計算機組成原理(共5頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上主觀題作業(yè)學習中心：_學號：_姓名_簡答題（每題5分）1、 試說明計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。答：答：計算機系統(tǒng)可分為：微程序機器級，一般機器級（或稱機器語言級），操作系統(tǒng)級，匯編語言級，高級語言級。2、 簡述基址尋址方式和變址尋址方式有什么異同處？答：和變址尋址在形成有效地址時所用的算法是相同的，但是它們兩者實際上是有區(qū)別的。一般來說，變址尋址中變址寄存器提供修改量(可變的)，而指令中提供基準值(固定的)；中提供基準值(固定的)，而指令中提供位移量(可變的)。這兩種應用的場合也不同，變址尋址是面向用戶的，用于訪問字符串、向量和數(shù)組等成批數(shù)據(jù)；而面向系統(tǒng)，主要用于邏輯地址和

2、物理地址的變換，用以解決程序在主存中的再定位和擴大等問題。在某些大型機中，只能由來管理，用戶指令無權(quán)操作和修改3、 說明存取時間和存取周期的區(qū)別。答：存取周期：（1）把信息代碼存入存儲器，稱為“寫”，把信息代碼從存儲器中取出，稱為“讀”。 （2）存儲器進行一次“讀”或“寫”操作所需的時間稱為存儲器的訪問時間（或讀寫時間），而連續(xù)啟動兩次獨立的“讀”或“寫”操作（如連續(xù)的兩次“讀”操作）所需的最短時間，稱為存取周期（或存儲周期）。 （3）微型機的內(nèi)存儲器目前都由大規(guī)模集成電路制成，其存取周期很短，約為幾十到一百納秒（ns）左右 存取時間：RAM 完成一次數(shù)據(jù)存取所用的平均時間（以納秒為單位）。存

3、取時間等于地址設置時間加延遲時間（初始化數(shù)據(jù)請求的時間和訪問準備時間）。 讀出時間與寫入時間統(tǒng)稱存取時間。 又稱存儲器訪問時間。就是指從啟動一次存儲器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時間。具體來講，從一次讀操作命令發(fā)出到該操作的完成，將數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)緩沖寄存器謂之所經(jīng)歷的時間，即為存儲器存取時間。 這里需要指出，存取時間和存儲周期不一樣，而通常，存儲周期略大于存取時間。4、 什么是指令周期？什么是機器周期？什么是時鐘周期？三者之間的關系如何？答：指令周期：取出并執(zhí)行一條指令的時間。 機器周期：通常用內(nèi)存中讀取一個指令字的最短時間來規(guī)定CPU周期。(也就是計算機完成一個基本操作所花費的時間) 時鐘周期：處

4、理操作的最基本單位。(CPU的主頻) 指令周期、機器周期和時鐘周期之間的關系：指令周期通常用若干個機器周期表示，而機器周期時間又包含有若干個時鐘周期。答：指令周期是完成一條指令所需的時間。包括取指令、分析指令和執(zhí)行指令所需的全部時間。機器周期也稱為CPU周期，是指被確定為指令執(zhí)行過程中的歸一化基準時間，通常等于取指時間（或訪存時間）。時鐘周期是時鐘頻率的倒數(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。一個指令周期由若干個機器周期組成，每個機器周期又由若干個時鐘周期組成。5、何謂DMA方式？ DMA控制器可采用哪幾種方式與CPU分時使用內(nèi)存？答：直接內(nèi)存訪問（DMA）方式是一種完全由硬件

5、執(zhí)行I/O交換的工作方式。DMA控制器從CPU完全接管對總線的控制。數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過CPU，而直接在內(nèi)存和之間進行。DMA控制器采用以下三種方式：停止CPU訪問內(nèi)存：當外設要求傳送一批數(shù)據(jù)時，由DMA控制器發(fā)一個信號給CPU。DMA控制器獲得總線控制權(quán)后，開始進行數(shù)據(jù)傳送。一批數(shù)據(jù)傳送完畢后，DMA控制器通知CPU可以使用內(nèi)存，并把總線控制權(quán)交還給CPU。周期挪用：當沒有 DMA請求時，CPU按程序要求訪問內(nèi)存：一旦有DMA請求，則I/O設備挪用一個或幾個周期。DMA與CPU交替訪內(nèi)：一個可分為2個周期，一個專供DMA控制器訪內(nèi)，另一個專供CPU訪內(nèi)。不需要總線使用權(quán)的申請、建立和歸還過程。6、

6、外圍設備的I/O控制方式分哪幾類？各具什么特點？答：外圍設備的I/O控制方式分類及特點：（1）程序查詢方式：CPU的操作和外圍設備的操作能夠同步，而且硬件結(jié)構(gòu)比較簡單（2）程序中斷方式：一般適用于隨機出現(xiàn)的服務，且一旦提出要求應立即進行，節(jié)省了CPU的時間，但硬件結(jié)構(gòu)相對復雜一些。（3）直接內(nèi)存訪問（DMA）方式：數(shù)據(jù)傳輸速度很高，傳輸速率僅受內(nèi)存訪問時間的限制。需更多硬件，適用于內(nèi)存和高速外設之間大批交換數(shù)據(jù)的場合。（4）通道方式：可以實現(xiàn)對外設的統(tǒng)一管理和外設與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送，大大提高了CPU的工作效率。（5）外圍處理機方式：通道方式的進一步發(fā)展，基本上獨立于主機工作，結(jié)果更接近一般處

7、理機。7、為什么外圍設備需要通過接口與CPU連接？接口的主要功能有哪些？答：外圍設備要通過接口與CPU相連的原因主要有：（1）一臺機器通常配有多臺外設，它們各自有其設備號（地址），通過接口可實現(xiàn)對設備的選擇。（2）I/O設備種類繁多，速度不一，與CPU速度相差可能很大，通過接口可實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖，達到速度匹配。（3）I/O設備可能串行傳送數(shù)據(jù)，而CPU一般并行傳送，通過接口可實現(xiàn)數(shù)據(jù)串并格式轉(zhuǎn)換。（4）I/O設備的入/出電平可能與CPU的入/出電平不同，通過接口可實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。（5）CPU啟動I/O設備工作，要向外設發(fā)各種控制信號，通過接口可傳送控制命令。（6）I/O設備需將其工作狀況（“忙”、“

8、就緒”、“錯誤”、“中斷請求”等）及時報告CPU， 通過接口可監(jiān)視設備的工作狀態(tài)，并保存狀態(tài)信息，供CPU查詢?？梢姎w納起來，接口應具有選址的功能、傳送命令的功能、反映設備狀態(tài)的功能以及傳 送數(shù)據(jù)的功能（包括緩沖、數(shù)據(jù)格式及電平的轉(zhuǎn)換）。8、CPU響應中斷應具備哪些條件？答：CPU響應中斷條件：1、有中斷源發(fā)出的中斷請求；2、中斷總允許位EA=1，即CPU開中斷；3、申請中斷的中斷源的中斷允許位為1，即中斷沒有被屏蔽；4、無同級或更高級中斷正在被服務；5、當前的指令周期已經(jīng)結(jié)束.9、以DMA方式實現(xiàn)傳送，大致可分為哪幾個階段？答：DMA傳送前的預置階段（DMA初始化）數(shù)據(jù)傳送階段（DMA傳送）

9、 傳送后的結(jié)束處理10、簡述中斷的全過程。答：一個中斷過程包括3個階段：第一階段是中斷請求當外圍設備準備好向CPU傳送數(shù)據(jù)或已準備就緒接收CPu的數(shù)據(jù)或是有某種緊急情況需要CPU處理時外圍設備向CPU發(fā)出中斷請求該請求記錄在中斷請求觸發(fā)器中直到CPU響應中斷才清除。第二階段是中斷響應。CPU在一定條件下會暫停執(zhí)行當前的主程序轉(zhuǎn)去響應(某種)中斷將CS、IP以及標志寄存器內(nèi)容壓入堆棧保護起來并關閉中斷(使IF=0)轉(zhuǎn)入中斷服務程序。第三階段為中斷處理階段CPU在中斷服務程序中要進行保護現(xiàn)場、中斷服務、恢復現(xiàn)場、中斷返回等工作。計算題（每題10分）1、 已知x=0.10111，y=0.11011，

10、用補碼加減法計算x+y補和x-y補，并指出結(jié)果是否溢出。2、 對十進制的數(shù)據(jù)123 10作規(guī)格化浮點數(shù)的編碼，假定1位符號位，基數(shù)為2，階碼5位，采用移碼，尾數(shù)10位，采用補碼。3、已知x=-0011，y=-0101，試用原碼一位乘求x y=？答：應用題（每題10分）1、用4KB8位的存儲器芯片構(gòu)成8KB16位的存儲器。要求：1）該存儲器能存儲多少個字節(jié)的信息？2）需要多少片DRAM芯片？3）需要多少位地址作芯片選擇？4）畫出該存儲器組成的邏輯框圖。答： 1）存儲器能存儲16KB信息； 2）需4片； 3）地址線總需13位，芯片本身地址線占12位，1位地址作芯片選擇，所以采用位并聯(lián)與地址串聯(lián)相結(jié)合的方法來組成整個存貯器。 4）邏輯連接圖如下：2、 假設寄存器 R 中的數(shù)值為 1000 ，地址為 1000 的存儲器中存儲的數(shù)據(jù)為 2000 ，地址為 2000 的存儲器中存儲的數(shù)據(jù)為 3000 , PC 的值為 4000 ，問在以下尋址