計(jì)算機(jī)組成原理簡(jiǎn)答題及答案

1說(shuō)明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可分為：微程序機(jī)器級(jí)，一般機(jī)器級(jí)（或稱機(jī)器語(yǔ)言級(jí)），操作系統(tǒng)級(jí)，匯編語(yǔ)言級(jí)，高級(jí)語(yǔ)言級(jí)。3請(qǐng)說(shuō)明SRAM的組成結(jié)構(gòu)，與SRAM相比，DRAM在電路組成上有什么不同之處？SRAM存儲(chǔ)器由存儲(chǔ)體、讀寫(xiě)電路、地址譯碼電路、控制電路組成，DRAM還需要有動(dòng)態(tài)刷新電路。4請(qǐng)說(shuō)明程序查詢方式與中斷方式各自的特點(diǎn)。程序查詢方式，數(shù)據(jù)在CPU和外圍設(shè)備之間的傳送完全靠計(jì)算機(jī)程序控制，優(yōu)點(diǎn)是硬件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是CPU效率低，中斷方式是外圍設(shè)備用來(lái)“主動(dòng)”通知CPU，準(zhǔn)備輸入輸出的一種方法，它節(jié)省了CPU時(shí)間，但硬件結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜一些。5指令和數(shù)據(jù)均存放在內(nèi)存中，計(jì)算機(jī)如何從時(shí)間和空間上區(qū)分它們是指令還是數(shù)據(jù)。時(shí)間上講，取指令事件發(fā)生在“取指周期”，取數(shù)據(jù)事件發(fā)生在“執(zhí)行周期”。從空間上講，從內(nèi)存讀出的指令流流向控制器（指令寄存器）。從內(nèi)存讀出的數(shù)據(jù)流流向運(yùn)算器（通用寄存器）。6什么是指令周期？什么是機(jī)器周期？什么是時(shí)鐘周期？三者之間的關(guān)系如何？指令周期是完成一條指令所需的時(shí)間。包括取指令、分析指令和執(zhí)行指令所需的全部時(shí)間。機(jī)器周期也稱為CPU周期，是指被確定為指令執(zhí)行過(guò)程中的歸一化基準(zhǔn)時(shí)間，通常等于取指時(shí)間（或訪存時(shí)間）。時(shí)鐘周期是時(shí)鐘頻率的倒數(shù)，也可稱為節(jié)拍脈沖或T周期，是處理操作的最基本單位。一個(gè)指令周期由若干個(gè)機(jī)器周期組成，每個(gè)機(jī)器周期又由若干個(gè)時(shí)鐘周期組成。7簡(jiǎn)要描述外設(shè)進(jìn)行DMA操作的過(guò)程及DMA方式的主要優(yōu)點(diǎn)。(1)外設(shè)發(fā)出DMA請(qǐng)求；（2）CPU響應(yīng)請(qǐng)求，DMA控制器從CPU接管總線的控制；（3）由DMA控制器執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送操作；（4）向CPU報(bào)告DMA操作結(jié)束。主要優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)速度快8在寄存器—寄存器型，寄存器—存儲(chǔ)器型和存儲(chǔ)器—存儲(chǔ)器型三類指令中，哪類指令的執(zhí)行時(shí)間最長(zhǎng)？哪類指令的執(zhí)行時(shí)間最短？為什么？寄存器-寄存器型執(zhí)行速度最快,存儲(chǔ)器-存儲(chǔ)器型執(zhí)行速度最慢。因?yàn)榍罢卟僮鲾?shù)在寄存器中，后者操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，而訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器所需的時(shí)間一般比訪問(wèn)一次寄存器所需時(shí)間長(zhǎng)。9說(shuō)明計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢工作原理。計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式工作原理：總線上的任一設(shè)備要求使用總線時(shí)，通過(guò)BR線發(fā)出總線請(qǐng)求。總線控制器接到請(qǐng)求信號(hào)以后，在BS線為“0”的情況下讓計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值通過(guò)一組地址線發(fā)向各設(shè)備。每個(gè)設(shè)備接口都有一個(gè)設(shè)備地址判別電路，當(dāng)?shù)刂肪€上的計(jì)數(shù)值與請(qǐng)求總線的設(shè)備相一致時(shí)，該設(shè)備置“1”BS線，獲得總線使用權(quán)，此時(shí)中止計(jì)數(shù)查詢。10什么是刷新存儲(chǔ)器？其存儲(chǔ)容量與什么因素有關(guān)？為了不斷提供刷新圖像的信號(hào)，必須把一幀圖像信息存儲(chǔ)在刷新存儲(chǔ)器，也叫視頻存儲(chǔ)器。其存儲(chǔ)容量由圖像灰度級(jí)決定。分辨率越高，灰度級(jí)越多，刷新存儲(chǔ)器容量越大11外圍設(shè)備的I/O控制方式分哪幾類？各具什么特點(diǎn)？外圍設(shè)備的I/O控制方式分類及特點(diǎn)：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(jiǎn)單程序中斷方式：一般適用于隨機(jī)出現(xiàn)的服務(wù)，且一旦提出要求應(yīng)立即進(jìn)行，節(jié)省了CPU的時(shí)間，但硬件結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜一些。直接內(nèi)存訪問(wèn)（DMA）方式：數(shù)據(jù)傳輸速度很高，傳輸速率僅受內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)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(chǎng)合。通道方式：可以實(shí)現(xiàn)對(duì)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。外圍處理機(jī)方式：通道方式的進(jìn)一步發(fā)展，基本上獨(dú)立于主機(jī)工作，結(jié)果更接近一般處理機(jī)。13簡(jiǎn)述CPU的主要功能。CPU主要有以下四方面的功能：指令控制：程序的順序控制，稱為指令控制。操作控制：CPU管理并產(chǎn)生由內(nèi)存取出的每條指令的操作信號(hào)，把各種操作信號(hào)送往相應(yīng)部件，從而控制這些部件按指令的要求進(jìn)行動(dòng)作。時(shí)間控制：對(duì)各種操作實(shí)施時(shí)間上的控制，稱為時(shí)間控制。數(shù)據(jù)加工：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算處理，完成數(shù)據(jù)的加工處理。14集中式仲裁有幾種方式？特點(diǎn)--三種方式：鏈?zhǔn)讲樵兎绞剑?距離仲裁器最近的設(shè)備優(yōu)先級(jí)最高。)計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式，（優(yōu)先級(jí)均等而且可以用程序改變。）獨(dú)立請(qǐng)求方式（響應(yīng)時(shí)間快）何謂分布式仲裁方式？分布式仲裁是以優(yōu)先級(jí)仲裁策略為基礎(chǔ)的仲裁方式。它不需要中央仲裁器，每個(gè)潛在的主方功能模塊都有自己的仲裁號(hào)和仲裁器。當(dāng)它們有總線請(qǐng)求時(shí)，把它們唯一的仲裁號(hào)發(fā)送到共享的仲裁總線上，每個(gè)仲裁器將仲裁總線上得到的號(hào)與自己的號(hào)進(jìn)行比較。如果仲裁總線上的號(hào)大，則它的總線請(qǐng)求不予響應(yīng)，并撤銷它的仲裁號(hào)。最后，獲勝者的仲裁號(hào)保留在仲裁總線上15什么是存儲(chǔ)保護(hù)？通常采用什么方法？當(dāng)多個(gè)用戶共享主存時(shí)，為使系統(tǒng)能正常工作，應(yīng)防止由于一個(gè)用戶程序出錯(cuò)而破壞其它用戶的程序和系統(tǒng)軟件，還要防止一個(gè)用戶程序不合法的訪問(wèn)不是分給它的主存區(qū)域。為此，系統(tǒng)提供存儲(chǔ)保護(hù)。通常采用的方法是：存儲(chǔ)區(qū)域保護(hù)和訪問(wèn)方式保護(hù).16什么是RISC？RISC指令系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？RISC是精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，它有以下特點(diǎn)：選取使用頻率最高的一些簡(jiǎn)單指令，以及很有用但不復(fù)雜的指令。指令長(zhǎng)度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少。只有取數(shù)/存數(shù)指令訪問(wèn)存儲(chǔ)器，其余指令的操作都在寄存器之間進(jìn)行。大部分指令在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成。CPU中通用寄存器數(shù)量相當(dāng)多。以硬布線控制為主，不用或少用微指令碼控制。一般用高級(jí)語(yǔ)言編程，特別重視編譯優(yōu)化工作，以減少程序執(zhí)行時(shí)間.17什么是閃速存儲(chǔ)器？它有哪些特點(diǎn)？閃速存儲(chǔ)器是高密度、非易失性的讀/寫(xiě)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。從原理上看，它屬于ROM型存儲(chǔ)器，但是它又可隨機(jī)改寫(xiě)信息；從功能上看，它又相當(dāng)于RAM，所以傳統(tǒng)ROM與RAM的定義和劃分已失去意義。因而它是一種全新的存儲(chǔ)器技術(shù)。閃速存儲(chǔ)器的特點(diǎn)：（1）固有的非易失性，（2）廉價(jià)的高密度，（3）可直接執(zhí)行，（4）固態(tài)性能.18說(shuō)明總線結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的影響。（1）最大存儲(chǔ)容量單總線系統(tǒng)中，最大內(nèi)存容量必須小于由計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)所決定的可能的地址總線。雙總線系統(tǒng)中，存儲(chǔ)容量不會(huì)受到外圍設(shè)備數(shù)量的影響（2）指令系統(tǒng)雙總線系統(tǒng)，必須有專門(mén)的I/O指令系統(tǒng)單總線系統(tǒng)，訪問(wèn)內(nèi)存和I/O使用相同指令（3）吞吐量總線數(shù)量越多，吞吐能力越大19什么是CISC？CISC指令系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？CISC是復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的英文縮寫(xiě)。其特點(diǎn)是：1指令系統(tǒng)復(fù)雜龐大，指令數(shù)目一般多達(dá)2、3百條。2尋址方式多3指令格式多4指令字長(zhǎng)不固定5可訪存指令不加限制6各種指令使用頻率相差很大7各種指令執(zhí)行時(shí)間相差很大8大多數(shù)采用微程序控制器19指令和數(shù)據(jù)均存放在內(nèi)存中，CPU如何從時(shí)間和空間上區(qū)分它們是指令還是數(shù)據(jù)？從時(shí)間上講,取指令事件發(fā)生在“取指周期”，取數(shù)據(jù)事件發(fā)生在“執(zhí)行周期”。從空間上講，從內(nèi)存讀出指令流流向控制器（指令寄存器）。從內(nèi)存讀出數(shù)據(jù)流流向運(yùn)算器（通用寄存器）20主存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)有哪些？含義是什么？存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)主要是存儲(chǔ)容量.存儲(chǔ)時(shí)間、存儲(chǔ)周期和存儲(chǔ)器帶寬。在一個(gè)存儲(chǔ)器中可以容納的存儲(chǔ)單元總數(shù)通常稱為該存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。存取時(shí)間又稱存儲(chǔ)訪問(wèn)時(shí)間，是指從啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時(shí)間。存儲(chǔ)周期是指連續(xù)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器操作（如連續(xù)兩次讀操作）所需間隔的最小時(shí)間。存儲(chǔ)器帶寬是指存儲(chǔ)器在單位時(shí)間中的數(shù)據(jù)傳輸速率21在計(jì)算機(jī)中，CPU管理外圍設(shè)備有幾種方式？CPU管理外圍設(shè)備有五種方式：（1）程序查詢方式（2）程序中斷方式（3）直接內(nèi)存訪問(wèn)（DMA）方式（4）通道方式（5）外圍處理機(jī)方式-22簡(jiǎn)要說(shuō)明通用I/O標(biāo)準(zhǔn)接口SCSI的性能特點(diǎn)。1）SCSI接口總線有8條數(shù)據(jù)線、1條奇偶校驗(yàn)線、9條控制線組成。使用50芯電纜，規(guī)定了兩種電氣條件：?jiǎn)味蓑?qū)動(dòng)和差分驅(qū)動(dòng)。（2）總線時(shí)鐘頻率高。（3）SCSI接口總線以菊花鏈形式最多可接8臺(tái)設(shè)備。（4）每個(gè)SCSI設(shè)備有自己唯一的設(shè)備號(hào)ID=0—7。ID=7的設(shè)備有最高優(yōu)先權(quán)，ID=0的設(shè)備優(yōu)先權(quán)最低。采用分布式總線仲裁策略。（5）SCSI設(shè)備是指連接在SCSI總線上的智能設(shè)備，即除主適配器HBA外，其他SCSI設(shè)備實(shí)際是外設(shè)的適配器或控制器。（6）SCSI設(shè)備是智能設(shè)備，對(duì)SCSI總線以至主機(jī)屏蔽了實(shí)際外設(shè)的固有物理屬性，設(shè)備間可用一套標(biāo)準(zhǔn)命令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。(7)SCSI設(shè)備間是一種對(duì)等關(guān)系，而不是主從關(guān)系。23舉出CPU中6個(gè)主要寄存器的名稱及功能。CPU有以下寄存器：-1-指令寄存器（IR）：用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。-2-程序計(jì)數(shù)器（PC）：用來(lái)確定下一條指令的地址。-3-地址寄存器（AR）：用來(lái)保存當(dāng)前CPU所訪問(wèn)的內(nèi)存單元的地址。-4-緩沖寄存器（DR）：<1>作為CPU和內(nèi)存、外部設(shè)備之間信息傳送的中轉(zhuǎn)站。<2>補(bǔ)償CPU和內(nèi)存、外圍設(shè)備之間在操作速度上的差別。<3>在單累加器結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器中，緩沖寄存器還可兼作為操作數(shù)寄存器。-5-通用寄存器（AC）：當(dāng)運(yùn)算器的算術(shù)邏輯單元（ALU）執(zhí)行全部算術(shù)和邏輯運(yùn)算時(shí)，為ALU提供一個(gè)工作區(qū)。-6-狀態(tài)條件寄存器：保存由算術(shù)指令和邏輯指令運(yùn)行或測(cè)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和系統(tǒng)能及時(shí)了解機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)和程序運(yùn)行狀態(tài)。24.何謂“總線仲裁”？一般采用何種策略進(jìn)行仲裁，簡(jiǎn)要說(shuō)明它們的應(yīng)用環(huán)境。連接到總線上的功能模塊有主動(dòng)和被動(dòng)兩種形態(tài)。主方可以啟動(dòng)一個(gè)總線周期，而從方只能響應(yīng)主方的請(qǐng)求。每次總線操作，只能有一個(gè)主方占用總線控制權(quán)，但同一時(shí)間里可以有一個(gè)或多個(gè)從方。除CPU模塊外，I/O功能模塊也可以提出總線請(qǐng)求。為了解決多個(gè)主設(shè)備同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)總線控制權(quán)，必須具有總線仲裁部件，以某種方式選擇其中一個(gè)主設(shè)備作為總線的下一次主方。一般來(lái)說(shuō)，采用優(yōu)先級(jí)或公平策略進(jìn)行仲裁。在多處理器系統(tǒng)中對(duì)CPU模塊的總線請(qǐng)求采用公平原則處理，而對(duì)I/O模塊的總線請(qǐng)求采用優(yōu)先級(jí)策略。25何謂CRT的顯示分辨率、灰度級(jí)？分辨率是指顯示器所能表示的像素個(gè)數(shù)。像素越密，分辨率越高，圖像越清晰。分辨率取決于顯像管熒光粉的粒度、熒光屏的尺寸和CRT電子束的聚焦能力。同時(shí)刷新存儲(chǔ)器要有與顯示像素?cái)?shù)相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間，用來(lái)存儲(chǔ)每個(gè)像素的信息。灰度級(jí)是指黑白顯示器中所顯示的像素點(diǎn)的亮暗差別，在彩色顯示器中則表現(xiàn)為顏色的不同。灰度級(jí)越多，圖像層次越清楚逼真。1一個(gè)較完善的指令系統(tǒng)應(yīng)包括哪幾類？包括：數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算指令、程序控制指令、輸入輸出指令、堆棧指令、字符串指令、特權(quán)指令等。2什么是閃速存儲(chǔ)器？它有哪些特點(diǎn)？閃速存儲(chǔ)器是高密度、非易失性的讀/寫(xiě)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。從原理上看，它屬于ROM型存儲(chǔ)器，但是它又可隨機(jī)改寫(xiě)信息；從功能上看，它又相當(dāng)于RAM，所以傳統(tǒng)ROM與RAM的定義和劃分已失去意義。因而它是一種全新的存儲(chǔ)器技術(shù)。閃速存儲(chǔ)器的特點(diǎn)：（1）固有的非易失性（2）廉價(jià)的高密度（3）可直接執(zhí)行（4）固態(tài)性能3比較水平微指令與垂直微指令的優(yōu)缺點(diǎn)。（1）水平型微指令并行操作能力強(qiáng)、效率高、靈活性強(qiáng)，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(shí)間短，垂直型微指令執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)。（3）由水平型微指令解釋指令的微程序，具有微指令字比較長(zhǎng)，但微程序短的特點(diǎn)，而垂直型微指令正好相反。（4）水平型微指令用戶難以掌握，而垂直型微指令與指令比較相似，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易掌握4CPU響應(yīng)中斷應(yīng)具備哪些條件？在CPU內(nèi)部設(shè)置的中斷屏蔽觸發(fā)器必須是開(kāi)放的。外設(shè)有中斷請(qǐng)求時(shí)，中斷請(qǐng)求觸發(fā)器必須處于“1”狀態(tài)，保持中斷請(qǐng)求信號(hào)。外設(shè)（接口）中斷允許觸發(fā)器必須為“1”，這樣才能把外設(shè)中斷請(qǐng)求送至CPU。當(dāng)上述三個(gè)條件具備時(shí)，CPU在現(xiàn)行指令結(jié)束的最后一個(gè)狀態(tài)周期響應(yīng)中斷。1.DRAM存儲(chǔ)器采用何種方式刷新？有哪幾種常用的刷新方式？DRAM采用讀出方式進(jìn)行刷新。因?yàn)樽x出過(guò)程中恢復(fù)了存儲(chǔ)單元的MOS柵極電容電荷，并保持原單元的內(nèi)容，所以讀出過(guò)程就是再生過(guò)程。常用的刷新方式由三種：集中式、分散式、異步式2.什么叫指令？什么叫指令系統(tǒng)？指令就是要計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令一臺(tái)計(jì)算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合，稱為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。3.什么叫指令？什么叫微指令？二者有什么關(guān)系？指令，即指機(jī)器指令。每一條指令可以完成一個(gè)獨(dú)立的算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算操作。控制部件通過(guò)控制線向執(zhí)行部件發(fā)出各種控制命令，通常把這種控制命令叫做微命令，而一組實(shí)現(xiàn)一定操作功能的微命令的組合，構(gòu)成一條微指令。許多條微指令組成的序列構(gòu)成了微程序，微程序則完成對(duì)指令的解釋執(zhí)行。4.總線的一次信息傳送過(guò)程大致分哪幾個(gè)階段？分五個(gè)階段：請(qǐng)求總線、總線仲裁、尋址（目的地址）、信息傳送、狀態(tài)返回（或錯(cuò)誤報(bào)告）。5.比較選擇型DMA控制器與多路型DMA控制器？選擇型DMA控制器特別適合數(shù)據(jù)傳送率很高以至接近內(nèi)存存取速度的設(shè)備，而不適用慢速設(shè)備；而多路型DMA控制器卻適合于同時(shí)為多個(gè)慢速外設(shè)服務(wù)。選擇型DMA控制器在物理上可以連接多個(gè)設(shè)備，而邏輯上只允許接一個(gè)設(shè)備；而多路型不僅在物理上可連接多個(gè)外設(shè)，而且在邏輯上也允許這些外設(shè)同時(shí)工作。選擇型以數(shù)據(jù)塊方式傳送，多路型中各設(shè)備以字節(jié)交叉方式通過(guò)DMA控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。6一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的總線，大致分為哪幾類？同一部件如CPU內(nèi)部連接各寄存器及運(yùn)算部件之間的總線，稱為內(nèi)部總線。同一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各部件，如CPU、內(nèi)存、通道和各類I/O接口間互相連接的總線，稱為系統(tǒng)總線。7何謂通用串口I/O標(biāo)準(zhǔn)接口IEEE1394？簡(jiǎn)述其性能特點(diǎn)？IEEE1394是串行I/O標(biāo)準(zhǔn)接口。與SCSI并行I/O接口相比，它具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)傳送的實(shí)時(shí)性，具有更小的體積和連接的方便性。IEEE1394的一個(gè)重大特點(diǎn)是，各被連接的設(shè)備的關(guān)系是平等的，不用PC介入也能自成系統(tǒng)。因此IEEE1394已成為因特爾、微軟等公司聯(lián)手制定的PC98系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南的新標(biāo)準(zhǔn)。8簡(jiǎn)要說(shuō)明程序中斷接口中IM、IR、EI、RD、BS五個(gè)觸發(fā)器的作用。它們的作用是：中斷屏蔽觸發(fā)器（IM）：CPU是否受理中斷或批準(zhǔn)中斷的標(biāo)志。IM標(biāo)志為“0”時(shí)，CPU可受理外界中斷請(qǐng)求。中斷請(qǐng)求觸發(fā)器（IR）：暫存中斷請(qǐng)求線上由設(shè)備發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)。IR標(biāo)志為“1”時(shí)表示設(shè)備發(fā)出了中斷請(qǐng)求。允許中斷觸發(fā)