計算機組成原理期末考試簡答題重點分解

1、計算機組成原理期末考試簡答題重點分解、簡答題1、試述浮點數(shù)規(guī)格化的目的和方法。答：浮點的規(guī)格化是為了使浮點數(shù)尾數(shù)的最高數(shù)值位為有效數(shù)位。當尾數(shù)用補碼表示時，若符號位與小數(shù)點后的第一位不相等，則被定義為已規(guī)格化的數(shù)，否則便是非規(guī)格化數(shù)。通過規(guī)格化，可以保證運算數(shù)據(jù)的精度。方法：進行向左規(guī)格化，尾數(shù)左移一位，階碼減1,直到規(guī)格化完畢。2、簡述循環(huán)冗余碼(CRC)的糾錯原理。答：CRC碼是一種糾錯能力較強的校驗碼。在進行校驗時，先將被檢數(shù)據(jù)碼的多項式用生成多項式G(X)來除，若余數(shù)為0,說明數(shù)據(jù)正確；若余數(shù)不為0,則說明被檢數(shù)據(jù)有錯。只要正確選擇多項式G(X)，余數(shù)與CRC碼出錯位位置的對應(yīng)關(guān)系是一

2、定的，由此可以用余數(shù)作為判斷出錯位置的依據(jù)而糾正出錯的數(shù)據(jù)位。3、DRAM存儲器為什么要刷新？有幾種刷新方式？DRAM存儲元是通過柵極電容存儲電荷來暫存信息。由于存儲的信息電荷終究是有泄漏的，電荷數(shù)又不能像SRAM存儲元那樣由電源經(jīng)負載管來補充,時間一長,信息就會丟失。為此必須設(shè)法由外界按一定規(guī)律給柵極充電,按需要補給柵極電容的信息電荷,此過程叫“刷新”。集中式-正常讀/寫操作與刷新操作分開進行,刷新集中完成。分散式將一個存儲系統(tǒng)周期分成兩個時間片，分時進行正常讀寫操作和刷新操作。異步式-前兩種方式的結(jié)合,每隔一段時間刷新一次,保證在刷新周期內(nèi)對整個存儲器刷新一遍。4、CPU中有哪些主要寄存器

3、？簡述這些寄存器的功能。指令寄存器(IR):用來保存當前正在執(zhí)行的一條指令。程序計數(shù)器(PC):用來確定下一條指令的地址。地址寄存器(AR):用來保存當前CPU所訪問的內(nèi)存單元的地址。緩沖寄存器(DR):作為CPU和內(nèi)存、外部設(shè)備之間信息傳送的中轉(zhuǎn)站。補償CPU和內(nèi)存、外圍設(shè)備之間在操作速度上的差別。在單累加器結(jié)構(gòu)的運算器中,緩沖寄存器還可兼作為操作數(shù)寄存器。通用寄存器(AC):當運算器的算術(shù)邏輯單元(ALU)執(zhí)行全部算術(shù)和邏輯運算時，為ALU提供一個工作區(qū)。狀態(tài)條件寄存器：保存由算術(shù)指令和邏輯指令運行或測試的結(jié)果建立的各種條件碼內(nèi)容。除此之外，還保存中斷和系統(tǒng)工作狀態(tài)等信息，以便使CPU和系

4、統(tǒng)能及時了解機器運行狀態(tài)和程序運行狀態(tài)。5、中斷處理過程包括哪些操作步驟？關(guān)閉中斷標識，重要數(shù)據(jù)入棧，處理中斷服務(wù)功能，數(shù)據(jù)出棧,恢復中斷標識，開中斷.6、DMA方式和程序中斷方式比較有什么不同？DMA:釆用內(nèi)在和外設(shè)直接數(shù)據(jù)交換的方式，只有當有一段數(shù)據(jù)傳送時才會請求CPU中斷，減少了CPU的負擔。程序中斷：只適用于簡單的少量外設(shè)的計算機系統(tǒng)，會耗費大量的CPU時間，當有大量中斷時容易導致數(shù)據(jù)的丟失。7、按照馮諾依曼原理,現(xiàn)代計算機應(yīng)具備哪些功能？答:按照馮諾依曼原理,現(xiàn)代計算機應(yīng)具備以下5個功能:輸入輸出功能：能把原始數(shù)據(jù)和解題步驟及中間結(jié)果接收下來(輸入)，把計算結(jié)果與計算過程中出現(xiàn)的情況

5、告訴(輸出)給用戶。記憶功能：應(yīng)能記住”原始數(shù)據(jù)、解題步驟及中間結(jié)果。計算功能：應(yīng)能進行一些最基本的運算。這些基本運算能組成人們所需要的復雜運算。判斷功能：計算機在進行一步操作后，應(yīng)能從預先無法確定的幾種方案中選擇一種操作方案。自我控制功能：計算機應(yīng)能保證程序執(zhí)行的正確性和各部件間的協(xié)調(diào)性。&用二進制數(shù)表示一個四位十進制的整數(shù)最少需要幾位(不含符號位)。解：2X=104,N=4x1/og2=14位。9、某機器字長16位，浮點表示時，其中含1位階符、5位階碼、1位尾符、9位尾數(shù)，請寫出它能表示的最大浮點數(shù)和最小浮點數(shù)。解：最大浮點數(shù)=2+21x(12-9)最小浮點數(shù)=2+31x(12-9)。10

6、、字符“F”的ASCII碼為46H,請寫出它的奇校驗碼和偶校驗碼(假定校驗位加在最高位)。解：字符“F”的ASCII碼為46H,奇校驗碼為10110110(B6H)，偶校驗碼為00110110(36H)。11、試比較定點帶符號數(shù)在計算機內(nèi)的四種表示方法。答：帶符號數(shù)在計算機內(nèi)部的表示方法有原碼、反碼、補碼和移碼。補碼的特點是加、減法運算規(guī)則簡單，正負數(shù)的處理方法一致。反碼通常只用來計算補碼，由于用反碼運算不方便，在計算機中沒得到實際應(yīng)用。移碼由于保持了數(shù)據(jù)原有的大小順序，便于進行比較操作，常用于浮點數(shù)中的階碼，使用比較方便12、在檢錯碼中，奇偶校驗法能否定位發(fā)生錯誤的信息位？是否具有糾錯功能？

7、答：不能。沒有。13、簡述CPU的主要功能。CPU:包括運算器和控制器?；竟δ転椋褐噶羁刂?、操作控制、時間控制、數(shù)據(jù)加工。14、一個較完善的指令系統(tǒng)應(yīng)包括哪幾類？數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運算指令、邏輯運算指令、程序控制指令、輸入輸出指令、字符串指令、特權(quán)指令等。15、指令和數(shù)據(jù)均存放在內(nèi)存中，計算機如何從時間和空間上區(qū)分它們是指令還是數(shù)據(jù)。指令和數(shù)據(jù)分開存放設(shè)置程序計數(shù)器PC,存放當前指令所在的存儲單元。16、外圍設(shè)備的I/O控制方式分哪幾類？各具什么特點？程序查詢方式：CPU的操作和外圍設(shè)備的操作能夠同步，而且硬件結(jié)構(gòu)比較簡單程序中斷方式：一般適用于隨機出現(xiàn)的服務(wù)，且一旦提出要求應(yīng)立即進行，節(jié)省

8、了CPU的時間，但硬件結(jié)構(gòu)相對復雜一。直接內(nèi)存訪問(DMA)方式：數(shù)據(jù)傳輸速度很高，傳輸速率僅受內(nèi)存訪問時間的限制。需更多硬件，適用于內(nèi)存和高速外設(shè)之間大批交換數(shù)據(jù)的場合。通道方式：可以實現(xiàn)對外設(shè)的統(tǒng)一管理和外設(shè)與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送，大大提高了CPU的工作效率。(5)外圍處理機方式：通道方式的進一步發(fā)展，基本上獨立于主機工作，結(jié)果更接近一般處理機。17、請說明指令周期、機器周期、時鐘周期之間的關(guān)系。時鐘周期是最基本的時間單位一般是10ns機器周期是讀一條指令最少的時間一般是12倍的時鐘周期指令周期是讀出指令并且執(zhí)行指令的時間一般是幾個機器周期18、CPU響應(yīng)中斷應(yīng)具備哪些條件？允許中斷觸發(fā)器為

9、“1”狀態(tài)；%CPU結(jié)束了一條指令的執(zhí)行過程；新請求的中斷優(yōu)先級較高；19、比較水平微指令與垂直微指令的優(yōu)缺點。水平型微指令并行操作能力強，效率高，靈活性強，垂直型微指令則較差。水平型微指令執(zhí)行一條指令的時間短，垂直型微指令執(zhí)行時間長。由水平型微指令解釋指令的微程序，有微指令字較長而微程序短的特點。垂直型微指令則相反。水平型微指令用戶難以掌握，而垂直型微指令與指令比較相似，相對來說，比較容易掌握。二.簡答題1、馮諾依曼型計算機的基本特點是什么？答：馮?諾依曼原理的基本思想是：釆用二進制形式表示數(shù)據(jù)和指令。指令由操作碼和地址碼組成。將程序和數(shù)據(jù)存放在存儲器中，使計算機在工作時從存儲器取出指令加以

10、執(zhí)行，自動完成計算任務(wù)。這就是存儲程序”和“程序控制”(簡稱存儲程序控制)的概念。指令的執(zhí)行是順序的，即一般按照指令在存儲器中存放的順序執(zhí)行，程序分支由轉(zhuǎn)移指令實現(xiàn)。計算機由存儲器、運算器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成，并規(guī)定了5部分的基本功能。馮?諾依曼型計算機的基本特點也可以用“存儲程序”和“程序控制”來高度概括。2、計算機硬件有哪些部件，各部件的作用是什么？答：計算機的硬件系統(tǒng)由有形的電子器件等構(gòu)成的，它包括運算器、存儲器、控制器、輸入輸出設(shè)備及總線系統(tǒng)組成。而總線分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線，其結(jié)構(gòu)有單總線結(jié)構(gòu)、雙總線結(jié)構(gòu)及多總線結(jié)構(gòu)。存儲器Memory)是用來存放數(shù)

11、據(jù)和程序的部件；運算器是對信息進行運算處理的部件；控制器是整個計算機的控制核心。它的主要功能是讀取指令、翻譯指令代碼、并向計算機各部分發(fā)出控制信號，以便執(zhí)行指令；輸入設(shè)備能將數(shù)據(jù)和程序變換成計算機內(nèi)部所能識別和接受的信息方式，并順序地把它們送入存儲器中；輸出設(shè)備將計算機處理的結(jié)果以人們能接受的或其它機器能接受的形式送出。3、什么是總線？以總線組成計算機有哪幾種組成結(jié)構(gòu)？答：總線(Bus)就是計算機中用于傳送信息的公用通道，是為多個部件服務(wù)的一組信息傳送連接線。按照總線的連接方式，計算機組成結(jié)構(gòu)可以分為單總線結(jié)構(gòu)、雙總線結(jié)構(gòu)和多總線結(jié)構(gòu)等(詳細內(nèi)容見第7章)。4、什么是硬件、軟件和固件？什么是軟

12、件和硬件的邏輯等價？在什么意義上軟件和硬件是不等價的？答：計算機硬件(Hardware)是指構(gòu)成計算機的所有實體部件的集合，通常這些部件由電路(電子元件)、機械等物理部件組成。計算機軟件(Software)是指能使計算機工作的程序和程序運行時所需要的數(shù)據(jù)，以及與這些程序和數(shù)據(jù)有關(guān)的文字說明和圖表資料，其中文字說明和圖表資料又稱為文檔。固件(Firmware)是一種介于傳統(tǒng)的軟件和硬件之間的實體，功能上類似軟件，但形態(tài)上又是硬件。微程序是計算機硬件和軟件相結(jié)合的重要形式。軟件和硬件的邏輯等價含義：任何一個由軟件所完成的操作也可以直接由硬件來實現(xiàn)任何一條由硬件所執(zhí)行的指令也能用軟件來完成在物理意義

13、上軟件和硬件是不等價的。5、計算機系統(tǒng)按程序設(shè)計語言劃分為哪幾個層次？答：計算機系統(tǒng)是一個由硬件、軟件組成的多級層次結(jié)構(gòu)，它通常由微程序級、一般機器級、操作系統(tǒng)級、匯編語言級、高級語言級組成，每一級上都能創(chuàng)造程序設(shè)計，且得到下級的支持。6、解釋如下概念：ALU,CPU,主機和字長。答：算術(shù)邏輯運算部件(ALU:ArithmeticLogicUni)，是運算器的核心組成，功能是完成算數(shù)和邏輯運算?！爸醒胩幚韱卧?CPU:CentralProcessingUn)t包括運算器和控制器，是計算機的信息處理的中心部件。存儲器、運算器和控制器在信息處理操作中起主要作用,是計算機硬件的主體部分,通常被稱為

14、“主機”。字長決定了計算機的運算精度、指令字長度、存儲單元長度等，可以是8/16/32/64/128位(bit)等。7、常用的計算機性能指標有哪些？答：評價計算機性能是一個復雜的問題，早期只限于字長、運算速度和存儲容量3大指標。目前要考慮的因素有如下幾個方面。主頻主頻很大程度上決定了計算機的運行速度，它的單位是兆赫茲(MHz)。字長字長決定了計算機的運算精度、指令字長度、存儲單元長度等，可以是8/16/32/64/128位(bit)。運算速度衡量計算機運算速度的早期方法是每秒執(zhí)行加法指令的次數(shù),現(xiàn)在通常用等效速度。存儲容量以字為單位的計算機常以字數(shù)乘字長來表明存儲容量?？煽啃韵到y(tǒng)是否運行穩(wěn)定非

15、常重要，常用平均無故障時間(MTBF)衡量?？删S護性系統(tǒng)可維護性是指系統(tǒng)出了故障能否盡快恢復，可用平均修復時間MTRF)表示，它是指從故障發(fā)生到機器修復平均所需要的時間?？捎眯允侵赣嬎銠C的使用效率。兼容性兼容是廣泛的概念，是指設(shè)備或程序可以用于多種系統(tǒng)的性能。兼容使得機器的資源得以繼承和發(fā)展，有利于計算機的推廣和普及。8、多媒體的含義是什么？答：多媒體技術(shù)是指能夠同時獲取、處理、編輯、存儲和展示兩個以上不同信息類型媒體的技術(shù)。計算機信息的形式可以是文字、聲音、圖形和圖象等。9、簡單描述計算機的層次結(jié)構(gòu),說明各層次的主要特點。答：現(xiàn)代計算機系統(tǒng)是一個硬件與軟件組成的綜合體,可以把它看成是按功能劃

16、分的多級層次結(jié)構(gòu)。第0級為硬件組成的實體。第1級是微程序級。這級的機器語言是微指令集，程序員用微指令編寫的微程序一般是直接由硬件執(zhí)行的。第2級是傳統(tǒng)機器級。這級的機器語言是該機的指令集，程序員用機器指令編寫的程序可以由微程序進行解釋。第3級操作系統(tǒng)級。從操作系統(tǒng)的基本功能來看，一方面它要直接管理傳統(tǒng)機器中的軟硬件資源，另一方面它又是傳統(tǒng)機器的延伸。第4級是匯編語言級。這級的機器語言是匯編語言，完成匯編語言翻譯的程序叫做匯編程序。第5級是高級語言級。這級的機器語言就是各種高級語言，通常用編譯程序來完成高級語言翻譯工作。第6級是應(yīng)用語言級。這一級是為了使計算機滿足某種用途而專門設(shè)計的，因此這一級語

17、言就是各種面向問題的應(yīng)用語言。10、計算機系統(tǒng)的主要技術(shù)指標有哪些？計算機系統(tǒng)的主要技術(shù)指標有：機器字長、數(shù)據(jù)通路寬度、主存儲器容量和運算速度等。機器字長是指參與運算的數(shù)的基本位數(shù)，它是由加法器、寄存器的位數(shù)決定的。數(shù)據(jù)通路寬度是指數(shù)據(jù)總線一次所能并行傳送信息的位數(shù)。主存儲器容量是指主存儲器所能存儲的全部信息。運算速度與機器的主頻、執(zhí)行什么樣的操作、主存儲器本身的速度等許多因素有關(guān)。11、試計算釆用32x32點陣字形的一個漢字字形占多少字節(jié)？存儲6763個16x16點陣以及24x24點陣字形的漢字庫各需要多少存儲容量？答：128B216416B486936B12、海明校驗碼的編碼規(guī)則有哪些？答

18、:若海明碼的最高位號為m,最低位號為1,即HmHm-1.H2H1,則海明碼的編碼規(guī)則是：校驗位與數(shù)據(jù)位之和為m,每個校驗位Pi在海明碼中被分在位號2i-1的位置上，其余各位為數(shù)據(jù)位，并按從低向高逐位依次排列的關(guān)系分配各數(shù)據(jù)位。海明碼的每一位位碼Hi(包括數(shù)據(jù)位和校驗位)由多個校驗位校驗，其關(guān)系是被校驗的每一位位號要等于校驗它的各校驗位的位號之和。13、簡述CRC碼的糾錯原理。答：CRC碼是一種糾錯能力較強的編碼。在進行校驗時，將CRC碼多項式與生成多項式G(X)相除，若余數(shù)為0,則表明數(shù)據(jù)正確；當余數(shù)不為0時，說明數(shù)據(jù)有錯。只要選擇適當?shù)纳啥囗検紾(X),余數(shù)與CRC碼出錯位位置的對應(yīng)關(guān)系是

19、一定的，由此可以用余數(shù)作為依據(jù)判斷出錯位置從而糾正錯碼。14、運算器由哪幾部分組成？答：運算器的基本結(jié)構(gòu)應(yīng)包括以下幾個部分：能實現(xiàn)算術(shù)和邏輯運算功能的部件ALU；存放待加工的信息或加工后的結(jié)果信息的通用寄存器組；按操作要求控制數(shù)據(jù)輸入的部件：多路開關(guān)或數(shù)據(jù)鎖存器；按操作要求控制數(shù)據(jù)輸出的部件：輸出移位和多路開關(guān)；計算器與其它部件進行信息傳送的總線以及總線接收器與發(fā)送器；總線接收器與發(fā)送器通常是由三態(tài)門構(gòu)成的。15、主存儲器有哪些性能指標？它們的含義是什么？答：存儲器的性能指標是對存儲器進行設(shè)計、使用和提高時的主要依據(jù),存儲器性能指標也稱為存儲器參數(shù)。存儲容量是指一個功能完備的存儲器所能容納的二

20、進制信息總量，即可存儲多少位二進制信息代碼。存儲器速度：存儲器取數(shù)時間和存儲器存取周期數(shù)據(jù)傳輸率：單位時間可寫入存儲器或從存儲器取出信息的最大數(shù)量，稱為數(shù)據(jù)傳輸率或稱為存儲器傳輸帶寬)M可靠性存儲器的可靠性是指在規(guī)定時間內(nèi)存儲器無故障的情況，一般用平均無故障時間MTBF來衡量。價格：又稱成本，它是衡量主存儲器經(jīng)濟性能的重要指標。16、主存的基本組成有哪些部分？各部分主要的功能是什么？答：主存儲器的基本組成：貯存信息的存儲體。一般是一個全體基本存儲單元按照一定規(guī)則排列起來的存儲陣列。存儲體是存儲器的核心。信息的尋址機構(gòu)，即讀出和寫入信息的地址選擇機構(gòu)。這包括：地址寄存器MAR)和地址譯碼器。地址

21、譯碼器完成地址譯碼，地址寄存器具有地址緩沖功能。存儲器數(shù)據(jù)寄存器MDR。在數(shù)據(jù)傳送中可以起數(shù)據(jù)緩沖作用。寫入信息所需的能源，即寫入線路、寫驅(qū)動器等。讀出所需的能源和讀出放大器，即讀出線路、讀驅(qū)動器和讀出放大器。存儲器控制部件。包括主存時序線路、時鐘脈沖線路、讀邏輯控制線路，寫或重寫邏輯控制線路以及動態(tài)存儲器的定時刷新線路等，這些線路總稱為存儲器控制部件。17、靜態(tài)MOS存儲元、動態(tài)MOS存儲元各有什么特點？答：在MOS半導體存儲器中，根據(jù)存儲信息機構(gòu)的原理不同，又分為靜態(tài)MOS存儲器(SRAM)和動態(tài)MOS存儲器(DRAM),前者利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來保存信息，只要不斷電，信息不會丟失，后者利用M

22、OS電容存儲電荷來保存信息，使用時需不斷給電容充電才能使信息保持。18、什么是刷新？為什么要刷新？有哪幾種常用的刷新方式？答:對動態(tài)存儲器要每隔一定時間(通常是2ms)給全部基本存儲元的存儲電容補充一次電荷，稱為RAM的刷新，2ms是刷新間隔時間。由于存放信息的電荷會有泄漏，動態(tài)存儲器的電荷不能象靜態(tài)存儲器電路那樣，由電源經(jīng)負載管源源不斷地補充，時間一長，就會丟失信息，所以必須刷新。常用的刷新方式有兩種：集中式刷新、分布式刷新。19、簡要說明提高存儲器速度有哪些措施？答：高速緩沖存儲器、多體交叉存儲器。20、Cache有哪些特點？答:Cache具有如下特點：位于CPU與主存之間，是存儲器層次結(jié)

23、構(gòu)中級別最高的一級。容量比主存小，目前一般有數(shù)KB到數(shù)MB。速度一般比主存快510倍，通常由存儲速度高的雙極型三極管或SRAM組成。其容量是主存的部分副本?？捎脕泶娣胖噶?，也可用來存放數(shù)據(jù)?？齑娴墓δ苋坑捎布崿F(xiàn)，并對程序員透明。21、如何區(qū)別存儲器和寄存器？兩者是一回事的說法對嗎？答：存儲器和寄存器不是一回事。存儲器在CPU的外邊，專門用來存放程序和數(shù)據(jù)，訪問存儲器的速度較慢。寄存器屬于CPU的一部分，訪問寄存器的速度很快。22、存儲器的主要功能是什么？為什么要把存儲系統(tǒng)分成若干個不同層次？主要有哪些層次？答：存儲器的主要功能是用來保存程序和數(shù)據(jù)。存儲系統(tǒng)是由幾個容量、速度和價格各不相同的

24、存儲器用硬件、軟件以及硬件與軟件相結(jié)合的方法連接起來的系統(tǒng)。把存儲系統(tǒng)分成若干個不同層次的目的是為了解決存儲容量、存取速度和價格之間的矛盾。由高速緩沖存儲器、主存儲器和輔助存儲器構(gòu)成的三級存儲系統(tǒng)可以分為兩個層次，其中高速緩沖和主存間稱為Cache-主存存儲層次(Cache存儲系統(tǒng))；主存和輔存間稱為主存-輔存存儲層次(虛擬存儲系統(tǒng))。23、說明存儲周期和存取時間的區(qū)別。答：存取周期是指主存進行一次完整的讀寫操作所需的全部時間，即連續(xù)兩次訪問存儲器操作之間所需要的最短時間。存取時間是指從啟動一次存儲器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時間。存取周期一定大于存取時間。24、指令格式設(shè)計的準則有哪些？答：一

25、臺計算機選擇怎樣的指令格式，涉及多方面因素。一般要求指令的字長要短一些，以得到時間和空間上的優(yōu)勢。但指令也必須有足夠的長度以利于增加信息量。再者，指令字長一般應(yīng)是機器字符長度的整數(shù)倍以便存儲系統(tǒng)的管理。另外，指令格式的設(shè)計還與如何選定指令中操作數(shù)地址的位數(shù)有關(guān)。25、指令是靈活多變的，體現(xiàn)在哪些方面？答：指令是靈活多變的，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：指令格式多樣；尋址方式豐富；指令類型多種；操作碼位數(shù)可隨地址碼個數(shù)變化而變化（擴展操作碼方式）；指令長度可變等。26、試比較基址尋址和變址尋址的異同點。答：基址尋址方式和變址尋址方式，在形式上是類似的。但用戶可使用變址尋址方式編寫程序，而基址尋址方式中

26、對于基址寄存器，用戶程序無權(quán)操作和修改，由系統(tǒng)軟件管理控制程序使用特權(quán)指令來管理的。再者基址尋址方式主要用以解決程序在存儲器中的定位和擴大尋址空間等問題。27、堆棧是什么？它有什么特點？功能有哪些？答：（1）堆棧的概念是若干個存儲單元（或寄存器）的有序集合，它順序地存放一組元素。數(shù)據(jù)的存取都只能在棧頂單元內(nèi)進行，即數(shù)據(jù)的進棧與出棧都只能經(jīng)過棧頂單元這個“出入口”。堆棧中的數(shù)據(jù)釆用“先進后出”或“后進先出”的存取工作方式。（2）堆棧結(jié)構(gòu)在計算機中的作用具有堆棧結(jié)構(gòu)的機器使用零地址指令，這不僅合指令長度短，指令結(jié)構(gòu)簡單，機器硬件簡化。實現(xiàn)程序調(diào)用，子程序嵌套調(diào)用和遞歸調(diào)用。對于“中斷”技術(shù)，堆棧更

27、是不可缺少的，保存“斷點”和“現(xiàn)場”。（3）堆棧的操作設(shè)數(shù)據(jù)進棧方向為從高地址向低地址發(fā)展，當向堆棧壓入數(shù)據(jù)時，SP的內(nèi)容先自動遞減而指向一個新的空棧頂單元，再把數(shù)據(jù)寫入此棧頂單元；當數(shù)據(jù)彈出堆棧時，立即讀出SP所指向的棧頂單元內(nèi)容，再把SP內(nèi)容自動遞增而指向新的棧頂位置。即PUSHX；（SP）-1tSP（X）t（SP）POPX；（SP）PX（SP）+1tSP28、指令長度和機器字長有什么關(guān)系？半字長指令、單字長指令、雙字長指令分別表示什么？答：指令長度與機器字長沒有固定關(guān)系，指令長度可以等于機器字長，也可以大于或小于機器字長。通常，把指令長度等于機器字長的指令稱為單字長指令；指令長度等于半個

28、機器字長的指令稱為半字長指令；指令長度等于兩個機器字長的指令稱為雙字長指令。29、計算機進行程序控制工作的基本原理是怎樣的？答：程序控制原理：（1）編程；（2）送MM（通過輸入設(shè)備）；（3）機器工作時，是按一定的序列逐條取出指令，分析指令，執(zhí)行指令，并自動轉(zhuǎn)到下一條指令執(zhí)行，直到程序規(guī)定的任務(wù)完成；（4）程序控制由控制器承擔，程序存儲由存儲器完成。30、控制器的基本功能是什么？基本組成部件包括哪些？答：控制器的基本功能就是負責指令的讀出，進行識別和解釋，并指揮協(xié)調(diào)各功能部件執(zhí)行指令?？刂破鞯幕窘Y(jié)構(gòu)包括：指令部件、時序部件、微操作控制線路、中斷控制邏輯。31、微程序控制的基本思想是什么？答：微

29、程序控制技術(shù)在現(xiàn)今計算機設(shè)計中得到廣泛的釆用，其實質(zhì)是用程序設(shè)計的思想方法來組織操作控制邏輯。32、說明機器指令和微指令的關(guān)系。答：抽象級別不同。機器指令是由一組二進制代碼組成的。微指令是具有微地址的控制字。一系列微指令的有序集合構(gòu)成微程序。在微程序控制邏輯法中，機器指令由微程序?qū)崿F(xiàn)。格式不同。機器指令包括操作碼和操作數(shù)地址碼字段，微指令根據(jù)編譯法的不同有多種情況，一般包括微操作信息和下地址字段。33、控制器有哪幾種控制方式？各自有什么特點？答：控制器的控制方式可以分為3種：同步控制方式、異步控制方式和聯(lián)合控制方式。同步控制控制方式的各項操作都由統(tǒng)一的時序信號控制，在每個機器周期中產(chǎn)生統(tǒng)一數(shù)目

30、的節(jié)拍電位和工作脈沖。這種控制方式設(shè)計簡單，容易實現(xiàn)；但是對于許多簡單指令來說會有較多的空閑時間，造成較大數(shù)量的時間浪費，從而影響了指令的執(zhí)行速度。異步控制方式的各項操作不釆用統(tǒng)一的時序信號控制，而根據(jù)指令或部件的具體情況決定，需要多少時間，就占用多少時間。異步控制方式?jīng)]有時間上的浪費，因而提高了機器的效率，但是控制比較復雜。聯(lián)合控制方式是同步控制和異步控制相結(jié)合34、指令和數(shù)據(jù)都存放在主存，如何識別從主存儲器中取出的是指令還是數(shù)據(jù)？答：指令和數(shù)據(jù)都存放在主存，它們都以二進制代碼形式出現(xiàn)，區(qū)分的方法為：（1）取指令或數(shù)據(jù)時所處的機器周期不同：取指周期取出的是指令；分析、取數(shù)或執(zhí)行周期取出的是數(shù)

31、據(jù)。（2）取指令或數(shù)據(jù)時地址的來源不同：指令地址來源于程序計算器；數(shù)據(jù)地址來源于地址形成部件。35、什么是微指令和微操作？微程序和機器指令有何關(guān)系？微程序和程序之間有何關(guān)系？答：微指令是控制計算機各部件完成某個基本微操作的命令。微操作是指計算機中最基本的、不可再分解的操作。微指令和微操作是一一對應(yīng)的，微指令是微操作的控制信號，微操作是微指令的操作過程。微指令是若干個微命令的集合。微程序是機器指令的實時解釋器，每一條機器指令都對應(yīng)一個微程序。微程序和程序是兩個不同的概念。微程序是由微指令組成的，用于描述機器指令，實際上是機器指令的實時解釋器，微程序是由計算機的設(shè)計者事先編制好并存放在控制存儲器中

32、的，一般不提供給用戶；程序是由機器指令組成的，由程序員事先編制好并存放在主存放器中。36、比較水平微指令和垂直微指令的優(yōu)缺點。答：（1）水平型微指令并行操作能力強、效率高并且靈活性強，而垂直型微指令則較差。2）水平型微指令執(zhí)行一條指令的時間短，垂直型微指令執(zhí)行時間長。3）由水平型微指令解釋指令的微程序，因而具有微指令字比較長，但微程序短的特點，而垂直型微指令則正好相反。（4）水平型微指令用戶難以掌握，而垂直型微指令與指令相似，相對來說比較容易。37、比較單總線、雙總線和多總線結(jié)構(gòu)的性能特點。答：在單總線結(jié)構(gòu)中，要求連接到總線上的邏輯部件必須高速運行，以便在某些設(shè)備需要使用總線時，能迅速獲得總線

33、控制權(quán)；而當不再使用總線時，能迅速放棄總線控制權(quán)。否則，由于一條總線由多種功能部件共用，可能導致很大的時間延遲。在雙總線結(jié)構(gòu)中，存在2種總線：存儲總線，用于CPU與主存儲器的信息交換；I/O總線，用于外設(shè)與主機的信息交換。在雙總線結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，為了使高速外設(shè)（如磁盤機）能高速度地與主存儲器進行數(shù)據(jù)交換，在高速外設(shè)與主存儲器之間可以增設(shè)直接存儲器訪問（DMA:DirectMemoryAccess）方式的高速I/O總線（DMA總線），從而形成多總線結(jié)構(gòu)38、什么叫總線周期、時鐘周期、指令周期？它們之間一般有什么關(guān)系？答：時鐘周期是系統(tǒng)工作的最小時間單位，它由計算機主頻決定；總線周期指總線上兩個設(shè)

34、備進行一次信息傳輸所需要的時間(如CPU對存儲器或I/O端口進行一次讀/寫操作所需的時間)；指令周期指CPU執(zhí)行一條指令所需要的時間。三者之間的關(guān)系是：時鐘周期是基本動作單位；一個總線周期通常由n個時鐘周期組成；而一個指令周期中可能包含有一個或幾個總線周期，也可能一個總線周期都沒有，這取決于該指令的功能。39、說明總線結(jié)構(gòu)對計算機系統(tǒng)性能的影響。答：主要影響有以下三方面：最大存儲容量單總線系統(tǒng)中，最大內(nèi)存容量必須小于由計算機字長所決定的可能地址總線。雙總線系統(tǒng)中，存儲容量不會受到外圍設(shè)備數(shù)量的影響指令系統(tǒng)雙總線系統(tǒng)，必須有專門的I/O指令系統(tǒng)單總線系統(tǒng)，訪問內(nèi)存和I/O使用相同指令(3)吞吐量

35、總線數(shù)量越多，吞吐能力越大40、接口電路在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的作用是什么？答：外設(shè)接口(或叫作I/O接口)是主機和外設(shè)(控制器)之間的實體部件，是實現(xiàn)主機與外設(shè)之間信息交換所必不可少的硬件支持。41、接口電路應(yīng)具備哪些基本功能？答：接口電路應(yīng)具有的基本的功能：(1)數(shù)據(jù)的暫存與緩沖；(2)保存設(shè)備的工作狀態(tài)；(3)信息交換方式的控制；(4)通信聯(lián)絡(luò)控制；(5)外設(shè)的識別；(6)數(shù)據(jù)格式的變換控制。42、外部設(shè)備在系統(tǒng)中如何編址，如何與主機連接？答：通常根據(jù)與存儲器地址的關(guān)系，有兩種編址方式。統(tǒng)一編址：指外設(shè)接口中的I/O寄存器和主存單元一樣看待，將它們和主存單元組合在一起編排地址；或者說，將主存的一部

36、分地址空間用作I/O地址空間。這樣就可以用訪問主存的指令去訪問外設(shè)的某個寄存器，因而也就不需要專門的/O指令，可以簡化CPU的設(shè)計。單獨編址：為了更清楚地區(qū)別I/O操作和存儲器操作，I/O地址通常與存儲地址分開獨立編址。這樣，在系統(tǒng)中就存在了另一種與存儲地址無關(guān)的I/O地址，CPU也必須具有專用于輸入輸出操作的I/O指令和控制邏輯。43、什么是I/O組織方式？有哪幾種I/O組織方式？各自的特點是什么？答：I/O組織是指計算機主機與外部設(shè)備之間的信息交換方式。計算機主機與外設(shè)之間的信息交換方式有5種：程序查詢式、中斷式、DMA式、通道式、外圍處理機方式。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的觀點看，前兩種方式是以CPU為

37、中心的控制，都需要CPU執(zhí)行程序來進行I/O數(shù)據(jù)傳送，而DMA式和通道式這兩種方式是以主存貯器為中心的控制，數(shù)據(jù)可以在主存和外設(shè)之間直接傳送。對于最后一種方式，則是用微型或小型計算機進行輸入和輸出控制。程序查詢和程序中斷方式適用于數(shù)據(jù)傳輸率比較低的外設(shè)，而DMA、通道和外圍處理機使用于數(shù)據(jù)傳輸率比較高的外設(shè)。程序查詢式控制簡單，但系統(tǒng)效率很低；中斷式通過服務(wù)程序完成數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)了主機與外設(shè)的并行性；DMA式通過硬件實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳送，速度快，但只能控制同一類外設(shè)；通道式釆用執(zhí)行通道程序?qū)崿F(xiàn)對不同類型設(shè)備的控制和管理，并行性進一步提高；外圍處理機方式具有更大的靈活性和并行性。44、查詢方式和中斷方

38、式的主要異同點是什么？答：兩種方式都是以CPU為中心的控制方式，都需要CPU執(zhí)行程序來進行I/O數(shù)據(jù)傳送。程序查詢式控制簡單，但系統(tǒng)效率很低，無法實現(xiàn)并行操作；中斷式通過服務(wù)程序完成數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)了主機與外設(shè)的并行性。45、什么是中斷？中斷技術(shù)給計算機系統(tǒng)帶來了什么作用？答：中斷是指這樣一個過程：當計算機執(zhí)行正常程序時，系統(tǒng)中出現(xiàn)某些異常情況或特殊請求，CPU暫停它正在執(zhí)行的程序，而轉(zhuǎn)去處理所發(fā)生的事件；CPU處理完畢后，自動返回到原來被中斷了的程序繼續(xù)運行。中斷的作用：1）主機與外部設(shè)備并行工作；（2）實現(xiàn)實時處理；（3）硬件故障處理；（4）實現(xiàn)多道程序和分時操作。46、中斷系統(tǒng)為什么要進行

39、中斷判優(yōu)？何時進行中斷判優(yōu)？如何進行判優(yōu)？答：（1）中斷優(yōu)先級有兩個方面的含義：（A）是中斷請求與CPU現(xiàn)行程序優(yōu)先級的問題；（B）另一含義是各中斷源之間，誰更迫切的問題。（2）方法：（A）軟件；（B）硬件：為了得到較高的效率，一般釆用硬件判優(yōu)方法。判優(yōu)邏輯隨著判優(yōu)方案的不同可有不同的結(jié)構(gòu)，其組成部分既可能在設(shè)備接口之中，也可能在CPU內(nèi)部，也可能這兩部分都有。其作用是決定CPU的響應(yīng)并且找出最高優(yōu)先請求者，如果確定接收這個請求的話，就由CPU發(fā)出中斷響應(yīng)信號INTA（C）軟硬件結(jié)合。中斷判優(yōu)發(fā)生在中斷過程的第二步，中斷請求之后，中斷響應(yīng)之前。47、外部設(shè)備有哪些主要功能？可以分為哪些大類？各

40、類中有哪些典型設(shè)備？答：外部設(shè)備的主要功能有數(shù)據(jù)的輸入、輸出、成批存儲以及對信息的加工處理等。外部設(shè)備可以分為五大類：輸入輸出設(shè)備、輔助存儲器、終端設(shè)備、過程控制設(shè)備和脫機設(shè)備。其典型設(shè)備有鍵盤、打印機、磁盤、智能終端、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和鍵盤軟盤數(shù)據(jù)站等。48、磁表面存儲器的特點有哪些？答：磁表面存儲器有如下顯著的特點：（1）存儲密度高，記錄容量大，每位價格低；（2）記錄介質(zhì)可以重復使用；（3）記錄信息可長時間保存而不致丟失；（4）非破壞性讀出，讀出時不需再生信息；（5）存取速度較低，機械結(jié)構(gòu)復雜，對工作環(huán)境要求較嚴。48計算機系統(tǒng)中釆用總線結(jié)構(gòu)有何優(yōu)點？.1.便于故障診斷與維修；便于模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)

41、計；簡化系統(tǒng)設(shè)計；便于系統(tǒng)擴展與升級，便于生產(chǎn)各種兼容的軟硬件。49、中斷處理過程包括哪些操作步驟？設(shè)備發(fā)出中斷請求INTR當一條指令執(zhí)行結(jié)束時CPU響應(yīng)中斷CPU關(guān)中斷，不再響應(yīng)其它中斷請求保存程序斷點PC值硬件識別中斷源（轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)程序入口地址）用軟件方法保存CPU現(xiàn)場為提出中斷請求的設(shè)備服務(wù)恢復CPU現(xiàn)場CPU開中斷，以便其他設(shè)備中斷請求三解答題1異步通信與同步通信的主要區(qū)別是什么，說明通信雙方如何聯(lián)絡(luò)。（4分答：同步通信和異步通信的主要區(qū)別是前者有公共時鐘，總線上的所有設(shè)備按統(tǒng)一的時序，統(tǒng)一的傳輸周期進行信息傳輸，通信雙方按約定好的時序聯(lián)絡(luò)。后者沒有公共時鐘，沒有固定的傳輸周期，釆用應(yīng)答方式通信，具體的聯(lián)絡(luò)方式有不互鎖、半互鎖和全互鎖三種。不互鎖方式通信雙方?jīng)]有相互制約關(guān)系；半互鎖方式通信雙方有簡單的制約關(guān)系；全互鎖方式通信雙方有完全的制約關(guān)系。其中全互鎖通信可靠性最高為什么外圍設(shè)備要通過接口與CPU相連？接口有哪些功能？（6分答：外圍設(shè)備要通過接口與CPU相連的原因主要有:一臺機器通常配有多臺外設(shè)，它們各自有其設(shè)備號(地址)，通過接口