计算机组成原理851

1.控制器的控制方式解决什么问题？有哪几种基本控制方式？各有什么特点？2.简述相对寻址的特点3.什么4.简述。是中断？常见的中断源有哪些？输入输出接口的四个基本作用。5.简述AS/400操作系统的功能。6.简述RISC的主要优缺点？7.微程序控制器有8.PLA的主要用途是什么？9.简述10.简述运算器的功能。11.简述12.什么13.提高存储器14.计算机内部有哪15.运算器的16.简述17.简述程序中断处理的三个主要步骤。18.简述DMA输入输出控制方式的19.简述磁记录方式20.说明机器数的基本特点21.微指令由哪两个字段组成，各有什么22.虚拟存储器地址映象方法有哪几种？简述各种方23.基址寻址方式和变址寻址方式的应用场合有什么不同？24.试述“中断允许”触发器的作用。25.简述立即寻址方式的特点何特点？主存和辅存的区别？逻辑层提高总线性能的主要方法。是指令周期？什么机器周期？什么是时钟周期？三者有什么关系？速度可采用哪些措施，请说出至少五种措施。两股信息在流动？它们彼此有什么关系？条件码寄存器中，有哪些标志状态位，分别有什么作用？虚拟存储器的含义和作用。优点和适用范围。。。功能？中常用的法的优缺点？。26.简述Cache的替换策略。27.简述同步通信与异步通信的区别。28.简述十进制加法器的工作原理。29.简述页表的作用。30.一个较完善的指令系统应包括哪几类指令？31.什么是奇偶校验码？它有什么特点？32.什么叫内中断和外中断？33.简述分辨率34.一个典型CPU应由哪几35.为什么36.控制器的37.I/O指令一38.显示设备有哪39.计算机为什么用40.试述41.什么是、灰度级的概念以及它们对显示器性能的影响？部分组成？要在二级存储体系的基础上建立多级存储体系？主要功能有哪些？般应具有哪些功能？些类型？二进制表示各种信息？运算器中的三种总线结构。并行微程序控制？有何优点？42.地址译码有哪两种方式？43.说明虚拟主存储器中的页面抖动现象及其解决方法。44.什么是通道？可分为哪几45.什么是外围设备？46.DMA的特点现在哪几47.简述物理层提高总线性能的种？主要表方面？主要方法？48.在组合逻辑控制器中，指令寄存器IR提供哪些与微操作命令形成有关的信息？时序部件提供哪些信号？它们在微命令中起什么作用？49.简述多功能ALU的组成与功能？50.试述指令兼容的优缺点。51.浮点加减运算时，为什么要进行对阶？怎样进行对阶？说明这种对阶方法的理由。52.主机与I/O设备之间为什么要有I/O接口？53.简述引入Cache结构的理论依据。54.指令和数据均存放在内存中，CPU如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据？55.逻辑代数与普通代数的本质区别是什么？56.DRAM存储器为什么要刷新？DRAM存储器采用何种方式刷新？有哪几种常用的刷新方式？57.说明浮点数表示法的优点及应用。58.声音在计算机内的表示方法是什么？59.设计微指令结构时，所追求的目标是什么？60.PROM和ROM有何区别？61.如何处理中断的先后顺序？62.试述译码器的原理。63.简述如何区分数据信息和控制信息？64.汉字矢量表示法的优点是什么？65.为什么运算器中主要采用多功能算术/逻辑运算单元(ALU)？66.试述微程序的执行过程？67.什么是存储器？什么是存储系统？68.试述程序直接控制方式的工作原理。69.DMA方式的中断请求和程序中断方式的中断请求有何区别？1.计算机的基本工作由指令控制。指令操作不仅涉及CPU内部，还涉及内存和I/O接口。另外，指令的繁简程序不同，所需要执行时间也有很大差异。如何根据具体情况实施不同的控制，这是控制方式所要解决的问题。控制器有三种控制方式：同步控制：基本设计思想是以部件中最长的操作时间作为统一时间间隔标准，系统中各部件的微操作都由一个统一时间间隔来同步，时钟周期可与节拍周期相同，它应该保证机器中最费时的微操作能够完成，那么所有的微操作就可以完成。异步控制：基本设计思想是系统中没有统一的时间标准，各部件按本身的操作有自己的时钟信号，各个微操作的进行是采用应答方式工作的。联合控制：是同步控制方式和异步控制方式相结合的方式，对不同指令的各个微操作实行大部分统一、小部分区别对待的方式。2.相对寻址方式中，操作数的地址是程序计数器PC的值加上偏移量形成的，是一种特殊的变址寻址方式，偏移量用补码表示，可正可负。相对寻址方式可用较短的地址码访问内存。3.所谓中断就是计算机暂停执行当前程序，转而执行更为紧急的程序，并能在执行结束后自动恢复执行原先程序的过程。一般把能够引起中断的事件或能够发生中断请求的来源称为中断源。常见的中断源有：（1）外围设备引起的中断；（2）运算器产生中断；（3）存储器产生的中断；（4）控制器产生的中断；（5）实验或控制过程产生中断；（6）控制台或系统的时钟中断；（7）电源故障中断。4.（1）实现数据缓冲，协调高速主机和低速I/O设备之间传送数据；（2）实现数据格式的转换；（3）提供I/O设备和接口的状态；（4）实现主机和I/O设备间的通讯联络控制。5.AS/400操作系统具有如下功能：（1）系统操作服务；（2）系统服务；（3）工作管理；（4）控制语言命令可以从工作站独立输入；（5）数据库管理；（6）通信管理。6.优点是：RISC技术简化了指令系统，以寄存器－寄存器方式工作，采用流水方式，减少存访等。缺点是：指令功能简单使得程序代码较长，占用较多的存储器空间。7.与硬边线控制器比较，微程序控制器具有规整性，可扩展性等优点，是一种软件方法来设计硬件的技术。具灵活性，可方便地增加和修改指令。它可实现复杂指令的操作控制，且极8.（1）进行逻辑压缩压缩；（2）设计操作控制器；（3）实现存储器的重叠操作；（4）组成故障检测网络；（5）设计优先中断系统。9.内存可以被CPU直接访问，由RAM和ROM组成，能快速进行读写操作。用于存放正在数据，它速度快但成本高。辅存不能被CPU直接访问，用于存放那些暂时不用的程序和数据，辅存一般是、速度较慢、价格低的磁表面存储器和光存储器等充当。运行的程序和由容量大10.运算器的主要功能是完成算术及逻辑运算，由ALU和若干寄存器组成。ALU负责执行各种数据运算操作；寄存器用于暂时存放参与运算的数据以保持运算状态。11.在逻辑层可通过改进总线协议来提高总线的性能。具体措施有：简化总线传输协议，采用总线复用技术，采用消息传输协议。12.指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用于若干个CPU周期数来表示，CPU周期也称为机器周期，而一个CPU周期又包含若干个时钟周期（也称节拍脉冲或T周期）。13.（1）采用高速器件，采用cache（高速缓冲寄存器）；（2）采用多体交叉存储器；（3）采用双端口存储器；（4）采用相联存储器；（5）加长存储器的字长。14.一股是控制信息，即操作命令，其发源地是控制器，它分散流向各个部件；一股是数据信息，它受控制信息的控制，从一个部件流向另一个部件，边流动边加工处理。15.C（进位标志）－标志计算结果是否有进位；V（溢出标志）－标志计算结果是否溢出；Z（零标志）－算结果是否为负。标志计算结果是否为0；Z（负标志）－标志计16.由主存和辅存组成的存储结构称为虚拟存储器。虚拟存储器的作用是虚拟地扩大主存容量，减轻用户对程序进行分块的苦恼，提高软件开发效率。17.程序中断处理的三个主要步骤是：（1）保存被中断程序的断点和现场，判断中断条件，转入相应的中断服务程序入口；（2）执行中断服务程序；（3）恢复以前保存的现场和断点。18.在DMA控制器的控制下，数据不经过CPU而直接在内存和外设之间传送，传送速度快，CPU基本不干预，适于连接高速I/O设备传送大批量数据。19.磁盘上常用的记录方式可分为归零制（RZ）、不归零制（NRZ）、调相制（PM）和调频制（FM）等多种类型。归零制（RZ）的特点：不论某存储单元的代码是0或是1，在记录下一个信息之前记录电流要恢复的零电流。在给磁头线圈送入的脉冲电流中，正脉冲表示1，负脉冲表示0。不归零制（NRZ）的特点：磁头线圈上始终有电流，不是正向电流就是反向电流，正向电流表示1，反向电流表示0。调相制（PM）的特点：在一个磁化元的中间位置，利用电流相位的变化实现写头中的电流方向一定要改变一次。“1”或者写“0”。所以通过磁调频制（FM）的特点：无论记录的代码是1还是0，或是连续的0，在相邻的两个存储单元交界处电流要改变方向。20.机器数的特点是（1）数的符号数值化（用0表示正，1表示负）；（2）小数点是隐含的；（3）数的位数受机器设备限制。21.微指令由微命令字段和微地址字段组成，微命令字段按位或译码提供一系列微命令，微地址字段确定下一条微指令的地址。22.虚拟存储器中常用的地址映象方法有三种：（1）全相联映象：任一逻辑页可对应一物理页。优点：充分利用主存空间。缺点：需要进行大量计算。（2）直接映象：每一逻辑页只能物理页。优点：计算时间最省。缺点：不能充分利用主存空间，有时还会发生系统抖动。（3）组相联映象：将逻辑地址空间和物理地址空间都进行了分组，组内各页面的大小一致。每一逻辑页面组对应到一个特定的物理页面组，在同一组内，任一逻辑页可对应一物理页。优点：能比较充分利用主存空间，节省计算时间。缺点：实现方法比较复杂。23.（1）基址寻址方式面向系统，主要用于逻辑地址到物理地址的交换，解决程序址空间等问题。（2）变址寄存器方式面向用户，主要用于解决程序循环控制问题，用于访问向量线性表操作等在存储器中的定位，扩大寻成批数据，支持。24.在某些情况下，虽然有中断请求，但必须禁止，以保证完成一特定功能，所以设置了“中断允许”触发器。25.立即寻址方式的特点是执行速度快，取指令的同时也取出数据，不需要寻址计算和访问内存，但操作数是固定不变的，因此适合于访问常数。26.常用的替换算法有随机法、先进先出法、最近最少使用法等。随机法是用一个随机数产生器产生一个随机的替换块号；先进先出法是替换最早调入的存储单元。近期最少使用法是替换近期最少使用的存储块。27.同步通信数据的传输在一个共同的时钟信号控制下进行，总线中一个中央时钟连接到总线的各设备广钟的关系是固定的，设备之间没有应答信号。播。总线的操作有固定的时序，所有信号与时异步通信总线操作使用一对在CPU和设备之间的“握手”信号，总线操作周期时间不固定，操作的每个步骤都有一个信号表示。28.十进制加法器是利用二进制定点运算器，将两个BCD码相加后判断是否大于9。若是，则做十进制调整（即加6），否则直接输出。29.页表的作用是反映逻辑（虚）页号和物理（实）页号的对应关系，用于实现虚拟实地址的变换。页表由与逻辑页相同的数量的表单元构成，每个单元包含有装入位和物理页号。装入位表示相应的逻辑页是否在主存中，若在，则物理页号表示的哪一个物理页中。30.包括数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、堆栈指令、字符串指令，特权指令等。31.奇偶校验码是一种最简单的检错码，它是由N个信息位增加1位校验痊代码形成的编码。

此编码如发生1位或奇数个位错误，就不满足奇偶校验规则，成为非法的代码。奇偶校验码只能发现错误，而不能纠正错误。32.内中断是指机器内部产生的中断，（一般是指机器产生故障引起的中断。）外中断是指来自外部的中断（如I/O设备请求中断）。33.分辨率是衡量显示器清晰程序的指标，以图像点（像素）的个数为标志。显示器显示的像素越多，分辨率就越高，显示的文字和图像就越清晰。灰度级是指显示器所显示的像素点亮度的差别。显示器灰度级越多，显示的图像层次就越丰富逼真。34.一个典型的CPU组成应该包括：(1)六个主要寄存器，保存CPU运行时所需的各类数据信息或运行状态信息。(2)算术逻辑电路(ALU)，对寄存器中的数据进行加工处理码器，产生各信号，以便在各寄存器之间建立数据通路。(4)时序产生器，用来对各种操作控制以便进行时间上的约束。(3)操作控制器和指令译种操作控制信号进行定时，。35.二级存储体系解决了主存容量的不足、价格昂贵的矛盾，但仍没有彻底解决由于主存与CPU之间速度不匹配的问题。现代科技的发展使CPU的速度快于主存的存取速度，存储器的相对低速影响了CPU性能的发挥。同时主存与辅存之间数据交换速度也影响了计算机存储系统性能的发挥。因此，存储系统的设计要突破二级存储结构，建立多级存储体系。36.(1)取指令；(2)分析指令；(3)执行指令；(4)控制程序和数据的输入与结果的输出；(5)对异常情况和某些请求的处理。37.应基本具有以下三类功能：(1)置位/复位设备接口中某些寄存器的某些(控制)位(如启动或关闭设备)。(2)测试设备的状态(如“忙”、“准备好”)。(3)(启动)数据的传送。38.按显示设备所用的显示器件分类，有阴极射线管(CRT)显示器，液晶显示器(LCD)，等离子显示器(PDP)。按显示方式分类，有字符显示器、图形图像显示器等。按显示的颜色分类，有彩色显示器和单色显示器。39.(1)技术上易实现，计算机中基本器件有两个稳定结构。(2)二进制运算规则比十进制件简单。(3)二进制中取值与逻辑代数取值相同，从而使算术运算可借助逻辑运算规则。(4)二进制间转换容易实现。少的多，从而使硬与十进制40.(1)单总线结构运算器：由于所有部件都接到同一总线，所以数据可以在任何两个寄存器之间，或者在任一个寄存器和ALU之间传送。这种结构的主要缺点是操作速度较慢。(2)双总线结构的运算器：在这种结构中，两个操作数同时加到ALU进行运算，只需要一次操作控制，而且马上可以得到运算结果。(3)三总线结构的运算器：在三总线运算器的结构中，ALU的两个输入端分别由两条总线供给，而ALU的输出则与第三条总线相连。三总线结构的运算器的特点是操作速度快。缺点是内线路复杂。41.由于取微指令的执行微指令的操作是在两个完全不同的部件中执行，因此可以将这两部分操作并行进时间上重叠进行，这就是并行微程序控制的概念。行，以缩短微指令周期，也就是将这两部分操作在优点是缩短了微指令周期，但是为了不影响本条微指令的正确执行需要增加一个微指令寄存器，用以暂存下一条微指令。其次，当微程序出现转移时，需要解决由本条微指令执行结果而确定的下条微指令地址。42.地址译码有两种方式：一种是单译码，仅有一个译码器。译码器输出的每条译码线对应一个存储单元。二是双译码方式，将译码器成X向和Y向两个译码器，通过双译码器的相互作用确定存储单元的地址。43.页面抖动现象是指当连续使用相联到同一物理现不停的页面调入调出现象。解决方法是在虚实地址变换中不使用而使用其它的组相联映象或全相联映象等方法。页的逻辑页时，特别是这些逻辑页交叉重复使用时，出易产生页面抖动现象的直接映象方法，44.通道是具有特殊功能的处理器，它有自己的指令和程序专门负责数据输入输出的传输控制。在采用通道方式的计算机中，CPU将传输控制的权利交给通道，而CPU本身只负责数据处理。这样通道与CPU分时使用内存，实现了CPU内部运算与外设输入输出数据之间的真正并行工作。根据多台设备共享通道的不同情况，一般可将通道分为如下三种：字节多路通道；选择通道；数组多路通道。45.外围设备的概念涉及到相当广泛的计算机部件。实际上，通常把除CPU和内存以外的计算机系统的其他部件都可以作为外围设备看待。外围设备的功能是在计算机之间、计算机与其他设备之间、计算机与用户之间建立一种可靠的联系。46.(1)DMA使内存既可被CPU访问，同时也可被快速外设直接访问。(2)在传输数据块时，内存地址的确等工作均由硬件完成。(3)需要在内存中开设专用缓冲区，及时提供或定、数据的传送及计数控制器的计数接收数据。在DMA数据传送开始前和结束后，CPU通过中断方式对缓冲区进行预处理和后处理。(4)CPU几乎完全与外设并行工作，提高系统的效率。47.在物理层提高总线的性能主要是提高总线信号速度，其主要措施有：增加总线宽度，增加传输的数据长度，缩短总线长度，降低信号电平，采用差分信号，采用多条总线等等。48.指令寄存器IR提供操作码OP和寻址模式与微操作命令形成有关。时序部件提供机器周期状态电位，节拍电位，脉冲信号，它们在微命令形成中起时序控制作用。49.多功能ALU由一个一位全加器和一个函数发生器组成。输入函数发生器的4个控制参数决定了多功能ALU的功能(可进行16种运算)。多功能ALU的输入A、B，经函数发生器的交换后，再进入全加器与来自低位的进位运算，形成本位上的结果以及向高位的进位。50.最主要的优点是软件兼容。最主要的缺点是指令字设计不尽合理，指令系统过于庞大。51.对阶相当于手工加减法中的才能对尾数进行加减法。对阶时，改变阶码将引起尾数移动。由于尾数左移可能会发生溢出，而用小阶向大阶对齐的做法。即，将较小的阶码加大，相应的尾数左移。小数点对齐。只有阶码相同时，尾数右移只对精度有很少的影响。所以，对阶应采52.(1)主机与主机与I/O设备有不同的数据传送速度；(3)主机与决两者之间的同步和协调、数据格式的转换等。I/O设备在结构和工作原理上有很大差别，都有各自的时钟、独立的时序控制和状态标志；(2)所以需要引入I/O接口解I/O设备在数据格式上不同。53.引入cache结构的理论依据是程序对内存的访问都局限于某一较小的范围，将这一可大大提高CPU的访存速度。访存的局部性规律。由程序访存的局部性规律可知在较短的时间内，程序范围的内容调入cache后，利用cache的高速存取能力，54.从时间上指令流流向控制器(指令讲，取指令寄存器)，从内存事件发生在“取指周期”，取数据读出数据流流向运算器事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出(通用寄存器)。55.逻辑代数是研究复杂的逻辑关系的有力工具，人们也往往称之为布尔代数。逻辑代数和一般代数不同，代数变量的值是连续的，而逻辑代数中变量的值只有两个：1和0；尽管在逻辑代数的运算中某些运算规则和普通代数相同，但逻辑代数中的0和1的意义绝不是普通代数中的数值0和1，它只代表某种物理量的状态，因此，逻辑代数运算含义和普通代数完全不同。一般56.DRAM存储器是通存储器由电源经负载管来补充，时间一按需要补栅极电容的信息电荷。此过程叫“刷新”。过栅极电容存储电荷来暂存信息。由于存储的信息电荷终究会泄漏，电荷又象SRAM长，信息就会丢失。为此，必须设法由外界按一定规律给栅极充电，DRAM是逐行进行刷新，刷新周期数与DRAM的扩展无关，只与单个存储器芯片的内部结构有关，对于一个128×128矩阵结构的DRAM芯片，只需128个刷新周期数。常用的刷新方式有三种：集中式、分散式、异步式。57.优点国：(1)浮点数表示数的范围比定点数大；(2)在浮点运算中，随时对中间结果规格化，所以不易丢失有效数字，提高了运算精度。应用：人们所用的实数在计算机中常用浮点数表示。58.声音以波形形式传播，属于模拟信号。将声音输入计算机并以数字信息存储，需要经过两个步骤。(1)采样：通过计算机所连接的话筒、录音设备等接受外界的语音信号，再经过定时(每隔一定的时间间隔)值(频率和幅度值等)。采样时间的间采样和模数转换，取得一系列的数隔过长就会使存储的声音失真，采样时间的间隔过短就会大大增加存储量。(2)量化：将所得到的数值转换成计算机能存储并处理的二进制形式。需要播当放计算机存储的声音文件时，计算机将其中的数字信号还原成模拟信号，再通过扬声器输出。59.(1)有利于缩短微指令字长度；(2)有利于减少控制存储器的容量；(3)有利于提高微程序的执行速度；(4)有利于对微指令的修改；(5)有利于微程序设计的灵活性。60.PROM与一般ROM的主要区别是：PROM在出厂时其内容均为“0”和“1”，用户在使用前按照自己的需要将程序和数据利用工具用光或电的方法将编码写入PROM中，一次写入后不可修改。PROM相当于由用户完成ROM生产中的最后一道工序一向ROM中写入编码，其余同掩模ROM的使用完全相同。61.考虑到处理中断的先后顺序，设计中断系统时将全部中断源按中断的性质和处理的轻重缓急进行排除，给予相应的优先权，确定在多个中断发生的条件下各个中断服务程序执行的先后顺序。在中断源数量很多的情况下，为保证系统的运行效率，方便软件控制，一般将所有的中断源根据不同的类别划分为若干级别，称为中断级。确定各个中断级之间的优先顺序，然后在同级内确定中断源的优先权。对外设分配优先权时，必须考虑设备的传输速度和服务程序的要求。如有些设备的数据只有很短的时间内有效，必须给它们分配较高的优先权。通常将较低的优先权分配给数据有效期长或能够具有自动恢复能力的外设。62.译码器就是将指定的数位)，例如一个三位的二进制数可有八个状态，即000，001，010，011，100，101，110，111，因此可以有8条相应的输出线。码翻译为相应的状态输出，使其输出通道中相应的一种有信号输出(脉冲或单63.指令和数据统统放在内存中，从形式上看，它们都是二进制编码，似乎很难清哪些是指令字，哪些是数据字，然而控制器可以分辨它们。一般来讲，取指周期从内存读出的，信息流是指令流，它流向控制器，由控制器解释从而发出一系统微操作信号；而执行周期从内存读出或送入内存的信息流是数据流，它由内存流向运算器，或者由运算器流向内存。64.汉字矢量表示法的优点是：(1)通过坐标变换能方便的对汉字进行平移、缩放、旋转等变换；(2)汉字字形美观、质量高。65.多功能/算术逻辑运算单元(ALU)，是一种功能较强的组合逻辑电路。它能进行多咱算术运算算。ALU的基本逻辑结构是超前进位加法器。因为完全由一位全加器(FA)构成的行波进位加法器，有缺陷：一是串行进拉延迟时间可能很长，对高速计算极为不利，二是行波进位加法器中能完成加法和减法两种操作运算，而不能完成逻辑操作运算。所以，在实际的运算器中主要采用的是多功能/算术逻辑运算元