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一、分析题

1． 某计算机系统的内存储器由cache 和主存构成，cache 的存取周期为45ns , 主存的存取周期为200ns 。已知在一段给定的时间内，CPU 共访问内存4500次，其中340次访问主存。问：

（1）cache 的命中率是多少？

（2）CPU 访问内存的平均时间是多少纳秒？ （3）cache-主存系统的效率是多少？ 【答案】（1）cache 的命中率

（2）CPU 访存的平均时间

（3）cache-主存系统的效率

2． 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。

3． 如图1所示的系统是A 、B 、C 三个设备组成的单级中断结构，它要求CPU 在执行完当前指令时转向对中断请求进行服务。现假设：

图1

为查询链中每个设备的延迟时间；

分别为设备A 、B 、C 的服务程序所需的执行时间；

场所需时间主存的工作周期TM 。试问：

①分析CPU 处理设备A 、B 、C 的服务程序所需的执行时间。

注意：“中断允许”机构在确认一个新中断之前，先要让即将被中断的程序的一条指令执行完毕。

②就这个中断请求环境来说，系统在什么情况下达到中断饱和？也就是说，在确保请求服务的三个设备都不会丢失信息的条件下，允许出现中断的极限频率有多高？

③如果将系统改为多级中断系统，极限频率如何变化

【答案】①中断处理过程和各时间段如图2所示。假定三个设备同时发出中断请求，那么依次分别处理设备C 、B 、A 时间如下：

为保存现场和恢复现

图

2

②三个设备所花的总时间为：极限频率有影响（重新计算

4． 某光栅扫描显示器的分辨率为

）。

，颜色为真彩色，帧频为75Hz （逐行扫描）（24位）

系统改为多级中断系统，对中断

T 是达到中断饱和的最小时间，即中断极限频率为

显示存储器为双端口存储器。回归和消隐时间忽略不计。

（1）每一像素允许的读出时间是多少？ （2）刷新带宽是多少？ （3）显示总带宽是多少？

【答案】（1）每一像素允许的读出时间为

（2）刷新带宽一分辨率×颜色深度×帧频

（3）显示总带宽=刷新带宽

5． 单机系统中采用的总线结构有三种基本类型。请分析这三种总线结构的特点。

【答案】根据连接方式的不同，单机系统中采用的总线结构有以下三种基本类型： ①单总线结构。它是用一组总线连接整个计算机系统的各大功能部件，各大部件之间的所有的信息传送都通过这组总线。其结构如图（a ）所示。单总线的优点是允许1/ （设备之间或I/O设备与内存之间直接交换信息，只需CPU 分配总线使用权，不需要CPU 干预信息的交换。所以总线资源是由各大功能部件分时共享的。单总线的缺点是由于全部系统部件都连接在一组总线上，所以总线的负载很重，可能使其吞吐量达到饱和甚至不能胜任的程度。

②三总线结构。即在计算机系统各部件之间采用三条各自独立的总线来构成信息通路。这三条总线是：主存总线，输入/输出（I/O）总线和直接内存访问（DMA ）总线，如图（b ）所示。主I/O总线供CPU 和各类外设之间通讯用；存总线用于CTU 和主存之间传送地址、数据和控制信息；DMA 总线使主存和高速外设之间直接传送数据。一般来说，在三总线系统中，任一时刻只使用一种总线。

③双总线结构。它有两条总线，一条是系统总线，用于CPU 、主存和通道之间进行数据传送；另一条是I/0总线，用于多个外围设备与通道之间进行数据传送。其结构如图（c ）所示。双总线结构中，通道是计算机系统中的一个独立部件，使CPU 的效率大为提高，并可以实现形式多样而更为复杂的数据传送。双总线的优 点是以増加通道这一设备为代价的，通道实际上是一台具有特殊功能的处理器，所以双总线通常在大型计算机

图 或服务器中采用。