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一、简答题

1． 比较单总线、多总线结构的性能特点。

【答案】（1）单总线结构是通过一组总线连接整个计算机系统的各大功能部件，即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1所示。优点是允许与内存之间直接交换信息，只需分配总线使用权，不需要设备之间或设备干预信息的交换，即总线资源是由各大功能部件分时共享的。缺点是由于全部系统部件都连接在一组总线上，总线的负载很重，可能使其吞量达到饱和甚至不能胜任的程度，故多为小型机 和微型机采用。

图1 单总线结构

（2）双总线结构有两条总线，一条是内存总线，用于

另一条是

构中，通道是计算机系统 中的一个独立部件，使

理器，故双总线通常在大、中型计算机中采用。

内存和通道之间进行数据传送；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2所示。双总线结的效率大为提高，并可以实现形式多样且更为复杂的数据传送。优点是以增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

图2 双总线结构

（3）三总线结构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：内存总线，

输入瑜出

于总线和直接存储器访问总线供总线，如图所示。内存总线用

和各类外设之间通讯用；总和内存之间传送地址、数据的控制信息

；线使内存和高速外设之间直接传送数据。通常在三总线系统中，任一时刻只使用一种总线，但若使用多入口存储器，内存总线可与总线同时工作，此时三总线系统比单总线系统运行得更快。

或内存间接传送，所以三总线但是三总线系统中，设备不能直接进行信息传送，而必须经过

系统总线的工作效率较低。

图3 三总线结构

2． 什么是存储容量? 什么是单元地址? 什么是数据字? 什么是指令字？

【答案】（1）存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。

（2）每个存储单元的编号，称为单元地址。

（3）如果某字代表要处理的数据，称为数据字。

（4）如果某字代表一条指令，称为指令字。

3． 说明总线结构对计算机系统性能的影响。

【答案】总线结构对计算机系统的性能影响有以下四点：

（1）简化了硬件的设计。从硬件的角度看，面向总线是由总线接口代替了专门的

由总线规范给出了传输线或信号的规定，并对存储器、设备和

的规定，所以，面向总线的微型计算机设计只要按照这些规定制作插件等，将它们连入总线即可工作，而不必考虑总线的详细操作。

（2）简化了系统结构。整个系统结构清晰，连线少，底板连线可以印刷化。

（3）系统扩充性好。一是规模扩充，二是功能扩充。规模扩充仅仅需要多插一些同类型的插件；功能扩充 仅仅需要按总线标准设计一些新插件，插件插入机器的位置往往没有严格的限制。这就使系统扩充既简单又快速可靠，而且也便于查错。

（4）系统更新性能好。存储器、接口等都是按总线规约挂到总线上的，故只要总线设计恰当，可以随时随着处理器芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件，对系统进行更新，且这种更新只需更新需要更新 的插件，其他插件和底板连线一般不需更改。

4． 什么是指令? 什么是程序？

【答案】（1）每一个基本操作称为一条指令。

（1）解决某一问题的一串指令序列，称为程序。

5． 某机器中有16个通用寄存器，运行某中断处理程序时仅用到其中2个寄存器，请问响应接口，如何挂在总线上都作了具体插件、存储器插件以及中断而进入该中断处理程序时是否要将通用寄存器内容保存到主存中去? 需保存几个寄存器？

【答案】（1）要将通用寄存器内容保存到主存中去。

（2）中断服务程序中要使用的通用寄存器原内容保存到存储器中，中断服务程序要动用哪个寄存器，就保存哪个，所以需要保存2个。

二、分析题

6． 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

7． 设变量h 放在寄存器

代码。C 赋值语句是；

【答案】虽然C 语句只有一个相加的操作，但是两个操作数均在存储器中，因此需要更多的ARM 指令。首先用取字（LDR ）指令访问存储器单元

存器最后用存字（STR ）指令将寄存器，位移量为然后用ADD 指令将放在寄中的结果写到存储器单元此时寄存器作为基地址数组A 的基值放在寄存器r3, 请将下面c 语句翻译成ARM 汇编语言因ARM 也是字节寻址。3条ARM 汇编语言指令形式如下：

磁盘机 8． 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？ 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）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