资源描述
一、简答题1、试述浮点数规格化的目的和方法。答：浮点的规格化是为了使浮点数尾数的最高数值位为有效数位。当尾数用补码表示时，若符号位与小数点后的第一位不相等，则被定义为已规格化的数，否则便是非规格化数。通过规格化，可以保证运算数据的精度。方法：进行向左规格化，尾数左移一位，阶码减1，直到规格化完毕。2、简述循环冗余码（CRC）的纠错原理。答：CRC码是一种纠错能力较强的校验码。在进行校验时，先将被检数据码的多项式用生成多项式G（X）来除，若余数为0，说明数据正确；若余数不为0，则说明被检数据有错。只要正确选择多项式G（X），余数与CRC码出错位位置的对应关系是一定的，由此可以用余数作为判断出错位置的依据而纠正出错的数据位。3、DRAM存储器为什么要刷新？有几种刷新方式?DRAM存储元是通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是有泄漏的，电荷数又不能像SRAM存储元那样由电源经负载管来补充，时间一长，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，按需要补给栅极电容的信息电荷，此过程叫“刷新”。 集中式-正常读/写操作与刷新操作分开进行，刷新集中完成。 分散式-将一个存储系统周期分成两个时间片，分时进行正常读/写操作和刷新操作。 异步式-前两种方式的结合，每隔一段时间刷新一次，保证在刷新周期内对整个存储器刷新一遍。4、CPU中有哪些主要寄存器？简述这些寄存器的功能。（1） 指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。（2） 程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。（3） 地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。（4） 缓冲寄存器（DR）：作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。 补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。 在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器。（5） 通用寄存器（AC）：当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。（6） 状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。5、中断处理过程包括哪些操作步骤？关闭中断标识 ,重要数据入栈, 处理中断服务功能, 数据出栈, 恢复中断标识, 开中断.6、DMA方式和程序中断方式比较有什么不同？DMA：采用内在和外设直接数据交换的方式，只有当有一段数据传送时才会请求CPU中断， 减少了CPU的负担。程序中断：只适用于简单的少量外设的计算机系统，会耗费大量的CPU时间，当有大量中断时容易导致数据的丢失。7、按照冯诺依曼原理，现代计算机应具备哪些功能？答：按照冯诺依曼原理，现代计算机应具备以下5个功能： 输入输出功能：能把原始数据和解题步骤及中间结果接收下来（输入），把计算结果与计算过程中出现的情况告诉（输出）给用户。 记忆功能：应能“记住”原始数据、解题步骤及中间结果。 计算功能：应能进行一些最基本的运算。这些基本运算能组成人们所需要的复杂运算。 判断功能：计算机在进行一步操作后，应能从预先无法确定的几种方案中选择一种操作方案。 自我控制功能：计算机应能保证程序执行的正确性和各部件间的协调性。8、用二进制数表示一个四位十进制的整数最少需要几位（不含符号位）。解：2X104，N41/214位。9、某机器字长16位，浮点表示时，其中含1位阶符、5位阶码、1位尾符、9位尾数，请写出它能表示的最大浮点数和最小浮点数。解：最大浮点数2+21（12-9）最小浮点数2+31（12-9）。10、字符“F”的ASCII码为46H，请写出它的奇校验码和偶校验码（假定校验位加在最高位）。解：字符“F”的ASCII码为46H，奇校验码为10110110（B6H），偶校验码为00110110（36H）。11、试比较定点带符号数在计算机内的四种表示方法。答：带符号数在计算机内部的表示方法有原码、反码、补码和移码。原码表示方法简单易懂，实现乘、除运算简单，但用它实现加、减运算比较复杂。补码的特点是加、减法运算规则简单，正负数的处理方法一致。反码通常只用来计算补码，由于用反码运算不方便，在计算机中没得到实际应用。移码由于保持了数据原有的大小顺序，便于进行比较操作，常用于浮点数中的阶码，使用比较方便。12、在检错码中，奇偶校验法能否定位发生错误的信息位？是否具有纠错功能？答：不能。没有。13、简述CPU的主要功能。CPU：包括运算器和控制器。基本功能为：指令控制、操作控制、时间控制、数据加工。14、一个较完善的指令系统应包括哪几类？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、字符串指令、特权指令等。15、指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。1. 指令和数据分开存放2. 设置程序计数器PC，存放当前指令所在的存储单元。16、外围设备的I/O控制方式分哪几类？各具什么特点？（1） 程序查询方式：CPU的操作和外围设备的操作能够同步，而且硬件结构比较简单（2） 程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，节省了CPU的时间，但硬件结构相对复杂一些。（3） 直接内存访问（DMA）方式：数据传输速度很高，传输速率仅受内存访问时间的限制。需更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批交换数据的场合。（4） 通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，大大提高了CPU的工作效率。（5） 外围处理机方式：通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结果更接近一般处理机。17、请说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系。时钟周期是最基本的时间单位 一般是10ns机器周期是读一条指令最少的时间 一般是12倍的时钟周期指令周期是读出指令并且执行指令的时间 一般是几个机器周期18、CPU响应中断应具备哪些条件？允许中断触发器为“1”状态； CPU结束了一条指令的执行过程；新请求的中断优先级较高；19、比较水平微指令与垂直微指令的优缺点。(1)水平型微指令并行操作能力强，效率高，灵活性强，垂直型微指令则较差。(2)水平型微指令执行一条指令的时间短，垂直型微指令执行时间长。(3)由水平型微指令解释指令的微程序，有微指令字较长而微程序短的特点。垂直型微指令则相反。(4)水平型微指令用户难以掌握，而垂直型微指令与指令比较相似，相对来说，比较容易掌握。二 简答题1、 冯诺依曼型计算机的基本特点是什么？答：冯诺依曼原理的基本思想是： 采用二进制形式表示数据和指令。指令由操作码和地址码组成。 将程序和数据存放在存储器中，使计算机在工作时从存储器取出指令加以执行，自动完成计算任务。这就是“存储程序”和“程序控制”（简称存储程序控制）的概念。 指令的执行是顺序的，即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移指令实现。 计算机由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成，并规定了5部分的基本功能。冯诺依曼型计算机的基本特点也可以用“存储程序”和“程序控制”来高度概括。2、 计算机硬件有哪些部件，各部件的作用是什么？答：计算机的硬件系统由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、输入输出设备及总线系统组成。而总线分为数据总线、地址总线、控制总线，其结构有单总线结构、双总线结构及多总线结构。存储器（Memory）是用来存放数据和程序的部件；运算器是对信息进行运算处理的部件；控制器是整个计算机的控制核心。它的主要功能是读取指令、翻译指令代码、并向计算机各部分发出控制信号，以便执行指令；输入设备能将数据和程序变换成计算机内部所能识别和接受的信息方式，并顺序地把它们送入存储器中；输出设备将计算机处理的结果以人们能接受的或其它机器能接受的形式送出。3、 什么是总线？以总线组成计算机有哪几种组成结构？答：总线（Bus）就是计算机中用于传送信息的公用通道，是为多个部件服务的一组信息传送连接线。按照总线的连接方式，计算机组成结构可以分为单总线结构、双总线结构和多总线结构等（详细内容见第7章）。4、 什么是硬件、软件和固件？什么是软件和硬件的逻辑等价？在什么意义上软件和硬件是不等价的？答：计算机硬件（Hardware）是指构成计算机的所有实体部件的集合，通常这些部件由电路（电子元件）、机械等物理部件组成。计算机软件（Software）是指能使计算机工作的程序和程序运行时所需要的数据，以及与这些程序和数据有关的文字说明和图表资料，其中文字说明和图表资料又称为文档。固件（Firmware）是一种介于传统的软件和硬件之间的实体，功能上类似软件，但形态上又是硬件。微程序是计算机硬件和软件相结合的重要形式。软件和硬件的逻辑等价含义：（1）任何一个由软件所完成的操作也可以直接由硬件来实现（2）任何一条由硬件所执行的指令也能用软件来完成在物理意义上软件和硬件是不等价的。5、 计算机系统按程序设计语言划分为哪几个层次？答：计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由微程序级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成，每一级上都能创造程序设计，且得到下级的支持。6、 解释如下概念：ALU，CPU，主机和字长。答：算术逻辑运算部件（ALU：Arithmetic Logic Unit），是运算器的核心组成，功能是完成算数和逻辑运算。“中央处理单元”（CPU：Central Processing Unit）包括运算器和控制器，是计算机的信息处理的中心部件。存储器、运算器和控制器在信息处理操作中起主要作用，是计算机硬件的主体部分，通常被称为“主机”。字长决定了计算机的运算精度、指令字长度、存储单元长度等，可以是8/16/32/64/128位（bit）等。7、 常用的计算机性能指标有哪些？答：评价计算机性能是一个复杂的问题，早期只限于字长、运算速度和存储容量3大指标。目前要考虑的因素有如下几个方面。(1) 主频主频很大程度上决定了计算机的运行速度，它的单位是兆赫兹(MHz)。(2) 字长字长决定了计算机的运算精度、指令字长度、存储单元长度等，可以是8/16/32/64/128位(bit)。(3) 运算速度衡量计算机运算速度的早期方法是每秒执行加法指令的次数，现在通常用等效速度。(4) 存储容量以字为单位的计算机常以字数乘字长来表明存储容量。(5) 可靠性系统是否运行稳定非常重要，常用平均无故障时间(MTBF)衡量。(6) 可维护性系统可维护性是指系统出了故障能否尽快恢复，可用平均修复时间(MTRF)表示，它是指从故障发生到机器修复平均所需要的时间。(7) 可用性是指计算机的使用效率。 (8) 兼容性兼容是广泛的概念，是指设备或程序可以用于多种系统的性能。兼容使得机器的资源得以继承和发展，有利于计算机的推广和普及。8、 多媒体的含义是什么？答：多媒体技术是指能够同时获取、处理 、编辑、存储和展示两个以上不同信息类型媒体的技术。计算机信息的形式可以是文字、声音、图形和图象等。9、 简单描述计算机的层次结构，说明各层次的主要特点。答：现代计算机系统是一个硬件与软件组成的综合体，可以把它看成是按功能划分的多级层次结构。第0级为硬件组成的实体。第1级是微程序级。这级的机器语言是微指令集，程序员用微指令编写的微程序一般是直接由硬件执行的。第2级是传统机器级。这级的机器语言是该机的指令集，程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。第3级操作系统级。从操作系统的基本功能来看，一方面它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另一方面它又是传统机器的延伸。第4级是汇编语言级。这级的机器语言是汇编语言，完成汇编语言翻译的程序叫做汇编程序。第5级是高级语言级。这级的机器语言就是各种高级语言，通常用编译程序来完成高级语言翻译工作。 第6级是应用语言级。这一级是为了使计算机满足某种用途而专门设计的，因此这一级语言就是各种面向问题的应用语言。10、 计算机系统的主要技术指标有哪些？计算机系统的主要技术指标有：机器字长、数据通路宽度、主存储器容量和运算速度等。机器字长是指参与运算的数的基本位数，它是由加法器、寄存器的位数决定的。数据通路宽度是指数据总线一次所能并行传送信息的位数。主存储器容量是指主存储器所能存储的全部信息。运算速度与机器的主频、执行什么样的操作、主存储器本身的速度等许多因素有关。11、 试计算采用3232点阵字形的一个汉字字形占多少字节？存储6763个1616点阵以及2424点阵字形的汉字库各需要多少存储容量？答：128B216416B486936B12、 海明校验码的编码规则有哪些？答：若海明码的最高位号为m，最低位号为1，即mm-121，则海明码的编码规则是：（1）校验位与数据位之和为m，每个校验位Pi在海明码中被分在位号2i-1的位置上，其余各位为数据位，并按从低向高逐位依次排列的关系分配各数据位。（2）海明码的每一位位码Hi（包括数据位和校验位）由多个校验位校验，其关系是被校验的每一位位号要等于校验它的各校验位的位号之和。13、 简述CRC码的纠错原理。答：CRC码是一种纠错能力较强的编码。在进行校验时，将CRC码多项式与生成多项式G(X)相除，若余数为0，则表明数据正确；当余数不为0时，说明数据有错。只要选择适当的生成多项式G(X)，余数与CRC码出错位位置的对应关系是一定的，由此可以用余数作为依据判断出错位置从而纠正错码。14、 运算器由哪几部分组成？答：运算器的基本结构应包括以下几个部分：(1) 能实现算术和逻辑运算功能的部件ALU；(2) 存放待加工的信息或加工后的结果信息的通用寄存器组；(3) 按操作要求控制数据输入的部件：多路开关或数据锁存器； (4) 按操作要求控制数据输出的部件：输出移位和多路开关；(5) 计算器与其它部件进行信息传送的总线以及 总线接收器与发送器；总线接收器与发送器通常是由三态门构成的。15、 主存储器有哪些性能指标？它们的含义是什么？答：存储器的性能指标是对存储器进行设计、使用和提高时的主要依据，存储器性能指标也称为存储器参数。（1） 存储容量是指一个功能完备的存储器所能容纳的二进制信息总量，即可存储多少位二进制信息代码。（2） 存储器速度：存储器取数时间和存储器存取周期（3） 数据传输率：单位时间可写入存储器或从存储器取出信息的最大数量，称为数据传输率或称为存储器传输带宽bM（4） 可靠性存储器的可靠性是指在规定时间内存储器无故障的情况，一般用平均无故障时间MTBF来衡量。（5） 价格：又称成本，它是衡量主存储器经济性能的重要指标。16、 主存的基本组成有哪些部分？各部分主要的功能是什么？答：主存储器的基本组成：（1）贮存信息的存储体。一般是一个全体基本存储单元按照一定规则排列起来的存储阵列。存储体是存储器的核心。（2）信息的寻址机构，即读出和写入信息的地址选择机构。这包括：地址寄存器（MAR）和地址译码器。地址译码器完成地址译码，地址寄存器具有地址缓冲功能。 （3）存储器数据寄存器MDR。在数据传送中可以起数据缓冲作用。（4）写入信息所需的能源，即写入线路、写驱动器等。（5）读出所需的能源和读出放大器，即读出线路、读驱动器和读出放大器。（6）存储器控制部件。包括主存时序线路、时钟脉冲线路、读逻辑控制线路，写或重写逻辑控制线路以及动态存储器的定时刷新线路等，这些线路总称为存储器控制部件。17、 静态MOS存储元、动态MOS存储元各有什么特点？答：在MOS半导体存储器中，根据存储信息机构的原理不同，又分为静态MOS存储器（SRAM）和动态MOS存储器（DRAM），前者利用双稳态触发器来保存信息，只要不断电，信息不会丢失，后者利用MOS电容存储电荷来保存信息，使用时需不断给电容充电才能使信息保持。18、 什么是刷新？为什么要刷新？有哪几种常用的刷新方式？答：对动态存储器要每隔一定时间（通常是2ms）给全部基本存储元的存储电容补充一次电荷，称为RAM的刷新，2ms是刷新间隔时间。由于存放信息的电荷会有泄漏，动态存储器的电荷不能象静态存储器电路那样，由电源经负载管源源不断地补充，时间一长，就会丢失信息，所以必须刷新。常用的刷新方式有两种：集中式刷新、分布式刷新。19、 简要说明提高存储器速度有哪些措施？答：高速缓冲存储器、多体交叉存储器。20、 Cache有哪些特点？ 答：Cache具有如下特点：(1) 位于CPU与主存之间，是存储器层次结构中级别最高的一级。(2) 容量比主存小，目前一般有数KB到数MB。(3) 速度一般比主存快510倍，通常由存储速度高的双极型三极管或SRAM组成。(4) 其容量是主存的部分副本。(5) 可用来存放指令，也可用来存放数据。(6) 快存的功能全部由硬件实现，并对程序员透明。21、 如何区别存储器和寄存器？两者是一回事的说法对吗？答：存储器和寄存器不是一回事。存储器在CPU的外边，专门用来存放程序和数据，访问存储器的速度较慢。寄存器属于CPU的一部分，访问寄存器的速度很快。22、 存储器的主要功能是什么？为什么要把存储系统分成若干个不同层次？主要有哪些层次？答：存储器的主要功能是用来保存程序和数据。存储系统是由几个容量、速度和价格各不相同的存储器用硬件、软件以及硬件与软件相结合的方法连接起来的系统。把存储系统分成若干个不同层次的目的是为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。由高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速缓冲和主存间称为Cache主存存储层次（Cache存储系统）；主存和辅存间称为主存辅存存储层次（虚拟存储系统）。23、 说明存储周期和存取时间的区别。答：存取周期是指主存进行一次完整的读写操作所需的全部时间，即连续两次访问存储器操作之间所需要的最短时间。存取时间是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。存取周期一定大于存取时间。24、 指令格式设计的准则有哪些？答：一台计算机选择怎样的指令格式，涉及多方面因素。一般要求指令的字长要短一些，以得到时间和空间上的优势。但指令也必须有足够的长度以利于增加信息量。再者，指令字长一般应是机器字符长度的整数倍以便存储系统的管理。另外，指令格式的设计还与如何选定指令中操作数地址的位数有关。25、 指令是灵活多变的，体现在哪些方面？答：指令是灵活多变的，主要体现在以下几个方面：指令格式多样；寻址方式丰富；指令类型多种；操作码位数可随地址码个数变化而变化（扩展操作码方式）；指令长度可变等。26、 试比较基址寻址和变址寻址的异同点。答：基址寻址方式和变址寻址方式，在形式上是类似的。但用户可使用变址寻址方式编写程序，而基址寻址方式中对于基址寄存器，用户程序无权操作和修改，由系统软件管理控制程序使用特权指令来管理的。再者基址寻址方式主要用以解决程序在存储器中的定位和扩大寻址空间等问题。27、 堆栈是什么？它有什么特点？功能有哪些？答：（1）堆栈的概念 是若干个存储单元(或寄存器)的有序集合，它顺序地存放一组元素。 数据的存取都只能在栈顶单元内进行，即数据的进栈与出栈都只能经过栈顶单元这个“出入口”。 堆栈中的数据采用“先进后出”或“后进先出”的存取工作方式。（2）堆栈结构在计算机中的作用 具有堆栈结构的机器使用零地址指令，这不仅合指令长度短，指令结构简单，机器硬件简化。 实现程序调用，子程序嵌套调用和递归调用。 对于“中断”技术，堆栈更是不可缺少的，保存“断点”和“现场”。（3）堆栈的操作设数据进栈方向为从高地址向低地址发展，当向堆栈压入数据时，SP的内容先自动递减而指向一个新的空栈顶单元，再把数据写入此栈顶单元；当数据弹出堆栈时，立即读出SP所指向的栈顶单元内容，再把SP内容自动递增而指向新的栈顶位置。即 PUSH X； (SP)-1SP (X)(SP) POP X； (SP)X (SP)+1SP28、 指令长度和机器字长有什么关系？半字长指令、单字长指令、双字长指令分别表示什么？答：指令长度与机器字长没有固定关系，指令长度可以等于机器字长，也可以大于或小于机器字长。通常，把指令长度等于机器字长的指令称为单字长指令；指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令；指令长度等于两个机器字长的指令称为双字长指令。29、 计算机进行程序控制工作的基本原理是怎样的？答：程序控制原理：（1）编程；（2）送MM（通过输入设备）；（3）机器工作时，是按一定的序列逐条取出指令，分析指令，执行指令，并自动转到下一条指令执行，直到程序规定的任务完成；（4）程序控制由控制器承担，程序存储由存储器完成。30、 控制器的基本功能是什么？基本组成部件包括哪些？答：控制器的基本功能就是负责指令的读出，进行识别和解释，并指挥协调各功能部件执行指令。控制器的基本结构包括：指令部件、时序部件、微操作控制线路、中断控制逻辑。31、 微程序控制的基本思想是什么？答：微程序控制技术在现今计算机设计中得到广泛的采用，其实质是用程序设计的思想方法来组织操作控制逻辑。32、 说明机器指令和微指令的关系。答：抽象级别不同。机器指令是由一组二进制代码组成的。微指令是具有微地址的控制字。一系列微指令的有序集合构成微程序。在微程序控制逻辑法中，机器指令由微程序实现。格式不同。机器指令包括操作码和操作数地址码字段，微指令根据编译法的不同有多种情况，一般包括微操作信息和下地址字段。33、 控制器有哪几种控制方式？各自有什么特点？答：控制器的控制方式可以分为3种：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。同步控制控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情况决定，需要多少时间，就占用多少时间。异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。联合控制方式是同步控制和异步控制相结合34、 指令和数据都存放在主存，如何识别从主存储器中取出的是指令还是数据？答：指令和数据都存放在主存，它们都以二进制代码形式出现，区分的方法为：（1）取指令或数据时所处的机器周期不同：取指周期取出的是指令；分析、取数或执行周期取出的是数据。（2）取指令或数据时地址的来源不同：指令地址来源于程序计算器；数据地址来源于地址形成部件。35、 什么是微指令和微操作？微程序和机器指令有何关系？微程序和程序之间有何关系？答：微指令是控制计算机各部件完成某个基本微操作的命令。微操作是指计算机中最基本的、不可再分解的操作。微指令和微操作是一一对应的，微指令是微操作的控制信号，微操作是微指令的操作过程。微指令是若干个微命令的集合。微程序是机器指令的实时解释器，每一条机器指令都对应一个微程序。微程序和程序是两个不同的概念。微程序是由微指令组成的，用于描述机器指令，实际上是机器指令的实时解释器，微程序是由计算机的设计者事先编制好并存放在控制存储器中的，一般不提供给用户；程序是由机器指令组成的，由程序员事先编制好并存放在主存放器中。36、 比较水平微指令和垂直微指令的优缺点。答：（1）水平型微指令并行操作能力强、效率高并且灵活性强，而垂直型微指令则较差。（2）水平型微指令执行一条指令的时间短，垂直型微指令执行时间长。3）由水平型微指令解释指令的微程序，因而具有微指令字比较长，但微程序短的特点，而垂直型微指令则正好相反。（4）水平型微指令用户难以掌握，而垂直型微指令与指令相似，相对来说比较容易。37、比较单总线、双总线和多总线结构的性能特点。答：在单总线结构中，要求连接到总线上的逻辑部件必须高速运行，以便在某些设备需要使用总线时，能迅速获得总线控制权；而当不再使用总线时，能迅速放弃总线控制权。否则，由于一条总线由多种功能部件共用，可能导致很大的时间延迟。在双总线结构中，存在2种总线：存储总线，用于CPU与主存储器的信息交换；I/O总线，用于外设与主机的信息交换。在双总线结构的基础之上，为了使高速外设(如磁盘机)能高速度地与主存储器进行数据交换，在高速外设与主存储器之间可以增设直接存储器访问(DMA：Direct Memory Access)方式的高速I/O总线(DMA总线)，从而形成多总线结构38、 什么叫总线周期、时钟周期、指令周期？它们之间一般有什么关系？答：时钟周期是系统工作的最小时间单位，它由计算机主频决定；总线周期指总线上两个设备进行一次信息传输所需要的时间（如CPU对存储器或I/O端口进行一次读/写操作所需的时间）；指令周期指CPU执行一条指令所需要的时间。三者之间的关系是：时钟周期是基本动作单位；一个总线周期通常由n个时钟周期组成；而一个指令周期中可能包含有一个或几个总线周期，也可能一个总线周期都没有，这取决于该指令的功能。39、说明总线结构对计算机系统性能的影响。答：主要影响有以下三方面：（1）最大存储容量单总线系统中，最大内存容量必须小于由计算机字长所决定的可能地址总线。双总线系统中，存储容量不会受到外围设备数量的影响（2）指令系统双总线系统，必须有专门的I/O指令系统单总线系统，访问内存和I/O使用相同指令（3）吞吐量 总线数量越多，吞吐能力越大40、 接口电路在系统结构中的作用是什么？答：外设接口（或叫作I/O接口）是主机和外设（控制器）之间的实体部件，是实现主机与外设之间信息交换所必不可少的硬件支持。41、 接口电路应具备哪些基本功能？ 答：接口电路应具有的基本的功能：（1）数据的暂存与缓冲；（2）保存设备的工作状态；（3）信息交换方式的控制；（4）通信联络控制；（5）外设的识别；（6）数据格式的变换控制。42、 外部设备在系统中如何编址，如何与主机连接？答：通常根据与存储器地址的关系，有两种编址方式。（1）统一编址：指外设接口中的I/O寄存器和主存单元一样看待，将它们和主存单元组合在一起编排地址；或者说，将主存的一部分地址空间用作I/O地址空间。这样就可以用访问主存的指令去访问外设的某个寄存器，因而也就不需要专门的I/O指令，可以简化CPU的设计。（2）单独编址：为了更清楚地区别I/O操作和存储器操作，I/O地址通常与存储地址分开独立编址。这样，在系统中就存在了另一种与存储地址无关的I/O地址，CPU也必须具有专用于输入输出操作的I/O指令和控制逻辑。43、什么是I/O组织方式？有哪几种I/O组织方式？各自的特点是什么？答：I/O组织是指计算机主机与外部设备之间的信息交换方式。计算机主机与外设之间的信息交换方式有5种：程序查询式、中断式、DMA式、通道式、外围处理机方式。从系统结构的观点看，前两种方式是以CPU为中心的控制，都需要CPU执行程序来进行I/O数据传送，而DMA式和通道式这两种方式是以主存贮器为中心的控制，数据可以在主存和外设之间直接传送。对于最后一种方式，则是用微型或小型计算机进行输入和输出控制。程序查询和程序中断方式适用于数据传输率比较低的外设，而DMA、通道和外围处理机使用于数据传输率比较高的外设。程序查询式控制简单，但系统效率很低；中断式通过服务程序完成数据交换，实现了主机与外设的并行性；DMA式通过硬件实现了数据传送，速度快，但只能控制同一类外设；通道式采用执行通道程序实现对不同类型设备的控制和管理，并行性进一步提高；外围处理机方式具有更大的灵活性和并行性。44、 查询方式和中断方式的主要异同点是什么？答：两种方式都是以CPU为中心的控制方式，都需要CPU执行程序来进行I/O数据传送。程序查询式控制简单，但系统效率很低，无法实现并行操作；中断式通过服务程序完成数据交换，实现了主机与外设的并行性。45、 什么是中断？中断技术给计算机系统带来了什么作用？答：中断是指这样一个过程：当计算机执行正常程序时，系统中出现某些异常情况或特殊请求，CPU暂停它正在执行的程序，而转去处理所发生的事件；CPU处理完毕后，自动返回到原来被中断了的程序继续运行。中断的作用：（1）主机与外部设备并行工作；（2）实现实时处理；（3）硬件故障处理；（4）实现多道程序和分时操作。46、 中断系统为什么要进行中断判优？何时进行中断判优？如何进行判优？答：（1）中断优先级有两个方面的含义：（A）一是中断请求与CPU现行程序优先级的问题；（B）另一含义是各中断源之间，谁更迫切的问题。（2）方法：（A） 软件；（B）硬件：为了得到较高的效率，一般采用硬件判优方法。判优逻辑随着判优方案的不同可有不同的结构，其组成部分既可能在设备接口之中，也可能在CPU内部，也可能这两部分都有。其作用是决定CPU的响应并且找出最高优先请求者，如果确定接收这个请求的话，就由CPU发出中断响应信号INTA。（C）软硬件结合。中断判优发生在中断过程的第二步，中断请求之后，中断响应之前。47、 外部设备有哪些主要功能？可以分为哪些大类？各类中有哪些典型设备？答：外部设备的主要功能有数据的输入、输出、成批存储以及对信息的加工处理等。外部设备可以分为五大类：输入输出设备、辅助存储器、终端设备、过程控制设备和脱机设备。其典型设备有键盘、打印机、磁盘、智能终端、数/模转换器和键盘软盘数据站等。48、 磁表面存储器的特点有哪些？答：磁表面存储器有如下显著的特点：（1）存储密度高，记录容量大，每位价格低；（2）记录介质可以重复使用；（3）记录信息可长时间保存而不致丢失；（4）非破坏性读出，读出时不需再生信息；（5）存取速度较低，机械结构复杂，对工作环境要求较严。 48 计算机系统中采用总线结构有何优点？. 1. 便于故障诊断与维修；便于模块化结构设计；简化系统设计；便于系统扩展与升级，便于生产各种兼容的软硬件 。49. 中断处理过程包括哪些操作步骤？l 设备发出中断请求INTRl 当一条指令执行结束时CPU响应中断l CPU关中断，不再响应其它中断请求l 保存程序断点PC值l 硬件识别中断源（转移到中断服务程序入口地址）l 用软件方法保存CPU现场l 为提出中断请求的设备服务l 恢复CPU现场l CPU开中断，以便其他设备中断请求三解答题1异步通信与同步通信的主要区别是什么，说明通信双方如何联络。（4分答：同步通信和异步通信的主要区别是前者有公共时钟，总线上的所有设备按统一的时序，统一的传输周期进行信息传输，通信双方按约定好的时序联络。后者没有公共时钟，没有固定的传输周期，采用应答方式通信，具体的联络方式有不互锁、半互锁和全互锁三种。不互锁方式通信双方没有相互制约关系；半互锁方式通信双方有简单的制约关系；全互锁方式通信双方有完全的制约关系。其中全互锁通信可靠性最高2为什么外围设备要通过接口与CPU相连？接口有哪些功能？（6分答：外围设备要通过接口与CPU相连的原因主要有： （1）一台机器通常配有多台外设，它们各自有其设备号（地址），通过接口可实现对设备的选择。 （2）I/O设备种类繁多，速度不一，与 CPU速度相差可能很大，通过接口可实现数据缓冲，达到速度匹配。 （3）I/O设备可能串行传送数据，而CPU一般并行传送，通过接口可实现数据串并格式转换。 （4）I/O设备的入/出电平可能与CPU的入/出电平不同，通过接口可实现电平转换。 （5）CPU启动I/O设备工作，要向外设发各种控制信号，通过接口可传送控制命令。 （6）I/O设备需将其工作状况（“忙”、“就绪”、“错误”、“中断请求”等）及时报告CPU，通过接口可监视设备的工作状态，并保存状态信息，供CPU查询。可见归纳起来，接口应具有选址的功能、传送命令的功能、反映设备状态的功能以及传送数据的功能（包括缓冲、数据格式及电平的转换）4.（5分）答：（1） 种操作，取操作码7位。因允许直接寻址和间接寻址，且有变址寄存器和基址寄存器，因此取根据IR和MDR均为16位，且采用单字长指令，得出指令字长16位。根据1052位寻址特征，能反映四种寻址方式。最后得指令格式为：727OPMAD其中 OP 操作码，可完成105种操作；M 寻址特征，可反映四种寻址方式；AD形式地址。这种格式指令可直接寻址27 = 128，一次间址的寻址范围是216 = 65536。（2） 双字长指令格式如下：727OPMAD1AD2其中 OP、M的含义同上；AD1AD2为23位形式地址。这种格式指令可直接寻址的范围为223 = 8M。容量为8MB的存储器，MDR为16位，即对应4M16位的存储器。可采用双字长指令，直接访问4M存储空间，此时MAR取22位；也可采用单字长指令，但RX和RB取22位，用变址或基址寻址访问4M存储空间四解答题1、说你认为计算机系统中的硬件和软件在逻辑功能等价吗？为什么? 答：软件与硬件的逻辑功能是等效的，但性能不相同。2、什么是运算器？它的主要由哪几个功能部件组成？答：运算器是进行算术逻辑运算的部件。它主要由加法器、通用寄存器、标志寄存器等部件组成。3、与RAM相比ROM有何特点？答：ROM掉电后信息不会丢失，但其中的信息只能读不能随便写。4、与程序中断控制方式相比DMA控制方式有何特点？答：速度快。响应快、优先级高、处理快、无须现场保护和现场的恢复。但是应用范围没有程序中断控制方式广。5、微程序控制的基本思想是：把指令执行所需要的所有控制信号存放在控制存储器中，需要时从这个存储器中读取，即把操作控制信号编成微指令，存放在控制存储器中。一条机器指令的功能通常用许多条微指令组成的序列来实现，这个微指令序列称为微程序。微指令在控制存储器中的存储位置称为微地址。6、同种类的外设部设备接入计算机系统时，应解决哪些主要问题？答：数据格式、地址译码、控制信息的组织和状态信息的反馈。7、中断接口一般包含哪些基本组成？简要说明它们的作用。 答：地址译码。选取接口中有关寄存器，也就是选择了I/O设备；命令字/状态字寄存器。供CPU输出控制命令，调回接口与设备的状态信息；数据缓存。提供数据缓冲，实现速度匹配；控制逻辑。如中断控制逻辑、与设备特性相关的控制逻辑等。8.简述立即寻址方式的特点？简述基址寻址方式和变址寻址方式的主要区别？ 立即寻址方式的特点是执行速度快，取指令的同时也取出操作数不需要寻址计算和访问主存，但操作数是固定不变的，因此只适合于访问常数。（5分） 基址寻址用于程序定位，一般由硬件或操作系统完成。变址寻址是面向用户的，用于对一组数据进行访问。（5分）
展开阅读全文