计算机组成原理名词解释和简答

3. 为什么在CPU和主存之间引入cache能提高CPU访存效率？

Cache是小容量高速存储器，总是把主存中被频繁访问的活跃程序块和数据块复制到cache中，由于程序访问的局部性，cpu可以直接在cache中得到指令和数据，不必访问主存。 4. 为什么说cache对程序员是透明的？

程序员只要知道指令中指定存储单元的地址，cpu自动完成读取指令的过程，无论指令和数据在不在cache中。 5. 为什么直接映射方式不需要考虑替换策略?

因为只能映射到cache特定的行，必须将该行换出。相当于组组联中，cache的组内只有1行。

6. 为什么要考虑cache的一致性问题？

因为Cache中的内容是主存块副本，当对Cache中的内容进行更新时，就存在Cache和主存如何保持一致的问题。

当多个设备都允许访问主存时，例如：I/O设备可直接读写内存时，如果Cache中的内容被修改，则I/O设备读出的对应主存单元的内容无效；若I/O设备修改了主存单元的内容，则Cache中对应的内容无效。

当多个CPU都带有各自的Cache而共享主存时，某个CPU修改了自身Cache中的内容，则对应的主存单元和其他CPU中对应的内容都变为无效。

第八章

名词解释

1. 总线：计算机系统中部件和设备之间传送信息的公共通路，包括传输介质和相应的控制逻辑。内部总线：CPU内部总线，由数据线，地址线，控制线组成。系统总线可分为处理器总线，存储器总线和io总线。通信总线。 2. IO带宽：单位时间内系统输入或输出的数据量或所完成的io操作次数。 3. 响应时间：等待时间，从作业提交开始到作业完成所用

4. RAID：将多个独立操作的磁盘按某种方式组织成磁盘阵列，增加容量，将数据存储在多个盘上，通过这些盘并行工作来提高数据传输速度，并用冗余磁盘技术提高系统可靠性。 简答题

1. 串行接口和并行接口的特点

设备和接口之间按位来送数据/同时传送一个字节或一个字节的所有位。

2. Cpu如何进行设备的寻址，两种方式的特点

CPU对I/O端口的读写，涉及到要怎么找到端口寄存器，即对它们采用什么寻址方式，或对I/O端口的编号方式。 有两种寻址方式：

1统一编址方式：与主存空间统一编址，采用主存读写指令读写I/O端口。 2独立编址方式：单独编址，需要专门的I/O指令，如X86的In和Out指令。 3. 程序查询I/O方式工作原理：

Cpu通过执行查询程序完成对外设的控制，并实现和外设之间的数据传送。Cpu首先通过读取状态端口中的状态信息，了解接口是否已就绪，是的话就通过数据端口进行新的数据传送并查询外设是否空闲，如果空闲，通过发送控制信息到命令端口，然后由接口发送启动命令到外设，如果接口没有就绪或者设备不空闲，则cpu继续查询。所有信息的交换由查询程序中的I/O

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指令完成。

程序中断I/O方式原理：

Cpu启动外设后，转移到另一个程序执行，此时外设和cpu并行工作，外设完成任务，发送中断请求给cpu，cpu此时暂停正在执行的程序，转到中断服务程序进行中断处理，进行外设I/O下一步的准备，最后启动外设，并回到原程序继续执行。 DMA I/O方式原理：

每次要进行外设数据读写时，cpu把要传送的数据个数，数据块所在的内存首地址，数据传送的方向，设备的地址等参数传给DMA控制器，最后发一个命令给DMA接口，来启动外设进行数据的传送。完成这些后，cpu继续其他工作，此时cpu和外设并行工作，DMA控制器在需要时申请总线的控制权，占用总线完成外设和主存的数据交换，传送结束后，向cpu发送中断请求，让cpu进行数据校验等后续工作。

什么叫向量中断？说明在向量中断下形成中断向量的基本方法。

向量中断是识别中断源的技术，中断类型号是由硬件中断控制器产生，在中断向量表中根据类型号，找到中断源对应的中断服务程序的入口地址（即中断向量）。

为什么在保存现场和恢复现场的过程中,CPU必须关中断

保存和恢复现场的时候如果允许其他中断发生，干扰正在处理中的信息，会导致很难恢复到原有的状态甚至发生错误。 DMA能够提高成批数据交换效率的主要原因

外设与CPU并行度高，由于CPU根本不参加传送操作，因此就省去了CPU取指令、取数、送数等操作。在数据传送过程中，没有保存现场、恢复现场之类的工作。内存地址修改、传送字个数的计数等等，也不是由软件实现，而是用硬件线路直接实现的。所以DMA方式能满足高速I/O设备的要求，也有利于CPU效率的发挥。

cpu响应中断请求和DMA请求的差别，为什么DMA请求优先权高于中断？

1) DMA方式下数据传送由硬件(DMA控制器)完成；中断方式下，数据

传送由软件（CPU执行中断服务程序）完成。

2) DMA请求的是对存储器访问，也即对总线控制权的请求，没有中止

现行程序的必要；而中断请求要处理器转去执行中断服务程序，因此要中止现行程序，保存断点、现场等。 3) 中断除了能完成外设和主机的数据交换，还能处理异常事件；而DMA

方式下不能处理异常事件。

4) 中断响应在一个指令周期结束后；而DMA响应是在一个总线周期后。 5) DMA方式用于高速设备；而中断方式用于低、慢速设备。

6) DMA方式下，外设与CPU并行度高；而中断方式下，外设与CPU并

行度低。（体现在数据传送时的并行性）

DMA方式不需CPU干预传送操作,仅仅是开始和结尾借用CPU一点时间,其余不占用CPU任何资源，中断方式是程序切换,每次操作需要保护和恢复现场。”所以DMA优先级高于中断请求，这样加快处理效率。