2017年华中师范大学408计算机学科专业基础综合[专业硕士]之计算机组成原理考研导师圈点必考题汇编
● 摘要
一、分析题
1． 如图是一个二维中断系统，请问：
①在中断情况下，CPU 和设备的优先级如何考虑？请按降序排列各设备的中断优先级。 ②若CPU 现执行设备B 的中断服务程序，IM2, IM1，IMO 的状态是什么？如果CPU 执行设备D 的中断服务程序，IM2，IM1，IMO 的状态又是什么？
③每一级的IM 能否对某个优先级的个别设备单独进行屏蔽？如果不能，采取什么方法可达到目的？
④若设备C 一提出中断请求，CPU 立即进行响应，如何调整才能满足此要求？
图
【答案】①在中断情况下，CPU 的优先级最低。各设备优先次序是：A-B-C-D~E-F-G-H-I。 ②执行设备B 的中断服务程序时IM2、IM1、IM0=111; 执行设备D 的中断服务程序时
IM2、IM1、IM0=011。
③每一级的IM 标志不能对某优先级的个别设备进行单独屏蔽。可将接口中的EI （中断允许>标志清“0”，它禁止设备发出中断请求。
④要使C 的中断请求及时得到响应，可将C 从第二级提出，单独放在第三级上，使第二级的优先级最高，即令IM3=0即可。
2． 何谓DMA 方式？ DMA 控制器可采用哪几种方式与CPU 分时使用内存？
【答案】直接内存访问（DMA ）方式是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式。DMA 控
制器从CPU 完全 接管对总线的控制。数据交换不经过CPU ，而直接在内存和1 / 0没备之间进行。
DMA 控制器采用以下三种方式：
（1）停止CPU 访问内存
DMA 控制器获得总线控制当外设要求传送一批数据时，由DMA 控制器发一个信号给CPU 。
权后，开始进行数据传送。一批数据传送完毕后，DMA 控制器通知CPU 可以使用内存，并把总线控制权交还给CPU 。
（2）周期挪用
CPU 按程序要求访问内存：当I/O设备没有DMA 请求时，一旦1/0设备有DMA 请求，则I/O
设备挪用一个或几个周期。
（3）DMA 与CPU 交替访内
一个CPU 周期可分为2个周期，一个专供DMA 控制器访内，另一个专供CPU 访内。不需要总线使用权的申请、建立和归还过程。
3． 假设一条指令的指令周期分为取指令、指令译码、执行指令三个子过程段，且这三个子过程延迟时间相等，即每个子过程延迟时间都为T 。假设某程序共同n=10000条指令，请写出如下两种情况下CPU 执行该程序所需的时间，画出时空图。
（1）指令顺序执行方式；
（2）指令流水执行方式。
【答案】（1）指令顺序执行方式如图1所示。
图1指令顺序执行方式
执行n 条指令的总时间为：
线中同时有3 条指令在执行，故 其中2T 是填满流水线的时间。
（2）指令流水执行方式如图2所示。执行n 条指令的总时间为：2T 时间延迟后，CPU 流水
图2指令流水执行方式
4． 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
5． 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