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2017年 408 计算机组成原理 第 20 题

计算机组成原理2017年选择题2分

题目

下列关于多总线结构的叙述中,错误的是( )。

错因

A

误以为"远的总线(如 USB)反而快"——可能联想到 USB 3 的几 GB/s 速度。但同一个时代里,靠 CPU 越近的总线频率越高、延迟越小:CPU 到 Cache → 内存控制器 → PCIe 根 → 设备总线,每跨一级就降速一档。这是多总线层次的基本设计原则。

B

不熟存储器总线的能力。存储器总线 + 突发传输 是非常常见的搭配——一次给出起始地址 + 块长度,连续传若干字节(如 Cache 行填充就是 64 字节突发)。如果存储器不支持突发,每次都重新发地址,访存效率会低得离谱。

C

误以为各总线可以"直连"。实际上不同总线频率、协议、电平都不同——快的(如内存总线)和慢的(如 PCI、USB)必须通过桥接器(北桥 / 南桥 / 现代的 PCH)做协议转换、缓冲、时钟域隔离。否则信号根本对不齐。

总解析

经典 PC 总线层次(从快到慢):

层级总线速度量级连接
L0CPU 内总线GHz 级CPU 内部
L1CPU 与内存(DDR)数十 GB/s内存控制器
L2PCI-ExpressGB/s显卡、SSD
L3SATA / USB数百 MB/s外设
L4LPC / SPIKB/s ~ MB/sBIOS、键盘

层级越靠近 CPU,频率越高、延迟越小(这是 A 正确的依据)。

逐项判断

选项叙述判断理由
A靠近 CPU 的总线速度较快✓ 对多总线层次的基本设计
B存储器总线可支持突发传送方式✓ 对DDR、Cache 行填充本来就是突发模式
C总线之间须通过桥接器相连✓ 对协议、频率、电平都要转换
DPCI-Express×16 采用并行传输方式✗ 错PCIe 是串行传输;"×16" 意为 16 条独立串行通道(lane),不是 16 位并行

D 详解——PCI-Express 是串行总线

PCIe 的设计思路就是颠覆"传统 PCI 的并行总线"——

特征传统 PCI(并行)PCI-Express(串行)
数据线32 / 64 位并行共享总线每条 lane = 1 对差分串行线(接收 + 发送 各一对)
"×N" 的含义数据宽度 32/64多少条独立 lane 并行(×1, ×4, ×8, ×16
时钟频率33/66 MHz数 GHz(每代翻倍)
拓扑共享总线(多设备争用)点对点交换(独占带宽)

PCIe ×16 = "16 条独立串行 lane",每条 lane 是高速差分串行连接,并不是"16 位宽的并行总线"。

最终答案是 D(错误的叙述)。

易错点速查

  1. PCIe 名字带 "Express" 但本质是串行——容易被"×16"骗成"16 位并行"
  2. 现代高速接口(PCIe / SATA / USB 3 / DisplayPort / HDMI)几乎全是串行
  3. "×N" 通常表示 lane 数(独立串行通道数),不是位宽

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