【计组】《计算机组成与体系结构性能设计》William Stallings 第1部分 概述 第2章 计算机的演变和性能

【计组】《计算机组成与体系结构性能设计》William Stallings 第1部分 概述 第2章 计算机的演变和性能

博主:海底淤泥

关键字:

accumulator(AC) 累加器 Amdahl‘s law 阿姆达定律 arithmetic and logical unit(ALU) 算数逻辑单元 benchmark 基准程序

chip 芯片 data channel 数据通道 embedded system 嵌入式系统 execute cycle 执行周期

fetch cycle 取指周期 input-output 输入/输出 instruction buffer register(IBR) 指令缓冲寄存器 instruction cycle 指令周期

instruction register 指令寄存器 instruction set 指令集 integrated circuit(IC) 集成电路 main memory 主存储器

memory address register(MAR):存储器地址寄存器 microprocessor:微处理器 multicore:多核 multiplexor:多路选择器

opcode 操作码 original equipment manufacturer(OEM)原始设备制造商 program control unit 程序控制器 program counter(PC)程序计数器

SPEC 系统性能评估公司 stored program computer 存储程序试计算机 upward compatible 向上兼容 von Neumann machine 冯诺依曼机

wafer 晶片 word 字

思考题

1.什么是存储式计算机?

存储式概念计算机:程序能够以某种形式与数据一同存在存储器中,计算机可以通过在存储器中读取程序来获取指令,而且通过设置一部分存储器的值就可以编写和修改程序

2.任何通用计算机的4个主要部件是什么?

运算器、控制器、存储器、输入输出设备

3.对集成电路而言,计算机的三个基本组成部分是什么?

中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片

4.解释摩尔定律

当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。

5.区分微处理器的关键特征是什么?

总线宽度:处理器能够一次同时输入或输出的数据位数

习题

2.1假设A=(1),A=(2),...A(1000)和B=B(1),B(2),...,B(1000)是两个向量(一维数组),每个向量包含1000个数,将他们加起来形成数组C,当I=1,2,...,1000,有 C(1)=A(I)+B(I)。试用IAS指令集编写一个程序来解决这个问题。忽略ISA只有1000个存储器的事实。

假设A数组存在地址1001-2000 B数组存在2001-3000 C数组存在3001-4000

地址: 指令: 执行后状态:

0 999

1 1

2 1000

3L LOAD M(2000) AC=M(2000)

3R ADD M(3000) AC=M(3000)+M(2000)

4L STOR M(4000) M(4000)=AC

4R LOAD M(0) AC=999

5L SUB M(1) AC=998

5R JUMP+ M(6,20:39) PC=6R

6L JUMP M(6,0:19) PC=6L

6R STOR M(0) M(0)=998

7L ADD M(1) AC=999

7R ADD M(2) AC=1999

8L STOR M(3,8:19) M(3L):LOAD M(1999)

8R ADD M(2) AC=2999

9L STOR M(3,28:39) M(3R):ADD M(2999)

9R ADD M(2) AC=3999

10L STOR M(3,8:19) M(4L):STOR M(3999)

10R JUMP M(3,0:19) PC=3L

2.2 (a)在IAS机上,取存储器地址2的内容的机器代码指令应是怎样的?

STOR M(2)

(b)为了完成这条指令,在指令周期内CPU需要访问多少次存储器?

取指周期:存储器取指令——1次

执行周期:存储器取数据进AC——1次

需要访问2次

博主:海底淤泥

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