计算机组成原理

本文探讨了软硬件等价性概念,指出计算机的大部分功能可以在硬件或软件层面实现,各有优缺点。同时,通过具体计算,分析了不同主频CPU的时钟周期和指令执行速度。此外,解释了总线宽度和传输速率的含义,并举例计算了一条具有特定配置总线的传输速率。

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计算机组成原理

  1. 如何理解软硬件之间的等价性?
    计算机的大部分功能既能由硬件完成,也能由软件完成,从逻辑上讲两者是等效的。通常用硬件实现执行速度快,但成本高、修改困难,而软件正好相反。两者之间没有固定界限。

  2. 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机的CPU主频为12MHz,则A机的CPU时钟周期为多少?②若A机的平均指令执行速度为0.4MIPS,那么A机的平均指令周期是多少?③B机的平均指令执行速度为多少?

    ①A的CPU时钟周期=1/A的CPU时钟频率
    =1/8MHz=0.125×10-6S=0.125μs
    (1M=106,Hz(赫兹)是频率单位,S(秒)是时间单位,1/Hz=S)
    ②A的平均指令周期=1/A的平均指令执行速度
    =1/0.4MIPS=2.5×(1/MIPS)
    =2.5×(1/106S)=2.5×10-6S=2.5μs
    ③B的平均指令执行速度=1/B的平均指令周期
    ∵ B的平均指令周期=执行每条指令的时钟周期数×B机CPU时钟周期
    又∵ B机CPU周期=1/12MHz;
    执行每条指令的时钟周期数=2.5μs/0.125μs=20;
    ∴ B的平均指令周期=20× (1/12MHz)=5/3μs
    ∴ B的平均指令执行速度=3/5MPIS=0.6MPIS

3.线宽度的含义是什么?什么是总线的传输速率?某总线有104根信号线,其中数据总线(DB)32根,地址总线(AB)25根,控制总线(CB)47根,总线工作频率33MHz,问该总线的宽度是多少?其传输率是多少?

①总线宽度:总线系统中数据总线的位数称为总线宽度;
②总线的数据传输率:总线上每秒钟传输的最大字节数,单位B/s;
∵ 本系统总线中数据总线为32位
∴ 总线宽度w=32b;
∵ 总线工作频率f=33MHz
∴ 数据传输率C=f×w=33MHz×(32/8)=132MB/s

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