计算机组成原理作业2：Cache优化与存储寻址详解

本篇文档是《计算机组成原理》课程的作业二，主要涉及了计算机系统的基础理论和硬件组成，包括存储体系、寻址方式、Cache、微程序设计以及指令系统等知识点。以下是详细解析： 1. **Cache的目的**：选择题第1题指出，增加Cache（高速缓冲存储器）的主要目的是**A.解决CPU和主存之间的速度匹配问题**，因为Cache能缓存常用数据，减少CPU对主存储器的访问延迟。 2. **寻址范围计算**：题目涉及寻址范围的计算，如32位字长机器的1MB存储容量按字编址，寻址范围是_C.256K_，因为1MB=2^20字，每个字32位，所以能寻址2^12=256K个地址。 3. **字长与寻址范围**：同样地，16位字长的64KB存储容量按字编址的寻址范围是_A.32K_，64KB=2^16字，每字16位，因此寻址32K个地址。 4. **存储器分级目的**：选择题第4题强调了存储器分级体系（如内存、硬盘等）的主要目的是_D.解决存储容量、价格和存取速度之间矛盾_，通过不同层级的存储器满足不同的性能需求。 5. **相联存储器寻址**：相联存储器是按照_C.内容指定方式_进行寻址，它直接根据要访问的数据内容定位存储单元，而不是地址。 6. **Cache映射方法**：全相联映射是指主存中的任一块都能映射到Cache内的任意位置，对应选项_A.全相联映射_。 7. **寄存器寻址方式**：操作数直接存放在寄存器中的寻址方式称为_A.直接寻址_。 8. **程序控制指令**：程序控制类指令负责改变程序执行顺序，选项_C.进行CPU和I/O设备之间的数据传送_。 9. **清零寄存器最高位**：清除8位寄存器A最高位的方法通常使用_B.带进位清除位的指令_，即在位操作中使用特殊的标志位来实现。 10. **微程序存放位置**：微程序存储在_C.指令寄存器_中，用于控制CPU的复杂操作。 11. **微周期定义**：微周期是指执行一条_B.微指令_所需的时间，这是CPU内部操作的基本时间单位。 12. **指令跟踪寄存器**：跟踪指令后继地址的寄存器是程序计数器_B_，在执行指令序列时，它递增以指向下一个指令地址。 13. **指令执行时间**：执行时间最长的指令类型是_SSA型_，因为它可能涉及更复杂的操作。 14. **指令周期定义**：指令周期包括从主存取出指令和执行指令两部分，选项_C_。 15. **同步控制类型**：同步控制是_C.由统一时序信号控制的方式_，所有指令的控制周期同步。 此外，填空题部分进一步巩固了概念，如CPU中的各种寄存器功能、存储器分类及作用、微操作的并行性和互斥性、指令格式、寻址方式的定义以及微程序的理解等。整体上，本篇文档覆盖了计算机组成原理中的核心知识点，并提供了实例和练习，有助于加深理解。