计算机组成原理复习资料.doc

计算机组成原理复习资料
1. 何谓中断方式？它主要应用在什么场合？请举二例。答：A、中断方式指：CPU在接到随机产生的中断请求信号后，暂停原程序，转去执行相应的中断处理程序，以处理该随机事件，处理完毕后返回并继续执行原程序； B、主要应用于处理复杂随机事件、控制中低速I/O； C、例：打印机控制，故障处理。
2. 中断接口一般包含哪些基本组成？简要说明它们的作用。 答：A、地址译码。选取接口中有关寄存器，也就是选择了I/O设备； B、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； C、数据缓存。提供数据缓冲，实现速度匹配； D、控制逻辑。如中断控制逻辑、与设备特性相关的控制逻辑等。
3. 简述中断隐指令及其功能；答：中断隐指令是在机器指令系统中没有的指令，它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令，其功能包括保护程序断点、寻找中断服务程序的入口地址、关中断等功能。
4. 什么是中断嵌套？答：多级中断系统中，cpu在处理一个中断的过程中又去响应另一个中断请求；
5. 中断的过程与子程序调用的区别是什么？答（1）、中断的过程与中断时cpu正在运行的程序是相互独立的，它们之间没有确定的关系。子程序调用是转入的子程序与正在执行的程序是同一个程序。（2）中断一般是由硬件信号产生的，软中断除外，子程序调用是转移指令引起的。（3）中断服务程序的地址是由硬件决定的，子程序调用是转移指令在地址码中指定子程序的地址；（4）中断过程要存储所有的状态信息，子程序调用时可以只保存pc的值；（5）中断程序的调用的过程包括确定产生中断的原因、对多个同时进行的中断裁决等，而在一般的子程序调用时没有这种操作；
6. 简述多重中断系统中CPU响应中断的步骤。答：(1)、关中断。暂时禁止所有中断；(2)、保护现场信息，包括保存pc的值；(3)、判别中断条件根据中断优先条件，从而确定中断服务程序的地址； (4)、开中断，设置cpu优先级为当前中断优先级，允许响应外部中断。(5)、执行中断服务程序。完成中断请求的操纵；(6)关闭中断，暂时禁止所有中断；(7)恢复现场保护，包括pc的值(8)、开中断，继续执行源程序；
7. 在DMA方式预处理（初始化）阶段，CPU通过程序送出哪些信息？ 答：向DMA控制器及I/O接口（分离模式或集成模式均可）分别送出如下信息： A、测试设备状态，预置DMA控制器工作方式；B、主存缓冲区首址，交换量，传送方向；C、设备寻址信息，启动读/写。
8. 基本的DMA控制器的主要部件有哪些?答：逻辑结构包括时序和控制逻辑；内部计数器、寄存器组、程序命令控制逻辑；优先级编码逻辑；地址、数据缓冲器组等部分。
9. 以DMA方式实现传送，大致可分为哪几个阶段？答：（1）DMA传送前的预置阶段（DMA初始化）（2）数据传送阶段（DMA传送）（3）传送后的结束处理
10. 周期挪用和向量地址；答：周期挪用：DMA方式中由DMA接口向CPU申请占用总线，占用一个存取周期。向量地址：中断方式中由硬件产生向量地址，即中断入口地址。
11. 什么是DMA方式？DMA的主要优点及适用场合？答：DMA直接访问存储器，一种高速输入输出的方法，能直接访问内存，可以减少cpu的I/O的负担；适合大批量得数据传输；
12. 总线的分类方法主要有哪几种？请分别按这几种法说明总线的分类。答: A、按传送格式分为：串行总线、并行总线；B、按时序控制方式分为：同步总线（含同步扩展总线），异步总线；C、按功能分为：系统总线，CPU内部总线、各种局部总线。
13. 总线：一组可由多个部件分时共享的信息传输线。
14. 简要说明集中式仲裁的三种方式。答：链式查询方式：容易扩充设备，但对询问链的电路故障很敏感，且查询链中的优先权是固定的。计数器定时查询方式：计数可以从0开始，也可以从中止点开始，这样很方便灵活的改变了优先次序。独立请求方式：最大的优点是响应时间快，而且对优先次序的控制相当灵活，如可以预先固定，也可以用程序来改变，还可以用屏蔽的方法改变。
15. 何谓存储总线？何谓I/O总线？各有何特点？答：（1）存储总线是连接CPU和主存储器之间的专用总线，速度高。（2）I/O总线是连接主机（CPU、M）与I/O设备之间的总线，可扩展性好。
16. 什么是串行总线?什么是并行总线?试比较它们的应用场合。答：采用一条数据线进行传输的称为串行总线；并行总线采用多条线路进行传输数据；串行总线使用于较长的距离传输；并行总线适用于距离较短的高速传输；
17. 什么是总线周期？答：总线周期通常指的是BIU完成一次访问MEM或I/O端口操作所需要的时间。一个总线周期由几个时钟周期组成。
18. 总线上有哪些信息传输方式？各有哪些特点？答：串行，并行，复合，消息；复合：在同一条总线，传送不同的信号；可以提高总线的利用率，但会影响性能；消息：把各种信息组合成一个有一定格式的数据包在总线中进行传输，可以一次发送跟多的信息，进一步减少线路的数量，提高总线的利用率。
19. （不算CPU中的寄存器级）存储系统一般由哪三级组成？请分别简述各层存储器的作用（存放什么内容）及对速度、容量的要求。答：A、主存：存放需要CPU运行的程序和数据，速度较快，容量较大;B、Cache：存放当前访问频繁的内容，即主存某些页的内容复制。速度最快，容量较小；C、外存：存放需联机保存但暂不执行的程序和数据。容量很大而速度较慢。
20. 解释DRAM。答：动态随机存取存储器，即需要采取动态刷新的RAM。
21. RAM与ROM有何异同？答：ROM是只读存储器，对它只能读，不能写，断电后其数据能保存。RAM随机读写存储器，速度快，断电后数据消失；
22. 静态存储器依靠什么存储信息？动态存储器又依靠什么原理存储信息？试比较它们的优缺点。答：（1）静态存储器以双稳态触发器为存储信息的物理单元，依靠内部交叉反馈保存信息。速度较快，不需动态刷新，但集成度稍低，功耗大。（2）动态存储器依靠电容上暂存电荷来存储信息，电容上有电荷为1，无电荷为0.集成度高，功耗小，速度悄慢，需定时刷新。
23. 高速缓存Cache用来存放什么内容?设置它的主要目的是什么? 答：（1）用来存放当前活跃的数据与程序，作为主存活跃区的副本；（2）设置它，是为了解决cpu与主存的速度匹配；
24. Cache命中：答：cpu访问主存的数据或代码存在于cache中的情形时，称为Cache命中；
25. 多体交叉存储器有什么特点？答：由多个相互独立的存储体构成。每个存储体可以分别进行数据的读写，个存储体得读写过程可以重叠进行。Cpu在访问存储体时，数据时间还没有完成就可以启动另一个存储体的访问。
26. 什么是堆栈?说明堆栈指针SP的作用。答：是一种按先进后出的顺序进行存取的数据结构或存储区域。Sp是用来存放最后进堆栈的位置的寄存器；
27. 计算机指令中一般包含哪些字段？各有什么作用？答：包含地址码和操作吗；操作码表示操作的类型；地址码表示操作数和操作结果的存储位置。
28. 什么是寻址方式？常用的寻址方式有哪些？答：寻址方式就是寻找操作数或操作数地址的方式。与操作数有关的寻址方式有七种，分别是立即寻址，寄存器寻址，直接寻址，寄存器间接寻址，寄存器相对寻址，基址加变址寻址，相对基址加变址寻址；与I/0端口有关的寻址方式有直接端口寻址和间接端口寻址方式
29. 什么是指令格式？计算机指令为什么要有一定的格式？答：对计算机指令的编码的格式称为指令格式；以便计算机能区分指令和数据；
30. 指令ADD R2，（2000）中包含了哪几种寻址方式？
答：寄存寻址 ，直接寻址
31. 什么是逻辑地址？答：程序员编程时使用的，与内存物理地址无固定对应关系的地址。
32. CPU主要由哪些基本部件构成？CPU主要有哪些基本功能？答：（1）主要由控制器，运算器两部分组成（2）指令控制、操作控制、数据运算、异常处理和中断；
33. 在CPU中，哪些寄存器属于控制用的指令部件？它们各起什么作用？答：（1）程序计数器PC，提供取指地址，从而控制程序执行顺序。（2）指令寄存器IR，存放现行指令，作为产生各种微操作命令的基本逻辑依据。（3）程序状态寄存器PS，记录程序运行结果的某些特征标志，或用来设置程序运行方式与优先级。参与形成某些微操作命令。
34. 什么是程序计数器PC？为什么要设置PC寄存器？答：pc通常是一个存放指令地址的寄存器，它通常具有计数功能；在计算机中，程序中大多数指令是按执行的顺序存放在存储器中的，下一条指令的地址，就是上一条指令的地址加该指令的长度。所以设置pc可以简化指令地址的形成；
35. 机器周期和时钟周期指令周期；答：机器周期：完成一个基本操作的时间单元，例如：取指周期、取数周期等。时钟周期：CPU时钟频率的倒数，机器基本操作的最小单位。指令周期是执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成，是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间
36. 在浮点数中，阶码的正负和尾数的正负各代表什么含意？对实际数值的正负与大小有何影响？答：（1）阶码为正，表示将尾数扩大（2）阶码为负，表示将尾数缩小（3）尾数的正负代表浮点数的正负
37. 什么是显示器分辨率？答：是衡量显示器的一种标准，以图像的点数（像素）为单位，显示器分辨率越高其显示器就越好；

填空
总线控制逻辑基本集中在一起的称为：集中式总线控制
总线控制逻辑分布在总线各个部位上，称为：分布式总线控制
按总线上两种部件通讯时采用的同步方式不同，总线控制可分为：同步通信，异步通信

集中式总线控制可分为：链式查询 ，计数器定时查询，独立请求方式。其中，独立请求方式响应时间最快，链式查询方式对电路故障最敏感
高速cache一般采用：随机存取方式
静态SRAM的存储原理：信息不再变化

存储周期：存储器进行连续读或写操作所允许的最短时间间隔。
主存，缓存，辅存组成三级存储系统，分级目的是：解决存储器的容量，速度，价位三者之间的矛盾。

半导体静态RAM,靠触发器原理存储信息，半导体动态RAM靠电容充放电原理存储信息，信息动态半导体存储器的刷新分：集中刷新和分散刷新，之所以刷新是因为电容上的电荷一般只能维持一定时间。
主机与设备传送数据时采用：程序查询方式，主机与设备是串行工作的。

中断向量地址：中断服务程序入口地址的地址。
I/O与主机交换信息的方式中，中断方式的特点：CPU设备并行工作，传送与主程序并行工作
I/O的编址方式分不统一编址和统一编址，前者需要专用的I/O指令，后者可通过访存指令和设备交换信息。
I/O和CPU的联络方式可分为立即响应方式，异步应答信号联络，同步时标联络。
主机与设备交换信息中，程序查询方式中主机与设备是串行的，程序中断方式和DMA方式主机与设备是并行的。且DMA方式主程序与信息传送是并行的。
CPU管理主机与外围设备之间信息交换方式有：I/O编址方式，设备寻址传送方式，联络方式。
DMA方式中，
CPU与DMA控制器通常采用三种方法来分时使用内存，它们是：停止CPU访问，周期挪用，DMA与CPU交替访问。

.通常控制器的设计可分为：组合逻辑设计和微程序设计两大类，相对应的控制器结构：组合逻辑式和微程序式，前者采用的拉压器件是CU,后者为控存。
指令周期是CPU完成一条指令的时间，它包括若干个机器周期。

向量中断：由硬件形成向量地址，在由向量地址找到中断服务器程序的入口地址。
指令中期：是CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间。
同步控制：由统一的时序信号控制的方式。
异步控制：常用于CPU控制中。

指令周期大于机器周期。
中断标志触发器：用于向CPU发出中断请求。
隐指令：指系统中没有的指令。
允许中断触发器：用于开放或关闭中断系统。
响应中断的条件是ENIT=1,
响应终端的时间是指令执行后周期结束的时间。
指令系统：某计算机所执行的所有指令。
微地址是指微指令在控制储存器中的储存位置。
程序计数器的位数取决于指令字长。
存储器的层次结构主要体现在：缓存---主存，主存—辅存

解决CPU速度不匹配的途径？
采用高速的主存或加长存储的字长
采用并向操作的双端存储器
在CPU和主存储器之间插入高速cache
采用多体交叉存储器

总线控制逻辑基本集中在一起的称为：集中式总线控制
总线控制逻辑分布在总线各个部位上，称为：分布式总线控制
按总线上两种部件通讯时采用的同步方式不同，总线控制可分为：同步通信，异步通信
集中式总线控制可分为：链式查询 ，计数器定时查询，独立请求方式。其中，独立请求方式响应时间最快，链式查询方式对电路故障最敏感
高速cache一般采用：随机存取方式
静态SRAM的存储原理：信息不再变化
存储周期：存储器进行连续读或写操作所允许的最短时间间隔。
主存，缓存，辅存组成三级存储系统，分级目的是：解决存储器的容量，速度，价位三者之间的矛盾。
半导体静态RAM,靠触发器原理存储信息，半导体动态RAM靠电容充放电原理存储信息，信息动态半导体存储器的刷新分：集中刷新和分散刷新，之所以刷新是因为电容上的电荷一般只能维持一定时间。
主机与设备传送数据时采用：程序查询方式，主机与设备是串行工作的。
中断向量地址：中断服务程序入口地址的地址。
I/O与主机交换信息的方式中，中断方式的特点：CPU设备并行工作，传送与主程序并行工作
I/O的编址方式分不统一编址和统一编址，前者需要专用的I/O指令，后者可通过访存指令和设备交换信息。
I/O和CPU的联络方式可分为立即响应方式，异步应答信号联络，同步时标联络。
主机与设备交换信息中，程序查询方式中主机与设备是串行的，程序中断方式和DMA方式主机与设备是并行的。且DMA方式主程序与信息传送是并行的。
CPU管理主机与外围设备之间信息交换方式有：I/O编址方式，设备寻址传送方式，联络方式。
DMA方式中，CPU与DMA控制器通常采用三种方法来分时使用内存，它们是：停止CPU访问，周期挪用，DMA与CPU交替访问。
.通常控制器的设计可分为：组合逻辑设计和微程序设计两大类，相对应的控制器结构：组合逻辑式和微程序式，前者采用的拉压器件是CU,后者为控存。
指令周期是CPU完成一条指令的时间，它包括若干个机器周期。
向量中断：由硬件形成向量地址，在由向量地址找到中断服务器程序的入口地址。
指令中期：是CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间。
同步控制：由统一的时序信号控制的方式。
异步控制：常用于CPU控制中。
指令周期大于机器周期。
中断标志触发器：用于向CPU发出中断请求。
隐指令：指系统中没有的指令。
允许中断触发器：用于开放或关闭中断系统。
响应中断的条件是ENIT=1,
响应终端的时间是指令执行后周期结束的时间。
指令系统：某计算机所执行的所有指令。
微地址是指微指令在控制储存器中的储存位置。
程序计数器的位数取决于指令字长。
存储器的层次结构主要体现在：缓存---主存，主存—辅存