2019-11-13 10:52:30
第三章-系统总线
•总线带宽：D x f（频率），单位是MBps-兆字节每秒 （其中 D为宽度，单位是字节B）
•按传输信息不同 系统总线可以划分为数据总线+地址总线+控制总线
•当地址总线为x根，对应的存储单元是220个
例题：
微机A和B是采用不同主频的CPU芯片，片内逻辑电路完全相同
（1）若A机的CPU主频为8Mhz，B的为12Mhz，则A机的CPU时钟周期为？
时钟周期=1/主频 故答案为1/(8x10^6)s=0.125us
（2）若A机的平均指令执行速度为0.4MIPS，那么A机的平均指令周期为？
平均指令周期x平均指令执行速度=1 故答案为2.5us
（3）B机的平均指令执行速度为？
先求A机的一个指令周期数 ：=A机平均指令周期 / 时钟周期 =20个时钟周期
ps：指令周期>机器周期>时钟周期
因为A,B的电路逻辑相同，所以B机一个指令周期也是20个时钟周期，所以B的平均指令周期为 1/(12x10^6)s 乘以20=(5/3) 10^-6s
再根据（2）的公式即可计算出B的平均指令执行速度 1 /（(5/3) 10^-6s） = 0.6MIPS
•区分波特率和比特率：
波特率：bps ，单位时间内传输的二进制位数
比特率：bps ， 单位时间内传输的二进制有效数据的位数（只计入数据位）
第四章 存储器
•存储器分类 ：
存储器--主存（内存） - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- RAM（断电清除）+ROM：只读存储器
---闪存
---辅存（磁盘，磁带，光盘）
---缓存
•一般来说：容量越大的存储器，速度越慢
• 芯片容量（位）=2地址线 x 数据线（个数）
• 16Kx1位的芯片对应着2^14 ：14根地址线 1 根数据线 ，其中K为2^10
•关于存储器与cpu的连接
例题：
已知CPU有16根地址线，8根数据线 现有1K x 4位RAM，4K x 8位 RAM ，8K x 8位RAM ，2K x 8位ROM ，4K x 8 位ROM， 8K x 8位ROM
若主存地址空间分配如下:
6000H~67FFH 为系统程序区
6800H~6BFFH 为用户程序区
首先：系统程序区应由ROM组成，而用户程序区用RAM；
再转化为十六进制：
系统程序区：
0110 0000 0000 0000
0110 0111 1111 1111
相减为 （0111 1111 1111）2
11个1，应用11根，2K表示，由题意可知存储字长为 8位 ，选择1 片 2K x 8位的RAM
用户区：
0110 1000 0000 0000
0110 1011 1111 1111
相减为 0011 1111 1111
应选择1K x 8位；
由于没有1Kx8位的，选择2片1K x 4位RAM
CPU的地址线分配：A10~A0 11根连接（2Kx8 位ROM）的地址线
A9~A0 10根连接 2 片 1Kx4 位的 RAM
ROM 上数据线对应D7-D0，RAM 2片数据线 分别对应 D7-D4，D3-D0；
• 关于动态RAM刷新
刷新与行地址有关
①集中刷新：刷新时会停止读写，会形成死区，影响计算机系统的使用效率；
②分散刷新：无死区，但存取周期变长了；
③异步刷新： 死区很短，且利用了刷新间隔为2ms的特点；
• 缓存：
cache的命中率与cache的容量和块长有关（容量越长，cpu命中率越高）
例题：
假设CPU执行某段程序时，共访问cache命中 2000次，访问主存 50 次。已知cache的存取周期为50ns，主存的存取周期为200ns。求Cache-主存系统的命中率，
效率和平均访问时间。
（1）Cache 的命中率为
命中率h = 访问Cache的总命中次数 / （cache命中次数+主存访问次数）
故 命中率为2000/（2000+50）= 0.97
（2）效率公式：访问cache 命中的时间 为 tc ,访问cache的命中率为 h， 未命中的主存访问时间为 tm
tc / (h tc +（1-h） tm )
已知访问主存的时间是访问cache的4倍
故 cache-主存的访问效率 e= tc/(0.97t+(1-0.97) 2tc) = 91.7%
（3）平均访问时间 公式为 ：htc+（1-h）tm
50ns x 0.97+(1-0.97)200ns = 54.5ns
• Cache-主存地址映射
首先 区分 按字节寻址和按字寻址：
若块长为4字，每字32位 求字块内地址是多少位 ：
按字节寻址：：4 x 4B=16B =2^4B ，共4位
按字寻址：(4 x 32) /32 = 4= 2^2 ,共2位
• 然后题目中多半根据主存容量就可以确定位数总长
若主存容量是512Kx16位 ，Cache容量为4096x16位，块长为 4 x16 位的字，访存地址为字地址。
解：直接映射下：cache块地址 与块数有关 (4096x 16)/(4x16) = 2^10 , 10位
总长的话512Kx16位/16位=2^19，共19位
若是题目为：已知主存容量为512KB，cache容量为4KB，每个字块为16个字。每个字32位
解：总长为19位 （512K =2^19）
直接映射：cache块地址为 cache块容量/块容量 4KB/（4Bx16）=64=2 ^6 共6位 ，字块内地址：16x4B =64B，2^6 ， 共6位 位数分配为： 19-6-6 ；6；6
ps：未说明建议以字节寻址处理
若是组相联映射，cache块地址在 直接映射求解的基础上还要除以 “路数”
全相联 用总长减去字块内地址长度就是主存字块标记长度；
• 下面说一下三种映射方式的构成：
直接映射 ：主存字块标记+cache块地址+字块内地址
全相联映射：主存字块标记+字块内地址
组相连映射; 主存字块标记+组标记+字块内地址
• 磁盘组有6片 磁盘，最外两侧盘面可以记录，存储区域内径22cm;外径33cm,道密度为40道/cm, 内层密度为400位/cm,转速为3600转/分。
（1）共有多少存储面可用？
2x6=12面
（2）共有多少柱面？
存储面=磁道数，用外半径 - 内半径 =有效存储区域 ，道密度x有效存储区域 =柱面数
故40道/cm x(33/2-22/2)=220面
（3）盘组总存储容量为？
内层磁道周长 =3.14x22=69.08cm
每道信息量 为 400 x 69.08 =27632位 = 3454B
每面信息量 = 每道信息量 x 道数 = 3454B x 220道
盘组总容量 =存储面数x 每面信息量 = 2x 6 x 3454 x 220 = 7.24MB
（4）数据传输率为？
Dr=nN=转速 x 单磁道容量 = 60转/s x 3454B