计算机组成原理白中英第四版课后习题参考答案(4)

的最大运算结果个数。

设P1是有总延时T1的非流水处理器，故其带宽为1/T1。又设Pm是相当于 此P1的带宽接近于1/mTc，由此可见，当mTc>Tc+Tr满足时，Pm比P1具有更16. 流水线中有三类数据相关冲突：写后读（RAW）相关；读后写（WAR）相关（WAW）相关。判断以下三组指令各存在哪种类型的数据相关。 (1) I1 LAD R1，A ； M（A）→R1，M（A）是存储器单元 I2 ADD R2，R1 ；（R2）+（R1）→R2 (2) I3 ADD R3，R4 ；（R3）+（R4）→R3 I4 MUL R4，R5 ；（R4）×（R5）→ R4

(3) I5 LAD R6，B ； M（B）→R6，M（B）是存储器单元 I6 MUL R6，R7 ；（R6）×（R7）→ R6 解：（1）写后读（RAW）相关；

（2）读后写（WAR）相关，但不会引起相关冲突； （3）写后读（RAW）相关、写后写（WAW）相关

17．参考教科书图5.42所示的超标量流水线结构模型，现有如下6条指令序列： I1 LAD R1, B; M(B) → R1,M(B)是存储器单元 I2 SUB R2, R1; (R2)－(R1) → R2 I3 MUL R3, R4; (R3)×(R4) → R3 I4 ADD R4, R5; (R4)＋(R5) → R4

I5 LAD R6, A; M(A) → R6,M(A)是存储器单元 I6 ADD R6, R7; (R6)＋(R7) →R6 请画出：（1） 按序发射按序完成各段推进情况图。 （2） 按序发射按序完成的流水线时空图。 解：（1）

(2)

第六章总线系统 习题参考答案 1．比较单总线、双总线、三总线结构的性能特点。

3. 用异步通信方式传送字符\和\，数据有7位，偶校验1 位。起始位1位, 停止位l位，请分别画出波形图。

解： 字符A的ASCII码为 41H=1000001B； 字符8的ASCII码为 38H=0111000B； 串行传送波形图为：

注： B：起始位 C：校验位 S：停止位

8．同步通信之所以比异步通信具有较高的传输频率,是因为同步通信____。 A.不需要应答信号； B.总线长度较短；

C.用一个公共时钟信号进行同步； D.各部件存取时间比较接近。 解： C

9. 在集中式总线仲裁中，____方式响应时间最快，____方式对____最敏感。 A.菊花链方式 B.独立请求方式 C.电路故障 D.计数器定时查询方式 解： B A C

10. 采月串行接口进行7位ASCII码传送，带有1位奇校验位，l位起始位和1位A.960 B.873. C.1372 D.480 解： A

11．系统总线中地址线的功能是______。 A． 选择主存单元地址

B． 选择进行信息传输的设备 C． 选择外存地址

D． 指定主存和I/O设备接口电路的地址 解： D

12．系统总线中控制器的功能是______。

A． 提供主存、I/O接口设备的控制信号和响应信号 B． 提供数据信息 C． 提供时序信号

D． 提供主存、I/O接口设备的响应信号 解： D

14. PCI是一个与处理器无关的_____，它采用____时序协议和____式仲裁策略，并A.集中 B.自动配置 C.同步 D.高速外围总线 解：D C A B

15. PCI总线的基本传输机制是____传送。利用____可以实现总线间的____传送，A.桥 B.猝发式 C.并行 D.多条 E. 猝发式 解： B A C D E

17．PCI总线中三种桥的名称是什么？桥的功能是什么？

解：PCI总线有三种桥，即HOST / PCI桥（简称HOST桥），PCI / PCI桥和PCI 在PCI总线体系结构中，桥起着重要作用： （1） 接两条总线，使总线间相互通信；

（2） 是一个总线转换部件，可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线 从而使系统中任意一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。 （3） 利用桥可以实现总线间的卒发式传送。

19．总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段？若采用同步定时协议，请画出 读数据的同步时序图。

解：分五个阶段：请求总线、总线仲裁、寻址（目的地址）、信息传送、状 态返回（错误报告）。读数据的同步时序图为：

20．某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的数据，假设一个总线周期等于解：设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T = 1/f表示，一个总线周期传送的数 根据定义可得：

第七章外围设备 习题参考答案 1. 计算机的外围设备是指（ ）

A．输入/输出设备 B. 外存储器

C. 输入/输出设备及外存储器 D. 除了CPU和内存以外的其他设备 解： D

2．打印机根据印字方式可以分为（ ）和（ ）两大类，在（ ）类打印机中，只有（ ）型打印机能打印汉字，请从下面答案中选择填空。 A． 针型打印机 B. 活字型打印机 C. 击打式 D. 非击打式 解：C D C A

7．试推导磁盘存贮器读写一块信息所需总时间的公式。

解：设读写一块信息所需总时间为Tb，平均找道时间为Ts，平均等待时间为TL，读写一块信息的

传输时间为Tm，则：Tb=Ts＋TL＋Tm。假设磁盘以每秒r转速率旋转，每条磁道容量为N个字，

则数据传输率=rN个字/秒。又假设每块的字数为n，因而一旦读写头定位在该块始端，就能在

Tm≈（n / rN）秒的时间中传输完毕。TL是磁盘旋转半周的时间，TL=（1/2r）秒， 由此可得：

Tb=Ts＋1/2r＋n/rN 秒 8．某磁盘存贮器转速为3000转 / 分，共有4个记录面，每毫米5道，每道记录信息为12288字节，最小磁道直径为230mm，共有275道。问： （1） 磁盘存贮器的容量是多少？

（2） 最高位密度与最低位密度是多少？ （3） 磁盘数据传输率是多少？ （4） 平均等待时间是多少？

（5） 给出一个磁盘地址格式方案。 解：

（1） 每道记录信息容量 = 12288字节 每个记录面信息容量 = 275×12288字节

共有4个记录面，所以磁盘存储器总容量为 ： 4 ×275×12288字节 = 13516800字节

（2） 最高位密度D1按最小磁道半径R1计算（R1 = 115mm）： D1 = 12288字节 / 2πR1 = 17字节 / mm 最低位密度D2按最大磁道半径R2计算： R2 = R1 + （275 ÷ 5） = 115 + 55 = 170mm D2 = 12288字节 / 2πR2 = 11.5 字节 / mm （3） 磁盘传输率 C = r · N

r = 3000 / 60 = 50 周 / 秒

N = 12288字节（信道信息容量） C = r · N = 50 × 12288 = 614400字节 / 秒 （4）平均等待时间 = 1/2r = 1 / (2×50) = 10毫秒

（5）磁盘存贮器假定只有一台，所以可不考虑台号地址。有4个记录面，每个记录面有275个磁

道。假定每个扇区记录1024个字节，则需要12288 ÷1024字节 = 12个扇区。由此可得如

下地址格式：

14．有一台磁盘机，其平均寻道时间为了30ms,平均旋转等待时间为120ms，数据传输速率为500B/ms，磁盘机上存放着1000件每件3000B 的数据。现欲把一件数据取走，更新后在放回原地，假设一次取出或写入所需时间为：

平均寻道时间+平均等待时间+数据传送时间

另外，使用CPU更新信息所需时间为4ms, 并且更新时间同输入输出操作不相重叠。 试问：

（1） 盘上全部数据需要多少时间？

（2） 若磁盘及旋转速度和数据传输率都提高一倍，更新全部数据需要多少间？ 解：（1）磁盘上总数据量 = 1000×3000B = 3000000B 读出全部数据所需时间为 3000000B ÷ 500B / ms = 6000ms 重新写入全部数据所需时间 = 6000ms

所以，更新磁盘上全部数据所需的时间为 ： 2×（平均找道时间 + 平均等待时间 + 数据传送时间 ）+ CPU更新时间 = 2（30 + 120 + 6000）ms + 4ms = 12304ms

(2) 磁盘机旋转速度提高一倍后，平均等待时间为60ms； 数据传输率提高一倍后，数据传送时间变为： 3000000B ÷ 1000B / ms = 3000ms 更新全部数据所需时间为： 2 ×（30 + 60 + 3000）ms + 4ms = 6184ms

17. 刷新存储器的重要性能指标是它的带宽。若显示工作方式采用分辨率为1024×768，颜色深度为24位，帧频（刷新速率）为72HZ，求： （1）刷新存储器的存储容量是多少？ （2）刷新存储器的贷款是多少？ 解：（1）因为刷新存储器所需存储容量 = 分辨率 × 每个像素点颜色深度 ∴ 1024 × 768 × 3B ≈ 4MB （2）因为刷新所需带宽 = 分辨率 × 每个像素点颜色深度 × 刷新速度 ∴ 1024 × 768 × 3B × 72 / S = 165888KB / S ≈ 162MB / S

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