计算机组成原理

1、1. 冯 ?诺依曼计算机的特点是什么？解：冯 ?诺依曼计算机的特点是： 1计算机由运算器、控制器、存 储器、输入设备、 输出设备五大部件组成；指令和数据以同同等地位 存放于存储器内，并可以按地址访问；指令和数据均用二进制表示； 指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质， 地址码用来表示操作数在存储器中的位置； 指令在存储器中顺序存放， 通常自动顺序取出执行； 机器以运算器为 中心2、什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线的负载总线上的 部件都应具备什么特点？答：总线是连接多个部件的信息传输线， 是各部件共享的传输介质。 总线特点是某一时刻只能有一路信息在总线传输即分时使用

2、。 为减轻 总线负载总线上的部件应通过三态驱动电路与总线连通。3、总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类是单向的 还是双向的？答：总线分类按数据传送方式分为并行传输总线和串行传输总线。 按连接部件不同分为计算机总线，测控总线，网络通信总线。系统总 线是指CPU主存，1/0设备各大部件之间的信息传输线。系统总线 分为三类：地址总线，数据总线和控制总线。数据总线是是双向传输 与机器字长存储字长有关， 地址总线是单向传输， 与地址线的位数和 存储单元有关。4. 为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何特点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感?答：总线判优控制

3、解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题； 常见的集中式总线控制有三种：链式查询、计数器定时查询、独立请 求； 特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感；计数 器定时查询方式优先级设置较灵活， 对故障不敏感，连线及控制过程 较复杂；独立请求方式速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本 较咼。5. 什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。解：刷新：对DRAM定期进行的全部重写过程；刷新原因：因电容 泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期 刷新操作；常用的刷新方法有三种：集中式、分散式、异步式。集中 式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新，

4、存在CPU访存死时间。分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无 CPI访存死时间。异步式：是集中式和分散式的折衷。7什么是中断？设计中断系统需考虑哪些主要问题？答：在CPU运行过程中，由于内部或外部某个随机事件的发生，使 CPU暂停正在运行的程序，而转去执行处理引起中断事件的程序，完成 后返回原来的程序继续执行.这个过程称为中断】(1) 设立必要的中断源，确定它们提出的中断请求的方式.(2)根据 急迫程度的不同，规定好中断源的优先级别，以确定当几个中断源同 时请求时,处理机能有一个先后响应次序.(3)当处理机响应中断后， 需要把被中断程序的现场，断点保存起来，以便中断处理结束后能返 回

5、原程序.（4）中断服务程序设计.（5）恢复现场，返回原程序.8什么是中断隐指令？有哪些功能？答：在一周期中依靠硬件实现程序切换， 并不需要执行程序指令， 即不需要程序员编程序实现，所以称为中断隐指令操作。1）关中断；2）保存断点到堆栈；3）取得中服入口地址并且转入中服。27.试从下面七个方面比较程序查询、程序中断和DMA三种方式的综 合性能。解：比较如下：（1）程序查询、程序中断方式的数据传送主要依赖软件，DMA主要依赖硬件。（2）程序查询、程序中断传送数据的基本单位为字或字节，DMA为数据块。（3）程序查询方式传送时，CPU与 I/O设备串行工作；程序中断方式时，CPU与 I/O设备并行工作

6、，现行程序与I/O 传送串行进行；DMA 方式时，CPU与 I/O设备并行工作，现行程序与I/O传 送并行进行。（4）程序查询方式时，CPU主动查询I/O设备状态；程序中断及DMA方式时，CPU被动接受I/O中断请求或DMA 请求。（5）程序中断方式由于软件额外开销时间比较大，因此传输速度最慢；程序查询方式软件额外开销时间基本没有， 因此传输速度比 中断快；DMA 方式基本由硬件实现传送，因此速度最快；（6）程序查询接口硬件结构最简单，因此最经济； 程序中断接口硬件结构稍微复杂一些，因此较经济；DMA 控制器硬件结构最复杂，因此成本最高；（ 7）程序中断方式适用于中、低速设备的 I/O 交换；

7、 程序查询方式适用于中、低速实时处理过程；DMA 方式适用于高速设备的 I/O 交换30. 什么是多重中断？实现多重中断的必要条件是什么 ？解：多重中断是指：当CPL执行某个中断服务程序的过程中，发生了更高级、更 紧迫的事件，CPU暂停现行中断服务程序的执行，转去处理该事件的 中断，处理完返回现行中断服务程序继续执行的过程。实现多重中断的必要条件是：在现行中断服务期间，中断允许触发 器为 1，即开中断。32. 采用屏蔽技术的作用是什么？答：1在多重中断系统中，cpu响应中断后不希望有级别的其他中断请求的干扰，采用屏蔽技术可屏蔽本级和更低级的中断请求，使中 断处理可靠进行。2 改变中断处理的优先

8、级。3有选择的封锁部分中断请求，使程序控制更灵活。36.I/O 与主机交换信息有几种方式，各有何特点。答： I/O 与外设的信息交换方式主要有：程序查询方式（特点：简称为程控方式，它是主机与外设通信的 一个主要的方式， 但对于低速外设或者外设的一些随机通信请求， 程 控方式就会不断地查询，使CPU利用率降低，不能与外围设备并行地 工作。） 中断方式（特点：也称为程序中断方式，中断的前是外设准备好与主机的通信条件，例如需要及时地向主机传送一个数据并且该数据已经准备好了；或者执行完主机的某个任务，要求 主机再传送一个数据等等，就向主机提出中断请求。这就是中断 方式的处理思想，以提高了 CPU的利用

9、率。） DMA方式（特点：即直接存储器存取方式，是直接依靠 硬件在主存与 I/O 设备间传送数据的一种工作方式，在传送期间 不需要CPU参加传送操作。由于省去了 CPU取指令、取数和送数 操作，因此节省了 CPU大量的时间；而且主存与外设之间数据传 输速度并不比CPU参与传输慢，因此是一个非常好的数据成块传 送模式。）35.I/O 编址方式有几种各有何特点？答：程序直接控制方式 程序中断传送方式 直接存储器存取 （DMA） 方式 I/O 通道控制方式外围处理机方式18、比较RAM和ROM答：RAM是随机存取存储器，在程序的执行过程中既可读出又可写入。ROM是只读存储器，在程序执行过程中只能读出

10、信息，不能写入信息。19、比较静态RAM和动态RAM答：静态RAM和动态RAM都属随机存储器，即在程序的执行过程中既 可读出又可写入信息。但静态RAM靠触发器原理存储信息，只要电源 不掉电，信息就不丢失；动态RAM靠电容存储电荷原理存储信息，即 使电源不掉电，由于电容要放电，信息也会丢失，故需再生刷新。27、CPU中断周期前为何阶段，中断周期后为何阶段，中断周期完成 什么操作？答：CPU中断周期前为执行中断隐指令，中断周期后阶段执行返回指 令，中断周期完成执行中断服务程序。23、简述主存的读写过程。答：存储器的读出过程是：CPU先给出有效地址，然后给出片选（通 常受CPU访存信号控制）信号和读

11、命令，这样就可将被选中的存储单 元内的各位信息读至存储芯片的数据线上，完成了读操作。存储器的写入过程是：CPU先给出有效地址，然后给出片选（通常受CPU访存信号控制）信号和写命令，并将欲写入的信息送至 存储器的数据线上，这样，信息便可写入到被选中的存储单元 12、什么是指令字长，什么是存储字长，什么是机器字长？ 答：指令字长：一个指令字所占有的位数。存储字长：一个存储单 元可存储一串二进制代码 ,称这串二进制代码为一个存储字 , 这串二 进制代码的个数叫做存储字长。 机器字长： 计算机能直接处理的二进 制数据的位数，它决定了计算机的运算精度。99.关于CU的的几种控制方式？答：常见的控制方式有

12、同步控制，异 步控制，联合控制，人工控制四种。8. 微指令的操作控制有几种编码方式？各有何特点？哪一种控制速度最快？ 微指令编码方式有三种：直接编码方式、字段直接编码方式、字段间 接编码方式。 微指令的格式与微指令的编码格式有关， 通常分为水平 型微指令和垂直型微指令。 水平型微指令的特点一次能定义并执行多 个并行操作的微指令。 直接编码速度最快。 垂直型微指令特点是采用 类似机器指令操作码的方式， 在微指令中设置为操作码字段， 有微操 作码规定微指令的功能。两种格式的比较？水平型微指令比垂直型微指令并行操作能力强 . 效 率高,灵活性强 , 。水平型微指令并行操作能力强 . 效率高, 灵活性

13、强 , 垂直型微指令则较差 . 。由水平型微指令解释指令的微程序 , 具有微指 令字比较长 , 但微程序短的特点 . 垂直型微指令则相反 ,微指令字比较 短而微程序长 . 。水平型微指令与机器指令差别很大垂直型微指令与 机器指令比较相似。9 为实现多重中断，需有哪些硬件支持？1 中断请求触发器 2 中断屏蔽触发器 3 向量地址生成部件 4 允许 中断触发器 5 中断标志触发器 6 堆栈 7 中断查询信号电路 8 排队 器9.1 控制单元的功能是什么？其输入受什么控制？功能：发出各种控制信号序列的功能。控制单元的输入受 指令寄存器、时钟、标志和控制总线的控制10.6 已知带反转指令的含义如图以下

14、，写出及其在完成带反转 指令时，取值阶段和执行阶段所需地全部微操作和节拍安排1、简述存储器的三级结构和特点？答：存储器的分级结构从上到下依次是：高速缓冲存储器简称 cache,它是计算机系统中的一个高速小容量半导体存储器。 主存储器简称主存， 是计算机系统的主要存储器， 用来存放计算机 运行期间的大量程序和数据。 外存储器简称外存，它是大容量辅助存储器。特点：速度快的存 储器价格贵，容量小； 价格低的存储器速度慢，容量大。2、什么是操作数的寻址方式？操作数通常放在哪儿？答：形成操作数有效地址的方法，称为寻址方式。操作数包含在指 令中；操作数包含在CPU勺某一个内部寄存器中； 操作数包含在主存储

15、器中；操作数包含在 I/O设备的端口中。3、简述RISC机器众多特点中的5个特点？答：寻址方式少；只有取数、存数指令访问存储器；控制器多 采用硬布线； 配备了大量的寄存器；支持流水线并强调指令流水的优化使用。4、简述外围设备和CPU之间信息交换的四种方式及应用场合？答：程序控制法，应用于单片机等硬件结构简单的场合；中断控 制法，多用于实时控制和故障处理； DMA直接存储器存取，控制内存和外设之间的数据传送，整个传送过程不需要CPU参与； 通道，处理机。应用于大型计算机场合1什么叫堆栈？答：堆栈是在片内RAM中专门开辟出来的一个区域，数据的存取是 以"后进先出 "的结构方式处

16、理的。实质上，堆栈就是一个按照 " 后进 先出 "原则组织的一段内存区域。2什么是单片机的机器周期、状态周期、振荡周期和指令周期？它 们之间是什么关系？答：某条指令的执行周期由若干个机器周期构成， 一个机器周期包 含 6 个状态周期（又称时钟周期） ，而一个状态周期又包含两个振荡 周期。指令执行周期有长有短， 但一个机器周期恒等于 6 个状态周期 或 12 个振荡周期。3. MCS-51单片机通常内部包含哪些主要逻辑功能部件？答： 51 单片机通常由下列部件组成：微处理器 ， 一定存储容量 的程序存储器和数据存储器 ， I/0 接口 ， 定时/ 计数器 ，时钟电 路 和其他

17、一些外围电路4. MCS-51单片机片内256B的数据存储器可分为几个区？分别起什 么作用？答：MCS-51单片机片内数据存储器可分为二个区：低 128B的片内RAM区和 高128B的专用寄存器区。其中低128B的RAM区又分为： 工作寄存器区、位寻址区、为用户RAM区。工作寄存器区可作通用寄 存器用，用户RAME可作堆栈和数据缓冲用。专用寄存器区又称特殊 功能寄存器，5. 程序状态存储器PSW勺作用是什么？常用状态标志有哪几位？作 用是什么？答：PSW用于标志程序运行状态P:奇偶标志。加器A中“1”的个数如果是奇数，则置 P为1,否 则置 0。F1:用户标志。OV溢出标志。有符号数运算时，如

18、果发生溢出时，0V置1,否则清 0。RS0 RS1:工作寄存器组选择位，用以选择指令当前工作的寄存器组。由用户用软件改变 RS0和 RS1的组合，以切换当前选用的 工作寄存器组Cy ：进位标志位 。 如果有进位则标识为“ 1”AC : 辅助进位标志位 。 第四位向高四位有进位或借位 则置“ 1 ”6. 什么是指令？什么是程序？答：指令是控制计算机进行指定操作的命令。指令由二进制代码 表示的。指令由操作码和操作数两部分组成。为完成某项规定任务,把计算机指令按一定次序进行编排组合所 行成的指令集称为程序。7 .什么叫寻址方式？ MCS-51有几种寻址方式？答：寻址方式就是寻找指令中操作数或操作数所在地址的方式。 也 就是如何找到存放操作数的地址，把操作数提取出来的方法。MCS5的寻址方式有：立即数寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对对址、位寻址。8什么是中断和中断系统？ MCS-51有哪些中断源？答：当CPUE在处理某件事情的时候，外部发生的某一件事情请求 CPI去处理，于是，CPU暂时终止当前的工作，转去处理发生的事