計(jì)算機(jī)組成原理作業(yè)1-10章答案(唐朔飛)

1、5. 馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？解：馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是：P8l 計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成；l 指令和數(shù)據(jù)以同同等地位存放于存儲(chǔ)器內(nèi)，并可以按地址訪問；l 指令和數(shù)據(jù)均用二進(jìn)制表示；l 指令由操作碼、地址碼兩大部分組成，操作碼用來表示操作的性質(zhì)，地址碼用來表示操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的位置；l 指令在存儲(chǔ)器中順序存放，通常自動(dòng)順序取出執(zhí)行；l 機(jī)器以運(yùn)算器為中心（原始馮諾依曼機(jī)）。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)有： 機(jī)器字長(zhǎng)，數(shù)據(jù)通路寬度，存儲(chǔ)容量，運(yùn)算速度，主頻，吞吐量，響應(yīng)時(shí)間4. 為什么要設(shè)置總線判優(yōu)控制？常見的集中式總線控制有幾種？各有何特點(diǎn)？哪種方式響應(yīng)時(shí)

2、間最快？哪種方式對(duì)電路故障最敏感？答：總線判優(yōu)控制解決多個(gè)部件同時(shí)申請(qǐng)總線時(shí)的使用權(quán)分配問題；常見的集中式總線控制有三種：鏈?zhǔn)讲樵?、?jì)數(shù)器定時(shí)查詢、獨(dú)立請(qǐng)求；特點(diǎn)：鏈?zhǔn)讲樵兎绞竭B線簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充，對(duì)電路故障最敏感；計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式優(yōu)先級(jí)設(shè)置較靈活，對(duì)故障不敏感，連線及控制過程較復(fù)雜；獨(dú)立請(qǐng)求方式速度最快，但硬件器件用量大，連線多，成本較高。常用的刷新方法有三種：集中式、分散式、異步式。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方式有兩種：線選法和重合法   （3）如果運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)不論往哪片RAM寫入數(shù)據(jù)后，以A000H為起始地址的存儲(chǔ)芯片(RAM5)都有與其相同的數(shù)據(jù)，則根本的故障原因?yàn)椋?/p>

3、該存儲(chǔ)芯片的片選輸入端很可能總是處于低電平。假設(shè)芯片與譯碼器本身都是好的，可能的情況有：1）該片的端與端錯(cuò)連或短路；2）該片的端與CPU的端錯(cuò)連或短路；3）該片的端與地線錯(cuò)連或短路。（4）如果地址線A13與CPU斷線，并搭接到高電平上，將會(huì)出現(xiàn)A13恒為“1”的情況。此時(shí)存儲(chǔ)器只能尋址A13=1的地址空間(奇數(shù)片)，A13=0的另一半地址空間（偶數(shù)片）將永遠(yuǎn)訪問不到。若對(duì)A13=0的地址空間（偶數(shù)片）進(jìn)行訪問，只能錯(cuò)誤地訪問到A13=1的對(duì)應(yīng)空間(奇數(shù)片)中去。答：提高訪存速度可采取三種措施：（1）采用高速器件。（2）采用Cache。（3）調(diào)整主存結(jié)構(gòu)。常用的I/O編址方式有兩種： I/O與內(nèi)

4、存統(tǒng)一編址和I/O獨(dú)立編址。 CPU與I/O之間傳遞信息常采用三種聯(lián)絡(luò)方式：直接控制（立即響應(yīng)）、 同步、異步。 13. 說明中斷向量地址和入口地址的區(qū)別和聯(lián)系。解：中斷向量地址和入口地址的區(qū)別：    向量地址是硬件電路（向量編碼器）產(chǎn)生的中斷源的內(nèi)存地址編號(hào)，中斷入口地址是中斷服務(wù)程序首址。    中斷向量地址和入口地址的聯(lián)系：    中斷向量地址可理解為中斷服務(wù)程序入口地址指示器（入口地址的地址），通過它訪存可獲得中斷服務(wù)程序入口地址。 14. 在什么條件下，I/O設(shè)備可以向CPU提出中斷請(qǐng)求？解：I/O設(shè)備向CPU提出中斷請(qǐng)求

5、的條件是：I/O接口中的設(shè)備工作完成狀態(tài)為1（D=1），中斷屏蔽碼為0 （MASK=0），且CPU查詢中斷時(shí)，中斷請(qǐng)求觸發(fā)器狀態(tài)為1（INTR=1）。15. 什么是中斷允許觸發(fā)器？它有何作用？解：中斷允許觸發(fā)器是CPU中斷系統(tǒng)中的一個(gè)部件，他起著開關(guān)中斷的作用（即中斷總開關(guān)，則中斷屏蔽觸發(fā)器可視為中斷的分開關(guān)）。      16. 在什么條件和什么時(shí)間，CPU可以響應(yīng)I/O的中斷請(qǐng)求？解：CPU響應(yīng)I/O中斷請(qǐng)求的條件和時(shí)間是：當(dāng)中斷允許狀態(tài)為1（EINT=1），且至少有一個(gè)中斷請(qǐng)求被查到，則在一條指令執(zhí)行完時(shí)，響應(yīng)中斷。     

6、26. 什么是多重中斷？實(shí)現(xiàn)多重中斷的必要條件是什么？解：多重中斷是指：當(dāng)CPU執(zhí)行某個(gè)中斷服務(wù)程序的過程中，發(fā)生了更高級(jí)、更緊迫的事件，CPU暫停現(xiàn)行中斷服務(wù)程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去處理該事件的中斷，處理完返回現(xiàn)行中斷服務(wù)程序繼續(xù)執(zhí)行的過程。實(shí)現(xiàn)多重中斷的必要條件是：在現(xiàn)行中斷服務(wù)期間，中斷允許觸發(fā)器為1，即開中斷。28. CPU對(duì)DMA請(qǐng)求和中斷請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間是否一樣？為什么？解： CPU對(duì)DMA請(qǐng)求和中斷請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間不一樣，因?yàn)閮煞N方式的交換速度相差很大，因此CPU必須以更短的時(shí)間間隔查詢并響應(yīng)DMA請(qǐng)求。響應(yīng)中斷請(qǐng)求是在每條指令執(zhí)行周期結(jié)束的時(shí)刻，而響應(yīng)DMA請(qǐng)求是在存取周期結(jié)束的時(shí)刻。中斷

7、方式是程序切換，而程序又是由指令組成，所以必須在一條指令執(zhí)行完畢才能響應(yīng)中斷請(qǐng)求，而且CPU只有在每條指令執(zhí)行周期結(jié)束的時(shí)刻才發(fā)出查詢信號(hào)，以獲取中斷請(qǐng)求信號(hào)，若此時(shí)條件滿足，便能響應(yīng)中斷請(qǐng)求。DMA請(qǐng)求是由DMA接口根據(jù)設(shè)備的工作狀態(tài)向CPU申請(qǐng)占用總線，此時(shí)只要總線未被CPU占用，即可立即響應(yīng)DMA請(qǐng)求；若總線正被CPU占用，則必須等待該存取周期結(jié)束時(shí)，CPU才交出總線的使用權(quán)。18. 試比較邏輯移位和算術(shù)移位。     解：邏輯移位和算術(shù)移位的區(qū)別：     邏輯移位是對(duì)邏輯數(shù)或無符號(hào)數(shù)進(jìn)行的移位，其特點(diǎn)是不論左移還是右移，空出位均補(bǔ)0，移位時(shí)不考

8、慮符號(hào)位。     算術(shù)移位是對(duì)帶符號(hào)數(shù)進(jìn)行的移位操作，其關(guān)鍵規(guī)則是移位時(shí)符號(hào)位保持不變，空出位的補(bǔ)入值與數(shù)的正負(fù)、移位方向、采用的碼制等有關(guān)。補(bǔ)碼或反碼右移時(shí)具有符號(hào)延伸特性。左移時(shí)可能產(chǎn)生溢出錯(cuò)誤，右移時(shí)可能丟失精度。11. 畫出先變址再間址及先間址再變址的尋址過程示意圖。解：1）先變址再間址尋址過程簡(jiǎn)單示意如下：       EA=(IX)+A，IX®(IX)+12）先間址再變址尋址過程簡(jiǎn)單示意如下：EA=(IX)+(A)，IX® (IX)+15. 中斷周期前是什么階段？中斷周期后又是什么階段？在中斷周期CPU應(yīng)完成什

9、么操作？答：中斷周期前是執(zhí)行周期，中斷周期后是取指周期。在中斷周期，CPU應(yīng)完成保存斷點(diǎn)、將中斷向量送PC和關(guān)中斷等工作。17. 在中斷系統(tǒng)中INTR、INT、EINT三個(gè)觸發(fā)器各有何作用？解：INTR中斷請(qǐng)求觸發(fā)器，用來登記中斷源發(fā)出的隨機(jī)性中斷請(qǐng)求信號(hào)，以便為CPU查詢中斷及中斷排隊(duì)判優(yōu)線路提供穩(wěn)定的中斷請(qǐng)求信號(hào)。EINT中斷允許觸發(fā)器，CPU中的中斷總開關(guān)。當(dāng)EINT=1時(shí)，表示允許中斷（開中斷），當(dāng)EINT=0時(shí)，表示禁止中斷（關(guān)中斷）。其狀態(tài)可由開、關(guān)中斷等指令設(shè)置。INT中斷標(biāo)記觸發(fā)器，控制器時(shí)序系統(tǒng)中周期狀態(tài)分配電路的一部分，表示中斷周期標(biāo)記。當(dāng)INT=1時(shí)，進(jìn)入中斷周期，執(zhí)行中斷隱指令的操作。3. 什么是指令周期、機(jī)器周期和時(shí)鐘周期？三者有何關(guān)系？答：CPU每取出