一、分析题
1． CPU 执行一段程序时，cache 完成存取的次数为3800次，主存完成存取的次数为200次，已知cache 存取周期为50ns , 主存为250ns ，求cache-主存系统的效率和平均访问时间。
【答案】cache 的命中率
cache-主存系统效率e 为
平均访问时间为
2． 某磁盘里，平均找道时间为20ms , 平均旋转等待时间为7ms , 数据传输率为
写回磁盘机，每个文件平均需要2ms 的额外处理时间。问：
（1）检查并更新所有文件需要占用多少时间？
（2）若磁盘机的旋转速度和数据传输率都提高一倍，检查并更新全部文件的时间是多少？
【答案】（1）每次磁盘读写的时间=找道时间+等待时间+数据传输时间，故总的文件更新时间为
（2）若磁盘机的旋转速度提高一倍，则平均旋转等待时间缩短为3.5ms ; 若磁盘机的数据传输率都提高一倍，则变为故总的文件更新时间为
3． —磁带机有9道磁道，带长700m , 带速2m/ s，每个数据块1KB , 块间间隔14mm 。若数据传输率为试求：
（1）记录位密度。
（2）若带首尾各空2m ，求此带最大有效存储容量。
【答案】（1）由于数据传输率其中D 为记录位密度，vS 线速度，故
磁盘机上存放着500个文件，每个文件的平均长度为1MB 。现需将所有文件逐一读出并检查更新，然后
（2）传送一个数据块所需时间为
一个数据块占用长度为
每块间隙数据块总数为
故磁带存储器有效存储容量为
4． 图（a ）是有四个部件（控制器）共享总线的、分布式同步SBI 总线定时示意图，每个控制器对应一根数据传送请求线TR ，其优先权次序是
完成一个数据传送。
最高，最低；这四条线又都接到各个控制器，每个控制器内部有一个自己是否可用总线的判别电路。公共时钟信号的周期为T , 每个周期可
图
（1）叙述某个控制器要求使用SBI 总线进行数据传送的实现过程。
（2）图（b ）是图（a ）系统的一个数据传送序列的时序图，试分析其总线控制过程。
【答案】（1）某个控制器要求使用SBI 总线进行数据传送的步骤如下：
①控制器在决定要进行数据传送的下一个周期T ，在本设备对应的请求线上发出TR 信号。 ②在该周期末尾判断优先权更高的TR 线状态。
③ 如果没有更高的TR 请求，则撤掉本身的TR 请求，在下一周期进行数据传送；如果有更高的TR 请求， 则不撤掉本身的TR 请求，继续做步骤②。
（2）图（b ）的时序图表示一个有三个设备先后控制总线，且设备2连续传送两个数据的数传序列。 三个设备（控制器）控制总线的过程如下：
①控制器3在②在
③在
④在期进行数据传送。 结束时，控制器2
识别是高的，所以继续保持，在为高，等待传送机会；而控制器在周期进行数据传送。
以占用T5周1识别没有更高级的请求，故撤去周期进行数据传送。 周期传送数据的同时，升高周期发总线请求控制器1和控制器2在周期发总线请求和 在周结束时，控制器3的判别电路识别没有优先权更高的TR 请求，因而撤掉结束时，控制器2识别没有更高级的请求，便撤掉具有最尚优先权。 ⑤控制器2希望连续传送两个数据，所以在期传送第二个数据，因为
图（a ）中，控制器4没有信号，这是因为它的优先级最低，其他控制器不必获得TR 信号，控制器4传送数据前不需要发请求信号，在没有任何TR 请求的下一周期便可传送数据。不固定分配给任何控制器，只给需连续传送数据（并已获得总线控制制权）的控制器用。
5． 比较同步定时与异步定时的优缺点。
【答案】同步定时协议采用公共时钟，具有较高的传输频率。但由于同步总线必须按最慢的模块来设计公共时钟，当各功能模块存取时间相差很大时，会大大损失总线效率。
异步定时的优点是总线周期长度可变，不把响应时间强加到功能模块上，因而允许快速和慢速的功能模块都能连接到同一总线上。但缺点是：总线复杂，成本较高。
6． 某I/O系统有四个设备：磁盘（传输速率为500000位/秒）、磁带（200000位/秒）、
图
打印机（2000位/秒）、CRT （1000位/秒），试用中断方式、DMA 方式组织此I/O系统。画出包括CPU 部分总线控制器在内的1/ 0方式示意图，并略作文字说明。
【答案】示意图如图1所示。根据设备传输速率不同，磁盘、磁带采用DMA 方式，打印机、CRT 采用中断方式，因而使用了独立请求与链式询问相结合的二维总线控制方式。DMA 请求的
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