計算機組成原理簡答題匯總-史上最全

1、一計算機硬件系統(tǒng)組成的基本概念1.什么是計算機系統(tǒng)？說明計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件。從計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)來看，它通?？梢苑譃槲鍌€以上的層次，在每一層上都能進行程序設(shè)計。由下至上可排序為：第一級微程序機器級，微指令硬件直接執(zhí)行；第二級傳統(tǒng)機器級，用微程序解釋機器指令；第三級操作系統(tǒng)級，一般用及其語言程序解釋作業(yè)控制語句；第四級匯編語言級，這一級由匯編語言支持和執(zhí)行；第五級高級語言級，采用高級語言，由各種高級語言編譯程序支持和執(zhí)行。還可以有第六級，應用語言機器級，采用各種面向問題的應用語言。馮諾依曼結(jié)構(gòu)計算機的特點是什么，它有哪些局限性？馮諾依曼結(jié)構(gòu)計算機是一種典型的計算機組

2、織結(jié)構(gòu)，將計算機硬件分為運算器，存儲器，控制器，輸入部件和輸出部件，采用存儲程序的工作方式。馮諾依曼結(jié)構(gòu)計算機的主要外部特征是：指令和數(shù)據(jù)都以字的方式存放在相同的存儲器中，沒有區(qū)別，由計算機的狀態(tài)來確定從存儲器獨處的字是指令還是數(shù)據(jù)。指令送往控制單元譯碼，數(shù)據(jù)送往運算器進行運算。指令順序串行地執(zhí)行，并由控制單元集中控制，采用一個PC計數(shù)器對指令進行尋址。存儲器是一個單元定長的一維線性空間。使用低級機器語言，數(shù)據(jù)以二級制形式表示。指令中包括操作碼和地址碼兩部分。操作數(shù)的編碼格式從數(shù)據(jù)本身不能進行區(qū)別。單處理機結(jié)構(gòu)，以運算器為中心，只有一個數(shù)據(jù)流和指令流。馮諾依曼結(jié)構(gòu)計算機的局限性在于它的并行性十

3、分有限，不適合于人工智能和模式識別等應用場合。3.計算機內(nèi)部有哪兩種信息流，它們之間有什么關(guān)系？計算機內(nèi)部有控制信息流和數(shù)據(jù)信息流?？刂菩畔ㄖ噶钚畔?、狀態(tài)信息和時序信息，這些信息的組合產(chǎn)生各類控制信號，對數(shù)據(jù)信息進行加工處理，并控制數(shù)據(jù)信息的流向，實現(xiàn)計算機的各項功能。計算機采用什么計數(shù)制，為什么？計算機采用二進制計數(shù)制。這種計數(shù)制便于物理器件實現(xiàn)。如半導體存儲器 中輸出元件的導通與截止、瓷表面存儲器中磁化單元的磁化方向、光存儲器中金屬存儲面上凹坑的有無等都可用來表示二級制數(shù)的0和1。簡述運算器和控制器的主要功能運算器的主要功能是完成算數(shù)運算和邏輯運算；控制器的主要功能是對指令譯碼，并產(chǎn)生

4、相應的控制信號。簡述輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的基本功能輸入設(shè)備將人們書序的信息（數(shù)字、字符、文字、圖形、圖像、聲音）形式轉(zhuǎn)換成計算機能接受并識別的信息（二進制信息）形式，輸出設(shè)備則將計算機內(nèi)部信息形式轉(zhuǎn)換成人們熟悉的信息形式。算術(shù)運算和邏輯運算個包括那些運算操作？算術(shù)運算對數(shù)據(jù)進行算數(shù)操作，包括加減乘除四則運算和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；邏輯運算按位對數(shù)據(jù)進行與或非異或和移位等操作。8.機器語言、匯編語言、高級語言有何區(qū)別？機器語言是一種用二進制代碼表示的計算機語言，機器可以直接執(zhí)行用機器語言編寫的程序。匯編語言是一種用助記符表示的與機器語言一一對應的語言，用匯編語言編寫的程序需經(jīng)過匯編后才能執(zhí)行。高級語言是一

5、種接近人類自然語言的與計算機結(jié)構(gòu)無關(guān)的語言，用高級語言編寫的程序要經(jīng)過解釋和編譯才能執(zhí)行。什么是指令？什么是程序？指令是機器完成某種操作的命令，典型的指令包括操作碼和地址碼兩部分。操作碼用來指出執(zhí)行什么操作（如加、傳送），地址碼用來指出操作數(shù)在什么地方、程序是有序指令的集合，用來解決某一特定問題。存儲器中存儲的數(shù)據(jù)和指令是怎么區(qū)分的？在存儲程序的計算機中，指令和數(shù)據(jù)都是以二進制的形式存放在存儲器中。從存儲器中存儲的內(nèi)容本身看不出它是指令還是數(shù)據(jù)，因為它們都是二進制代碼。計算機在讀取指令時把從存儲器中讀到的信息都看作是指令，而在讀取數(shù)據(jù)時則把從存儲器中讀到的信息都看作是操作數(shù)，所以為了不產(chǎn)生混亂

6、，在進行匯編程序設(shè)計時要注意區(qū)分存儲器中的信息是程序還是數(shù)據(jù)，而用高級語言設(shè)計程序一般不會產(chǎn)生上述問題。有些計算機程序是專門對程序進行操作的，如編譯程序和匯編程序，所以指令也可以是計算機的操作對象。有時我們把存儲在計算機中的指令和數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)，因為它們都是存儲在存儲器中的二進制代碼，都可以作為指令的操作對象。11.寄存器的功能是什么？寄存器在運算時用于保存運算數(shù)據(jù)和中間運算結(jié)果，以提高運算速度。此外，寄存器還可以存放指令、指令地址、程序運行狀態(tài)等。寄存器還可以作為數(shù)據(jù)緩存。編譯程序和解釋程序的區(qū)別是什么？編譯程序和解釋程序的作用都是將高級語言程序轉(zhuǎn)換成機器語言程序，但轉(zhuǎn)換的過程不同。編譯程序

7、在編譯時先檢驗程序錯誤，進行結(jié)構(gòu)分析后轉(zhuǎn)換成中間代碼，然后將中間代碼轉(zhuǎn)換為機器指令代碼，最后還需執(zhí)行機器指令。這種方法編譯時間長，運行速度塊。解釋程序前線檢查錯誤，然后邊解釋邊執(zhí)行。這種方法簡單，但運行速度慢，主要用于調(diào)試程序。什么是存儲單元、單元地址、存儲體、存儲容量？存儲單元是存儲器的基本存儲單位，用于存放一個字信息，可以使指令或數(shù)據(jù)。對存儲單元用二進制統(tǒng)一編號，編號就是單元地址，信息存儲按地址進行。存儲體是計算機系統(tǒng)存儲器的基本組成單位，計算機系統(tǒng)最少應有一個存儲體，存儲體應有課運行程序的基本容量，主要是數(shù)據(jù)位數(shù)應等于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的寬度。存儲單元的總數(shù)稱為存儲容量。什么是機器字長、指令字

8、長、存儲字長？機器字長是指CPU一次能處理數(shù)據(jù)的位數(shù)，通常與CPU的寄存器位數(shù)有關(guān)。指令字長是指計算機指令中二進制代碼的總位數(shù)。存儲字長是指存儲單元中存放二進制代碼的總位數(shù)。三者可以相當也可以不等，視不同機器而定。計算機的硬件指標有哪些？機器字長：CPU一次能處理的數(shù)據(jù)的位數(shù)，通常與CPU寄存器的位數(shù)有關(guān)。存儲容量：包括主存容量和輔存容量，是存放二進制代碼的總和，可用位(Bit)或字節(jié)(Byte)來衡量。運算速度：可用MIPS(每秒執(zhí)行的百萬條指令數(shù))、CPI（沒執(zhí)行一條指令所需的時鐘周期數(shù)）或FLOPS（每秒浮點運算次數(shù)）來衡量運算速度。有人說計算機指令的功能越強則計算機的性能越高。請對這個

9、問題提出你的看法。不對。計算機指令的功能強并不意味著計算機的性能高。計算機系統(tǒng)的性能取決于程序中指令的數(shù)量和每條指令執(zhí)行時所需的時間，指令的功能強可減少程序中指令的數(shù)量，但也可能使得每條指令的平均執(zhí)行時間延長。為什么說計算機硬件和軟件在邏輯上是等價的？用硬件實現(xiàn)的功能，在原理上可以用軟件實現(xiàn)；用軟件實現(xiàn)的功能，在原理上也可以用硬件來實現(xiàn)，這就是硬件和軟件的等價性。例如，硬件可以直接做乘法運算，也可以通過軟件用相加和移位的方式實現(xiàn)乘法運算。運行軟件可以控制計算機的運行，但也可以把軟件固化在ROM芯片中（如BIOS），在開機過程中由硬件直接運行。二計算機中的信息表示1.什么是大數(shù)端存儲方式，什么是

10、小數(shù)端存儲方式？當數(shù)據(jù)的位數(shù)超過一個字節(jié)時，將低位字節(jié)存放在低位地址的存儲方式為小數(shù)端存儲方式；將高低位字節(jié)存放在高位地址的存儲方式為大數(shù)端存儲方式。試比較定點帶符號數(shù)在計算機內(nèi)的四種表示方式。帶符號數(shù)在計算機內(nèi)部的表示方式有原碼、反碼、補碼和移碼。原碼表示方法簡單易懂，實現(xiàn)乘除法預算簡單，但用它實現(xiàn)加減法運算比較復雜。補碼的特點是加減法運算規(guī)則簡單，正負數(shù)的處理方式一致。反碼通常只用來計算補碼，由于用發(fā)麻運算不方便，因此發(fā)麻在計算機中沒得到實際應用。移碼由于保持了數(shù)據(jù)原有的大小順序，便于進行比較操作，因此常用語浮點數(shù)中的階碼，使用比較方便。3.試述浮點規(guī)格化的目的和方法浮點的規(guī)格化是為了使浮

11、點數(shù)尾數(shù)的最高數(shù)值位為有效位。當尾數(shù)用補碼表示時，若符號位與小數(shù)點后第一位不相等，則被定義為已規(guī)格化數(shù)，若則便是非規(guī)格化數(shù)。通過規(guī)格化，可以保證運算數(shù)據(jù)的精度。什么是計算機系統(tǒng)硬件與軟件之間的界面，其主要功能是什么？從程序的編制與執(zhí)行的角度來看，指令規(guī)定了計算機的操作類型及操作數(shù)地址，它們是產(chǎn)生各種控制信息的基礎(chǔ)。另外，從硬件設(shè)計的角度看，在設(shè)計計算機時先要確定其硬件能夠直接執(zhí)行哪些操作，表現(xiàn)為一組指令的集合，稱之為該計算機的指令系統(tǒng)。因此，指令系統(tǒng)體現(xiàn)了一臺計算機的軟硬件界面。指令系統(tǒng)包含若干指令，它規(guī)定了計算機功能的強弱及硬件復雜程度。簡述指令字長，存儲字長和機器字長的定義。指令字長為機器

12、指令所包含的二進制代碼位數(shù)，存儲字長為存儲單元中二進制數(shù)的位數(shù)，及其子長為運算器一次運算的二進制位數(shù)。5.什么叫指令地址，形式地址，有效地址。指令地址：指令在內(nèi)存中的地址；形式地址：指令地址字段給出的地址；有效地址：形式地址經(jīng)一定的運算而得到的操作數(shù)的實際地址。6.什么是助記符，為什么要用助記符編寫程序？用一些比較容易記憶的文字符號來表示指令中的操作碼和操作數(shù)，這種符號稱為助記符。助記符比較接近人類語言，因此程序編寫比較容易，指令短，便于閱讀，而用二進制代碼編寫程序則較復雜，指令長，閱讀也較困難。RISC指令系統(tǒng)具有哪些主要特點？RISC指令系統(tǒng)通過簡化指令，使計算機的結(jié)構(gòu)更加簡單合理，并通過

13、減少指令執(zhí)行周期數(shù)的途徑，達到提高機器速度的目的。其特點如下。選取使用頻度較高的一些簡單指令。復雜指令的功能由執(zhí)行頻度高的簡單指令組合來實現(xiàn)。指令長度固定，指令格式和尋址方式種類少。CPU中通用寄存器數(shù)量多，大多數(shù)指令操作都在寄存器之間進行，只有取數(shù)(LOAD)和存數(shù)(STORE)指令訪問存儲器。采用流水線技術(shù)們大部分指令在一個時鐘周期內(nèi)完成?？刂破鞑捎媒M合邏輯控制，不用微程序控制。采用優(yōu)化編譯程序。數(shù)據(jù)的尋址方式有哪幾種，最常使用的尋址方式是哪一種？數(shù)據(jù)的尋址方式有：按地址查找、按內(nèi)容查找、按順序查找等，其中按地址查找的尋址方式最為普遍。10.比較寄存器尋址和寄存器間址的區(qū)別。寄存器尋址：寄

14、存器中存放的就是操作數(shù)。寄存器間址：寄存器中存放的是操作數(shù)的地址，操作數(shù)在內(nèi)存中。寄存器尋址訪問操作數(shù)的速度比寄存器間接尋址訪問操作數(shù)的速度快。11.在寄存器-寄存器型，寄存器-存儲器型和存儲器-存儲器型三類指令中，哪類指令的執(zhí)行時間最長，哪類指令的執(zhí)行時間最短，為什么？寄存器-寄存器型執(zhí)行速度最快，存儲器-存儲器型最慢。因為前者操作數(shù)均在寄存器中，后者操作室在存儲器中，而訪問一次存儲器所需的時間一般比訪問一次寄存器所需時間長。12.選擇尋址方式時主要考慮哪些因素？選擇尋址方式時主要考慮以下因素：應與數(shù)據(jù)的表示相配合，能方便地存取各種數(shù)據(jù)；應根據(jù)指令系統(tǒng)及各種尋址方式的特點和相互組合的可能性進

15、行選擇；考慮實現(xiàn)上的有限性和可能性；還應使地址碼盡可能短，存取的空間盡可能大，使用方便。13.在指令格式中指明尋址方式有幾種方法？尋址方式在指令格式中的表示方法通常有兩種。由不同的操作碼指明操作數(shù)的不同尋址方式(操作碼指明法)；在指令格式中增設(shè)尋址特征位指明尋址方式(尋址方式位法)。14.在各類尋址方式中，哪類尋址方式最快，哪類尋址方式最慢，為什么？在各類尋址方式中，立即尋址方式最快，因為它不需要尋址，可從指令中直接獲得操作數(shù)。復合尋址方式最慢，因為它不但要進行運算，執(zhí)行(PC)+D或(Ri)+D操作，而且需要兩次訪問存儲器才能獲得操作數(shù)。15.簡述相對尋址的特點相對尋址方式中，操作數(shù)的地址是

16、程序計數(shù)器PC的值加上偏移量形成的，是一種特殊的變址尋址方式，偏移量用補碼表示，可正可負。相對尋址方式可用較短的地址訪問內(nèi)存。轉(zhuǎn)子指令執(zhí)行時應執(zhí)行哪些操作，子程序中的返回指令應執(zhí)行哪些操作？轉(zhuǎn)子指令保存返回地址有三種方式。用子程序的第一個字單元存放返回地址。這種方法允許多重轉(zhuǎn)子，但不允許子程序的遞歸和聯(lián)鎖遞歸。用寄存器存放返回地址。這種方法可以支持多重轉(zhuǎn)子及遞歸，但是子程序?qū)崿F(xiàn)比較復雜。用堆棧保存返回地址。這種方法支持多重轉(zhuǎn)子和遞歸，是目前廣泛采用的方法。17.若按指令功能分類，則指令系統(tǒng)可分為哪幾類指令？按指令功能分，可分為數(shù)據(jù)傳送類指令，算/邏運算類指令、程控類指令和I/O類指令等。這是最

17、常用的分類方法。三CPU子系統(tǒng)1.CPU有哪些功能？畫出其內(nèi)部組成框圖，并說明圖中每個部件的作用。 CPU具有控制程序的順序執(zhí)行、產(chǎn)生完成每條指令所需的控制命令，對各種操作實施時間上的控制、對數(shù)據(jù)進行算數(shù)和邏輯以及處理中斷等功能，其框圖如圖所示。圖中寄存器包括轉(zhuǎn)用寄存器（如程序計數(shù)器 CPU ADD 寄存器 、指令寄存器、堆棧指示器、存儲器地址寄存器、存儲器數(shù)據(jù)寄存器、中斷系統(tǒng) 微命令發(fā)生器 狀態(tài)指令寄存器等）以及通用寄存器（存放操作數(shù)）；控制單元生成各控制總線 數(shù)據(jù)總線 地址總線種微操作命令序列；ALU完成算數(shù)和邏輯運算；中斷系統(tǒng)用于處理各種中斷。2.控制器由哪些部件構(gòu)成，它有哪些基本功能？

18、控制器由程序計數(shù)器(PC)、指令寄存器(IR)、指令譯碼器、地址譯碼器、微操作產(chǎn)生部件、時序發(fā)生器和中斷機構(gòu)等組成，它的基本功能如下。(1)取指令：根據(jù)PC內(nèi)容，從存儲器指定單元取出指令后傳送到IR，并修改PC內(nèi)容，指向下一條執(zhí)行。(2)分析指令：對指令操作碼進行譯碼，產(chǎn)生各種微操作控制信號。(3)執(zhí)行指令：根據(jù)操作碼指定的操作性質(zhì)實現(xiàn)操作目的。(4)處理中斷請求：包括故障中斷和外設(shè)請求。3.與組合邏輯控制器相比，微程序控制器有哪些優(yōu)點？組合邏輯控制器速度較快，但控制較復雜，且功能擴展較難。與組合邏輯控制器相比，微程序控制器具有鬼整形、可維護性的優(yōu)點。它是一種利用軟件方法設(shè)計硬件的技術(shù)，可實現(xiàn)

19、復雜指令的操作控制。另外，微程序設(shè)計便于計算機功能的擴充，可較方便地增加和修改指令，只需要增加或修改一些微程序。4.試說明機器指令與微指令的關(guān)系。一條機器指令對應一段微程序，這段微程序是由若干條微指令序列組成的。因此，一條機器指令的功能是由若干條微指令組成的序列來實現(xiàn)的。簡言之，一條機器指令所完成的操作劃分成若干條微指令來完成，由微指令進行解釋和執(zhí)行。從指令與微指令、程序與微程序、地址與微地址的一一對應關(guān)系來看，前者與內(nèi)存儲器有關(guān)，后者與控制存儲器有關(guān)。每一個CPU周期對應一條微指令。試從通路連接選擇結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流動方向、對處理型操作及簡單傳送操作的支持力度等方面，比較帶多路選擇器的運算器和帶輸

20、入鎖存器的運算器各自特點。帶多路選擇器的運算器中，數(shù)據(jù)通路：沒個寄存器有單獨的數(shù)據(jù)通路與多路選擇器連接；數(shù)據(jù)流動方向：CPU內(nèi)部總線是一組單向傳送的數(shù)據(jù)線，將ALU的運算結(jié)構(gòu)送往各寄存器；對運算型指令的支持較強，可同時將兩個操作數(shù)送達ALU；但是寄存器間數(shù)據(jù)傳送需要通過ALU中轉(zhuǎn)。帶輸入鎖存器的運算器中，數(shù)據(jù)通路：寄存器組采用小規(guī)模告訴存儲器結(jié)構(gòu)，通過總線與ALU輸入端的鎖存器連接；數(shù)據(jù)流動方向：CPU內(nèi)部總線是一組雙向傳送的數(shù)據(jù)線；對于運算型指令，由于寄存器組每次只能通過總線向ALU提供一個操作數(shù)，因此需要在ALU輸入端設(shè)置鎖存器，暫存操作數(shù)。6.存儲器中有若干數(shù)據(jù)類型：指令代碼、運算數(shù)據(jù)、

21、堆棧數(shù)據(jù)、字符代碼和BCD碼，計算機如何區(qū)別這些代碼？CPU在取指階段從存儲器取出的信息為指令代碼。CPU在執(zhí)行階段從存儲器中取出的可以是運算數(shù)據(jù)、字符代碼和BCD代碼，具體是哪一種信息與指令的操作碼有關(guān)。凡是根據(jù)堆棧指示器SP所指示的地址訪存時所獲得的數(shù)據(jù)即為堆棧數(shù)據(jù)。7.計算機時序控制方式分為哪兩大類？試比較它們的優(yōu)缺點。計算機中的時序控制方式分為同步控制和異步控制兩大類。同步控制方式是指用統(tǒng)一發(fā)出的時序信號對各項操作進行同步控制。在同步控制方式中，操作時間被劃分為許多長度固定的時間段，每個時間段完成一步操作，如一次訪存操作。其特點是始終周期一旦確定，便固定不變，各步操作之間的銜接由時間段

22、的自動切換來控制。異步控制方式是指各項操作不受統(tǒng)一時序信號的約束，而是根據(jù)實際操作安排不同的時間。各操作之間的銜接、各部件之間的數(shù)據(jù)傳送采用異步應答方式。其特點是沒有統(tǒng)一的時鐘周期劃分和同步定時脈沖。同步控制方式的優(yōu)點是時序關(guān)系簡單，時序劃分規(guī)整，控制不復雜，控制部件在結(jié)構(gòu)上易于集中設(shè)計方便；缺點是在時間的安排上可能不合理，對時間的利用不經(jīng)濟。異步控制方式的優(yōu)點是時間安排緊湊、合理，能按不同部件、不同設(shè)備的實際需要分配時間；缺點是控制比較復雜。應用場合：一般地，在CPU或者設(shè)備內(nèi)部的操作中普遍采用同步控制方式；在連接CPU、主存和外部設(shè)備的系統(tǒng)上，有的采用同步方式，有的采用異步方式來控制總線數(shù)

23、據(jù)傳送操作。8.簡要敘述三種不同的判斷溢出的方法，注明表達式中參數(shù)的含義。補碼加減法中一個重要問題是溢出判斷，共有三種方法。對于兩數(shù) A=SAAn-1An-2A0 B=SBB n-1Bn-2B0方法一：“溢出”=SASBSf+ SASBSf ，其中，表示Sf結(jié)果的符號位。方法一：“溢出”=Cf eq oac(,+)C，其中，Cf表示符號位產(chǎn)生的進位；C表示數(shù)值為最高位產(chǎn)生的進位。方法三：將符號位擴展為雙符號位，則結(jié)果的符號位為Sf1，Sf2，有“溢出”= Sf1 eq oac(,+)Sf2。9.采用雙符號位的溢出判別邏輯的判別方法是什么，該方法相對但符號位的溢出判別方法有哪些優(yōu)點？將符號位擴展

24、為雙符號位，則結(jié)果的符號位為Sf1，Sf2，有“溢出”= Sf1 eq oac(,+)Sf2。相對但符號位溢出判別方法，該方法簡單可靠。10.試論述浮點加減運算的對階過程中，為什么要使小的階碼向大的階碼對齊，反過來有何不可？對階的原則，小階向大階看齊。對階的原因：如果大階向小階看齊，隨階碼的值減少，為保持數(shù)的值不變，則尾數(shù)必須左移相應位數(shù)，有可能發(fā)生符號位及尾數(shù)高位丟失的錯誤，這是不允許的。而增大小階碼同時尾數(shù)右移，有可能發(fā)生尾數(shù)低位的丟失，這只影響精度，不會產(chǎn)生錯誤。11.由于浮點數(shù)的表示范圍寬廣，在實際應用中很少出現(xiàn)溢出，僅在理論上的兩種極端情況下，才可能出現(xiàn)上溢和下溢，試述這兩種情況。上

25、溢：同號數(shù)相加，其中一數(shù)的絕對值很大，階碼已達到正最大，而和的絕對值大于1，則尾數(shù)需要右規(guī)，階碼加1，超出了階碼的最大表示范圍，此時稱為上溢。運算結(jié)果錯誤，CPU報錯停機，并置程序狀態(tài)字寄存器，中溢出標志位為1.下溢：異號數(shù)相加前，兩數(shù)的絕對值很小，使階碼達到負絕對值最大，且兩數(shù)相差很小，相加后需左規(guī)，則尾數(shù)左規(guī)時，階碼減小，超出了階碼表示的最小的負數(shù)，此時稱為下溢，一般當做機器零處理，計算機不報錯。12.試論證在浮點除法運算中，為什么經(jīng)過“尾數(shù)調(diào)整“的操作后，其結(jié)果就必定是規(guī)格化結(jié)果？尾數(shù)調(diào)整是指檢測被除數(shù)尾數(shù)的絕對值是否小于除數(shù)尾數(shù)的絕對值，以確保商的尾數(shù)為小數(shù)，如果不是，則被除數(shù)尾數(shù)右移

26、一位，并相應的調(diào)整其階碼。由于兩操作數(shù)均已是規(guī)格化數(shù)，即|M|1/2，相除后期商（結(jié)果尾數(shù)）的絕對值必然大于等于1/2，不需要左規(guī)。在進行“尾數(shù)調(diào)整后”，商（結(jié)果尾數(shù)）的絕對值必然小于1，不需要左規(guī)。所以按照上述操作產(chǎn)生的商不需要進行規(guī)格化處理。13.浮點加減運算為什么首先要對階，對階的原則是什么，對階時，對其尾數(shù)和階碼分別進行什么操作？對階的目的：使被加數(shù)（或被減數(shù)）X和加數(shù)（或減數(shù)）Y的小數(shù)點對齊，即是其階碼相等。對階原則：小階向大階看齊。對階的方法：階碼小的數(shù)每次階碼加1，尾數(shù)右移1位，直到兩數(shù)的階碼相等。14.畫出指令周期的流程圖，分別說明圖中的每個子周期的作用。圖3-10是指令周期的

27、流程圖，取指周期完成取指令和分析指令的操作；間址周期用于取操數(shù)的有效地址；數(shù)的有效地址；執(zhí)行周期完成執(zhí)行指令的操作；中斷周期是用當CPU響應中斷時，由中斷隱指令完成保護程序斷點，硬件關(guān)中斷和將向量地址送PC（硬件向量法）的操作。15.中斷周期前和中斷周期后各是CPU的什么工作周期，中斷周期完成什么操作？CPU中斷周期前為執(zhí)行周期，中斷周期后為取指周期。中斷周期完成下列操作：保存程序斷點、硬件關(guān)中斷，將向量地址送至程序計數(shù)器（硬件向量法）或?qū)⒅袛嘧R別程序入口地址送至程序計數(shù)器（軟件查詢法）。16.微程序控制的基本思想是什么？ 把指令執(zhí)行所需要的所有控制信號存放在控制存儲器中，需要時從這個存儲器中

28、讀取，也就是把操作控制信號編成微指令，存放到一個專門的存儲器中。這樣，指令的控制器設(shè)計就變成微程序設(shè)計，從而可用類似于軟件技術(shù)來設(shè)計控制器部件。17.微程序控制器的特點是什么？微程序控制器具有較強的靈活性，因為微程序容易修改，從而可方便地實現(xiàn)新功能，增加新指令。但是微程序控制器在執(zhí)行每條指令時都要訪問存儲控制存儲器若干次，控制存儲器的速度就成了系統(tǒng)工作速度的關(guān)鍵。與組合電路的控制器比較，微程序的控制器具有規(guī)整性，可維護性等優(yōu)點。它一種利用軟件方法來設(shè)計硬件的技術(shù)。18.微指令編碼有哪三種方式，微指令格式有哪幾種，微程序控制器有哪些特點？ 微指令編碼方式有直接表示法、編碼表示法、混合表示法。微指

29、令的格式大體分成兩類：水平型微指令和垂直型微指令。水平型微指令分為全水平型微指令、字段編碼的水平型微指令、直接和編碼相混合的微指令。微程序控制器具有規(guī)整性、可維護性和靈活性的優(yōu)點，可實現(xiàn)復雜指令的操作控制，使得在計算機中可以較方便地增加和修改指令，甚至可以實現(xiàn)其他計算機的指令。19.什么是流水指令？畫出指令二級流水和四級流水的示意圖，它們中哪個更能提高處理器的速度，為什么？指令流水就是改變各條指令按順序串行執(zhí)行的規(guī)則，使機器在執(zhí)行上一條指令的同時，取出下一條指令，圖3-11(a)和(b)分別是指令的二級流水和四級流水示意圖。把指令周期劃分得更細，使更多的指令在同一時期內(nèi)執(zhí)行，更能提高處理器速度

30、，故四級流水比二級流水的處理速度高。20.當遇到什么情況時，流水線會受阻？舉例說明。流水線受阻一般有三種情況。(1)在指令重疊執(zhí)行過程中，硬件資源滿足不了指令重疊執(zhí)行的要求，發(fā)生資源沖突。如在同一時間，幾條重疊執(zhí)行的指令分別要取指令、取操作數(shù)和存結(jié)果，都需要訪存，就會發(fā)生訪存沖突。(2)在程序的相鄰指令之間出現(xiàn)了某種關(guān)聯(lián)，如當一條指令需要用到前面指令的執(zhí)行結(jié)果，而這些指令均在流水線中重疊執(zhí)行，就會引起數(shù)據(jù)相關(guān)。(3)當流水線遇到分支指令時，如一條指令要等前一條（或幾條）指令作出轉(zhuǎn)移方向的決定后，才能進入流水線時，便發(fā)生控制相關(guān)。21.指令流水線和運算流水線結(jié)構(gòu)有何共同之處？指令流水線和運算流水

31、線的共同點是：由于相鄰兩段在執(zhí)行不同的操作，所需的時間可能不相同，因此在相鄰兩段之間必須設(shè)置鎖存器或寄存器，以保證在一個時鐘周期內(nèi)流水各段的輸出信號不變。22.簡述指令周期、機器周期、時鐘周期的定義和他們之間的關(guān)系。從一條指令到啟動到下一條指令啟動的時間間隔稱為指令周期。完成指令中一個步驟所需的時間稱為機器周期。完成一條微指令所需的時間稱為時鐘周期。一個指令周期包含若干個機器周期，如取指令周期、取操作數(shù)周期和運算周期。一個機器周期包含個若干個時鐘周期，若干條微指令實現(xiàn)指令中一個步驟的功能。23.PSW是什么，它存放在哪，作用是什么？PSW是程序狀態(tài)字，存放在程序狀態(tài)字寄存器SR中。它表示程序運

32、行時的運行結(jié)果特征和處理器的狀態(tài)，為指令運行提供必要的條件。24.什么是CPU時序，它是如何產(chǎn)生的，有什么作用？ 時序就是時間序列，CPU時序就是CPU在執(zhí)行一條指令時所需要的時間序列。這個時間序列可用時序發(fā)生器產(chǎn)生的一組時序信號來標志。將時序信號產(chǎn)生的一系列脈沖與電位，送至各操作部件，對控制信號進行定時控制。25.指令執(zhí)行過程應該如何劃分，指令的各階段決定了哪些周期時間？一條指令的執(zhí)行過程可分為取指令、指令譯碼，取操作數(shù)和執(zhí)行指令等步驟。指令譯碼與取操作數(shù)可以并行操作，因此將指令執(zhí)行過程分為取指令、取操作數(shù)和執(zhí)行指令階段。由于大多數(shù)指令有兩個操作數(shù)，因此取操作數(shù)階段分為取源操作數(shù)階段和取目的

33、操作數(shù)階段。每個階段對應一個機器周期，為了便于控制，取最長的機器周期作為計算機標準機器周期。26.指令周期結(jié)束操作包含哪些內(nèi)容，為什么要做結(jié)束操作？ 指令周期結(jié)束操作包括停機，電源失效、DMA請求和中斷請求的處理。結(jié)束操作是維持正常的指令循環(huán)所必需的。CPU在運行程序時，可能會出現(xiàn)各種事件和異常情況，若不自動處理，則指令的循環(huán)無法正常執(zhí)行。因此必須事先考慮當出現(xiàn)事件或異常情況時的處理方法，安排控制流程，在指令結(jié)束時予以判斷和處理，維持指令的正常循環(huán)。27.指令和數(shù)據(jù)以什么方式存放在存儲器中，計算機如何區(qū)分這些代碼？指令和數(shù)據(jù)不加區(qū)分的以二進制代碼的方式存放在存儲器中。在取指令階段，根據(jù)PC中的

34、地址，從存儲器中取出來的是指令，它被傳送到指令寄存器IR中。在取操作數(shù)階段，根據(jù)尋址方式獲得操作數(shù)的地址，從存儲器中取出來的是數(shù)據(jù)，根絕指令操作意圖，操作數(shù)被傳送到ALU參加運算，或者被傳送到寄存器或存儲器中。28.水平型微指令與垂直型微指令各有什么特點？水平型指令的字長較長，在一條微指令中定義了較多的微操作，因此編制的微程序較短，可用較少的微指令實現(xiàn)機器指令的功能。它可以直接控制操作對象，具有效率高、速度快、靈活性強、控制簡單的特點。微程序設(shè)計較復雜，但硬件實現(xiàn)較簡單。垂直型微指令的結(jié)構(gòu)類似于機器指令的結(jié)構(gòu)，微操作碼需經(jīng)過譯碼后再控制操作對象，因此速度較慢。另外，在一條微指令中只能定義一種微

35、操作，使得指令規(guī)范、功能簡單、字長較短、編制的微程序較長。微程序設(shè)計簡單，但硬件控制較復雜。29.微指令的編碼方式有哪幾種，各種編碼方式的優(yōu)缺點各是什么？微指令有以下幾種編碼方式：(1)直接表示法。微操作碼中的每一位表示一種微操作，這種方法簡單，但微指令字長較長，編碼效率較低。(2)編碼表示法。將微操作碼分段編碼，將相容性微操作放在不同的段中，而將相斥性微操作放在同一段中。每段包含若干位，用不同的碼點表示不同的微操作。這種方法微指令字長較短，編碼效率高，但執(zhí)行速度較慢，且需要增加譯碼器。(3)混合表示法。結(jié)合前兩種方法，將一些速度要求高，或者與其他微操作都相容的微操作用直接表示法表示，而將其他

36、微操作以編碼表示法表示。四存儲子系統(tǒng)1.解釋下列術(shù)語：存儲元、存儲單元、單元地址、存儲體、存儲容量、存儲器。存儲元：存儲器最小組成單元，它的作用是用來存放一位二進制代碼”0”或者”1”。任何具有兩個未定狀態(tài)（雙穩(wěn)態(tài)）的物理器件都可用來做存儲元。存儲單元：在存儲器中有大量的存儲元，把他們按相同的位數(shù)劃分為組，組內(nèi)所有的存儲元同時進行讀出或?qū)懭氩僮?，這樣的一組存儲元稱為一個存儲單元。一個存儲單元通?？梢源娣乓粋€字或若干個字節(jié)；存儲單元是CPU訪問存儲器的基本單位。單元地址：存儲器中存儲單元的編號叫做單元地址。在按地址訪問的存儲器中，單元地址與存儲單元是一一對應的，是存儲單元的唯一標志。存儲體：存儲

37、單元的集合組成存儲體。存儲體是存放二進制信息的地方，它具有讀取，寫入和保持（記憶）的功能。存儲容量：存儲器可以容納的二進制信息的總量稱為存儲容量，其單位是字節(jié)（Byte）或者字（Word），常用的單位符號還有KB，MB，GB，TB。存儲器：計算機系統(tǒng)的重要組成部分，是計算機系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。有了存儲器，計算機系統(tǒng)就具有了記憶功能，從而將用戶信息存放到計算機中，使計算機可以脫離人工干預，自動地進行作業(yè)。2.什么是”程序訪問的局部性”，存儲系統(tǒng)中哪一級采用了程序訪問的局部性原理。所謂程序訪問的局部性，即程序執(zhí)行時對存儲器的訪問是不均勻的，這是由于指令和數(shù)據(jù)在主存的地址分布不是隨

38、機的，而是相對地簇聚。存儲系統(tǒng)的Cache-主存級和主存輔存級都用到了程序訪問的局部性原理。對Cache主存級而言，把CPU最近期執(zhí)行的程序放在容量較小、速度較高的Cache中。對主存輔存級而言，把程序中訪問頻率高、比較活躍的部分放在主存中，這樣既提高了訪存的速度也擴大了存儲器的容量。3.是說明存儲系統(tǒng)是如何滿足計算機系統(tǒng)對存儲器高速度、大容量、低成本的要求的？隨著計算機技術(shù)的廣泛應用及科學技術(shù)的發(fā)展，任何計算機系統(tǒng)對存儲器的要求都是高速度、大容量、低成本。然而這三項指標是相互矛盾的，在目前的工藝技術(shù)條件下不可能同時滿足。為了解決這個矛盾，逐漸形成了分級的存儲體系。各級存儲器采用不同容量、不同

39、速度、性能上互補的存儲器構(gòu)成一個存儲系統(tǒng)的整體，各級存儲器之間在必要時需要進行信息交換，從而滿足不同應用的需求?，F(xiàn)在廣泛采用的是三級的層次結(jié)構(gòu)：告訴緩沖存儲器（Cache）、主存儲器、輔助存儲器。這三級存儲器不是孤立的部件，而是構(gòu)成了一個整體。主存和Cache之間的信息交換由專門的部件（輔助部件）控制進行，因為其速度要求高，輔助硬件通常采用組合邏輯實現(xiàn)。從CPU的角度來看，主存和Cache層次的速度接近Cache，容量是主存的容量，而位成本也接近于主存，因此可以解決速度和成本的矛盾。主存和輔存之間信息交換通過輔助軟硬件實現(xiàn)。通過軟硬件結(jié)合，把主存和輔存統(tǒng)一成為一個整體，構(gòu)成主存和輔存層次。從整

40、體上來看其速度解決于主存，但容量是輔存的容量，而位成本也接近于廉價的輔存的平均價格，因此可以解決容量和成本的矛盾。這樣，用戶就可使用一個容量很大（取決于輔存），價格低廉（接近于輔存），而速度很高（主要取決于Cache）的存儲系統(tǒng)，從而滿足高速、大容量、低成本的要求。4.請說明三級存儲體系分別由哪些部分組成，并且比較”Cache主存”和”主存輔存”這兩個存儲層次的相同點和不同點。三級存儲體系由Cache存儲器、主存和輔存構(gòu)成。在Cache主存之間，主存和輔存之間分別有軟硬件和輔助軟件負責信息的調(diào)度，以便各級存儲器能共組成有機的三級存儲體系。Cache和主存構(gòu)成了系統(tǒng)的內(nèi)存，而主存和輔存依靠輔助軟

41、硬件支持構(gòu)成了虛擬存儲器。在三級存儲體系中，Cache主存和主存輔存這兩個存儲層次有如下兩個相同點。(1)出發(fā)點相同；二者都是為了提高存儲系統(tǒng)的性能價格比而構(gòu)造的層次性存儲體系，都力圖使存儲系統(tǒng)的性能接近高速存儲器，而價格接近于低速存儲器。(2)原理相同：都是利用了程序運行時的局部性原理把最近常用的信息快從相對較慢，而大容量的存儲器調(diào)入到相對高速而容量較小的存儲器。Cache主存和主存輔存這兩個存儲層次有如下四個不同點.(1)目的不同：Cache主要解決主存與CPU的速度差異問題；而虛存就性能價格比提高而言主要是解決存儲容量的問題（另外還包括存儲管理、主存分配和存儲保護等方面）(2)數(shù)據(jù)通路不

42、同：CPU與Cache和主存之間均有直接訪問通路，Cache不命中時可以直接訪問主存；而虛存中，輔存與主存之間不存在直接的數(shù)據(jù)通路，當主存不命中時只能通過調(diào)進解決，即把CPU要用的程序從輔存調(diào)進主存。(3)透明性不同：Cache的管理完全由硬件完成，對系統(tǒng)程序和應用程序均透明；而虛存管理由軟件（操作系統(tǒng)）和硬件共同完成，對系統(tǒng)程序不透明，對應于程序透明（段式和段頁式管理對應用程序半透明）。(4)未命中時的損失不同：由于主存的存取時間是Cache的存取時間的510倍，而輔存的存取時間通常是主存的上千倍，故主存未命中時系統(tǒng)的性能損失要遠大于Cache未命中時的損失。5.與EPROM相比，閃存有哪些

43、優(yōu)缺點？與EPROM相比，閃存的優(yōu)點是存儲容量大（可達2MB），數(shù)據(jù)可在線更新，且更新較方便，缺點是無法保障數(shù)據(jù)安全，容易遭受病毒攻擊。6.主存和輔存的速度指標有何不同？為什么會有這些不同？主存的速度指標用存取周期表示。輔存的速度指標，以磁盤為例，一般包括尋找（尋道）時間、等待時間和數(shù)據(jù)傳輸時間三個量。因為主存是隨機存取存儲器，所以存取周期不隨存儲單元的地址不同而改變。而磁盤存儲器屬磁表面存儲器，其存取周期與存儲單元的位置有關(guān)，不同位置所需的尋道時間和等待時間（在磁道上找到制定扇區(qū)位置所需的時間）不同，故不能以一個物理量來衡量。7.輔存的技術(shù)指標一般包括哪些？輔存的技術(shù)指標一般包括以下幾個方面

44、。(1)記錄密度（分道密度和位密度兩種）。(2)存儲容量（盤面數(shù)每個盤面的磁道數(shù)每個磁道記錄的二進制代碼數(shù)）。(3)平均訪盤時間（包括尋道時間、等待時間和傳送時間）。(4)數(shù)據(jù)傳送速率（每秒鐘內(nèi)存入或讀出二進制代碼的位數(shù)）。(5)誤碼率（出錯信息位數(shù)和獨處信息的總位數(shù)之比）。8.存儲器有哪些分類方法？它們是怎樣分類的？按存儲器在計算機中的作用分類，可分為(1)高速暫存存儲器(2)高速緩沖存儲器(3)主存儲器(4)輔助存儲器(5)其他功能的存儲器。按存儲介質(zhì)分類，可分為：(1)半導體存儲器(2)磁表面存儲器(3)光盤存儲器。按存儲方式分類，可分為：(1)只讀存儲器(2)隨機存取存儲器(3)直接存

45、取存儲器(4)順序存取存儲器(5)按內(nèi)容尋址存儲器。按信息的可保存性分類，可分為：(1)揮發(fā)性存儲器和非揮發(fā)性存儲器(2)破壞性讀出存儲器和非破壞性讀出存儲器。9.試比較RAM和ROM。RAM是隨機存取存儲器，在程序的執(zhí)行過程中既可以讀出又可以寫入。ROM是只讀存儲器，在程序的執(zhí)行過程中只能讀出信息，不能寫入信息。10.CPU訪問存儲器的平均時間與那些因素有關(guān)？由公式：Ta=HTc+(1-H)Tm，可以看出，Cache和主存的存取周期直接影響CPU的平均訪存時間，而命中率也是影響Cache主存系統(tǒng)速度的原因之一。命中率越高，平均訪存時間就越接近與Cache的存取速度。而影響命中率的因素包括Ca

46、che的替換策略、Cache的寫操作策略、Cache的容量、Cache的組織方式、塊的大小以及所運行的程序的特性，還包括控制Cache的復制硬件的調(diào)度方式。如果實現(xiàn)信息調(diào)度功能的輔助硬件能夠事先預測CPU未來可能需要訪問的內(nèi)容，就可以把有用的信息事先調(diào)入Cache，從而提高命中率。而擴大Cache的存儲容量可以盡可能多地裝入有用信息，減少主從主存替換的次數(shù)，同樣能提高命中率。但是，Cache的容量收到性能價格比的限制，加大容量會使成本增加，致使Cache主存系統(tǒng)的平均位價格上升。所以雖然提高命中率能夠提高平均速度，但提高命中率會受到多種因素的制約。11.動態(tài)存儲器為什么需要刷新，怎樣進行刷新？

47、動態(tài)存儲器一句柵極電容上有無電荷來表示信息1和0.由于電路中存在漏電流，電容上的電荷會逐漸泄漏，因此必須在電荷未消失之前予以補充，這一過程稱為刷新。刷新過程是一個數(shù)據(jù)的讀/寫過程，將信息讀出，放大后再寫回存儲元，對柵極電容進行充電。12.什么是存儲器的刷新，刷新有哪些典型的方式，每種刷新方式的特點是什么？動態(tài)隨機存儲器利用存儲元中的柵極電容存儲電荷，電容上有電荷表明存放數(shù)據(jù)1，無電荷表明存放數(shù)據(jù)0。由于存儲元電路存在漏電流，使柵極電容上的電荷流失，因此必須每隔一段時間對存儲體中的所有記憶單元的柵極電容補充電荷，這個過程稱為刷新。有三種典型的刷新控制方式。(1)集中刷新方式：在最大刷新時間間隔內(nèi)

48、，前一段時間進行讀/寫/保持，后一段時間集中進行刷新。這種方式的主要缺點是在集中刷新這段時間內(nèi)不能進行存取訪問，稱為死區(qū)。(2)分散刷新方式：這種方式把CPU對內(nèi)存的存取周期擴展為兩倍，前半段用來進行讀/寫/保持，后半段作為刷新時間。因刷新過于頻繁，故影響子系統(tǒng)的速度，但它不存在死區(qū)。這種方式不適合高速內(nèi)存。(3)異步刷新方式：將以上兩種方式結(jié)合起來就形成了異步刷新方式。首先用最大刷新時間間隔除以要刷新的行數(shù)，然后將每段時間分割成兩部分，前半部分用于讀/寫/保持，后一小段用于刷新。這樣既保證了內(nèi)存的刷新，又沒有明顯的死區(qū)。13.比較DRAM與SRAM的異同。相同點：動態(tài)隨機存儲器（DRAM）與

49、靜態(tài)隨機存儲器（SRAM）都是存放二進制數(shù)據(jù)的物理器件，讀/寫方式大致相同，都屬于隨機存儲器，即在程序的執(zhí)行過程中即可讀出又可寫入信息；它們都屬于一會發(fā)行存儲器，斷電后信息將丟失。不同點：SRAM由雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器存儲信息，只要電源不掉電，信息就不丟失；DRAM靠電容存儲點和原理存儲信息，即使電源不掉電，由于電容要放電，信息也會丟失，需要定期刷新。另外DRAM成本較低，存取速度較慢，因此一般用大容量存儲器。SRAM成本較高，存取速度較快，一般用于小容量存儲器。14.簡述主存儲器的基本結(jié)構(gòu)？舉例說明存儲器的工作過程。主存儲器由存儲矩陣、尋址系統(tǒng)、讀寫系統(tǒng)和時序控制線路組成、存儲矩陣亦稱存儲體、存儲陣

50、列，它是存儲i欣喜地物理器件，是存儲單元的集合，由存儲位元構(gòu)成。因存儲介質(zhì)、存取方式和存儲功能不同，因此其組織形式也存在很大差別。尋址系統(tǒng)由存儲地址寄存器MAR、地址譯碼器和地址驅(qū)動器三部分構(gòu)成。I/O或CPU訪存時，先將訪存地址送MAR，經(jīng)地址譯碼器找到被訪問的存儲單元，最后由地址驅(qū)動器驅(qū)動該存儲單元以實現(xiàn)讀/寫。讀/寫系統(tǒng)包括存儲緩沖寄存器MBR、讀出和寫入線路。讀出根據(jù)訪存的讀命令，通過讀出線路將由尋址確定的存儲單元內(nèi)容讀出送MBR，以供I/O或CPU使用。若是破壞性讀出，還應啟動寫入線路將信息重寫回單元。寫入時先將要寫入的數(shù)據(jù)送MBR，根據(jù)寫命令，通過寫入線路，將MBR內(nèi)容寫入由尋址確

51、定的存儲單元。時序控制線路包括控制觸發(fā)器，各種門電路和延遲線等，接收I/O中CPU的啟動、讀寫、清除等命令，產(chǎn)生一些列時序控制主存儲器完成讀/寫命令。以存儲器讀為例說明存儲器的工作過程。首先由選址機構(gòu)選中存儲體，地址總線此時給出要訪問的存儲單元的地址，并將該地址放在地址寄存器MAR中。MAR中的地址經(jīng)過譯碼才能夠訪問存儲體中的單元。地址驅(qū)動的作用是為了解決徐那只信號在存儲體內(nèi)的衰減問題。存儲體在讀/寫電路的控制下，將對應存儲單元中的內(nèi)容讀出，并將結(jié)果放在數(shù)據(jù)緩存寄存器MBR中。MBR中的數(shù)據(jù)在控制線路的作用下交給數(shù)據(jù)總線。15.半導體存儲器的性能參數(shù)有哪些？主存的存儲容量指的是主存所能容納的二

52、進制位個數(shù)的總和，即構(gòu)成主存的存儲位元的總和。存儲容量等于存儲單元個數(shù)與每個存儲存儲單元包含的存儲位元個數(shù)之積。存取時間：指的是從啟動一次存儲器操作到完成該操作所用時間。存取周期：指的是連續(xù)兩次啟動同一存儲器進行存取操作所需的最小時間間隔?？煽啃酝ǔＳ闷骄鶡o故障時間來衡量，表示兩次故障之間的平均時間間隔。功耗與集成度：功耗反映了存儲器件耗電多少，集成度標示單個存儲芯片的存儲容量。一般希望功耗小、集成度高，但兩者是矛盾的，必須進行折中。性能價格比：性能主要包括存儲容量、存儲周期、存取時間和可靠性等。價格包括存儲芯片和外圍電路的成本。通常要求性能價格比要高。存取寬度：CPU或I/O一次訪存可存取的

53、數(shù)據(jù)位數(shù)或字節(jié)數(shù)。16.NRZ,NRZI,FM,MFM是哪四種記錄方式，其寫入電流波形有何特點？NRZ是不歸零制（見變就翻），其特點是磁頭線圈中始終有電流，正向電流代表”1”，負向電流代表”0”。NRZ-1是不歸零-1（見”1”就翻轉(zhuǎn)），其特點是磁頭線圈中始終有電流，寫”1”時改變電流方向，寫”0”時電流方向不變。FM是調(diào)頻制，其特點是寫”1”時在存儲元的起始和中間位置均要改變電流方向，寫”0”時只在存儲元起始位置改變電流方向。MFM是改進調(diào)頻制，其特點是保留記錄”1”時在存儲元的中間位置改變電流方向，而且不論寫”0”或?qū)憽?”，在存儲元的起始位置均不改變電流方向，只有在連續(xù)記錄兩個或兩個以上

54、的”0”時，才在兩個存儲元之間改變電流方向。17.簡述主存與高速緩存之間的地址映射方式。主存與高速緩存之間的地址映射方式有直接映射、全相聯(lián)映射和組相連映射。直接映射方式下主存中的塊只能映射到高速緩存中的指定塊。直接映射的地址轉(zhuǎn)換速度快，但塊的沖突概率較高，在大容量高速Cache系統(tǒng)中使用直接映射方式，既可以發(fā)揮Cache的高速度，又可以減少塊的沖突概率。全相聯(lián)映射下主存中的塊可以映射到高速緩存中的任意塊。而組相連映射是二者的組合，它將主存與高速緩存分組，組間采用直接映射，組內(nèi)采用全相聯(lián)映射。組相連映射和全相聯(lián)映射速度較低，通常適合于小容量Cache。18.高速緩存的設(shè)計應解決什么問題？高速緩沖

55、存儲器的設(shè)計主要解決下列問題：(1)地址映射方法。它確定主存地址與高速緩存地址的映射關(guān)系，映射以塊為單位。(2)高速緩存的置換策略。高速緩存裝滿后在調(diào)入新的數(shù)據(jù)塊之前必須將高速緩存中的某一塊置換出去，應根據(jù)一定的算法予以置換。(3)數(shù)據(jù)的更新策略。決定在執(zhí)行寫操作時，是否在寫高速緩存的同時寫主存。此外還需考慮高速緩存的容量和塊的容量等問題。19.簡述高速緩存的替換方法。帶有高速緩存的存儲系統(tǒng)中，訪問主存時數(shù)據(jù)將同時寫入高速緩存。若高速緩存已滿則需做替換，用新的數(shù)據(jù)替換原來的數(shù)據(jù)。替換哪個數(shù)據(jù)塊是替換算法應考慮的問題。目前常用的替換算法有隨機發(fā)（用隨機發(fā)生器隨機選擇塊號）、先進先出法（淘汰最先進

56、入的塊）和近期最少使用法（淘汰長時間不使用的塊）。20.段式虛擬存儲器地址變換過程中所用的段表包括哪些內(nèi)容？每一道程序（或一個用戶、一個進程等）由一張段表控制，每個程序段在段表中占一行，主要包括段號（或段名）、該程序段的長度、在主存中的起始地址等三個字段。其中，如果第一個字段用段號而不用段名表示，而且?guī)锥翁柺沁B續(xù)的，則這一個字段可以省掉。只要根據(jù)段表中的另外兩個字段（該程序段在主存中的起始地址和段的長度），就可以把該程序段唯一地映射到主存儲器的確定位置中。另外，根據(jù)需要還可以在段表中增加其他信息，如指出該程序段的訪問方式（可讀可寫、只讀、某些用戶可寫、只能執(zhí)行等）、是否已經(jīng)裝入主存的標志、該段

57、程序是否被修改過的標志燈。不過，增加的這些字段在地址映射過程中用不上的，可以用于地址變換過程中。21.Cache與虛擬存儲器在原理和功能等方面有何相同和不同之處？二者的原理是相同的，都是基于程序的局部性原理。二者在功能上的相同點是為了提高存儲系統(tǒng)的性能價格比，不同點是Cache主存層次主要是為了提高存儲系統(tǒng)的訪問速度，Cache是的設(shè)置是為了彌補CPU與主存之間的速度差異；主存輔存層次是為了擴大存儲系統(tǒng)的容量，輔助存儲器作為主存的后援存儲器，提供位價格較低的海量存儲設(shè)備。22.為什么多體交叉存儲器可以提高訪問速度？多體交叉存儲器由多個相互獨立、容量相同的存儲體構(gòu)成。每個存儲體有獨立的讀/寫電路

58、、地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。CPU可以在同一個存儲周期內(nèi)分時訪問這些存儲體。當連續(xù)訪問的存取單元在不同的存儲體中時可獲得較快的訪問速度。23.相連存儲器的基本組成是什么，有什么優(yōu)缺點？相連存儲器除具有和RAM一樣的隨機讀/寫和保持功能外，還具有比較功能，可按信息內(nèi)容尋址，存儲器查詢速度快。缺點是需要額外的控制電路。相連存儲器由輸入寄存器IR、屏蔽寄存器MR、時序控制和存儲體等基本部分組成。五I/O子系統(tǒng)及輸入輸出設(shè)備1.計算機采用總線結(jié)構(gòu)有何優(yōu)點？計算機中采用總線結(jié)構(gòu)便于故障診斷與維護，便于模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計和簡化系統(tǒng)設(shè)計，便于系統(tǒng)擴展和升級，便于生產(chǎn)各種兼容的軟硬件。2.什么是總線標準，為什么要制

59、定總線標準？總線標準是國際公布或推薦的互聯(lián)各個模塊的標準，這個標準為各模塊互聯(lián)提供一個標準界面（接口），這個界面對它兩端的模塊都是透明的，即界面的任一方只需根據(jù)總線標準的要求來完成自身一方接口的功能，而不必考慮對方與界面的接口方式。制定總線標準使得系統(tǒng)設(shè)計簡化，便于模塊生產(chǎn)批量化，確保其性能的穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，實現(xiàn)可移植化，便于維護等，較好地解決了系統(tǒng)、模塊、設(shè)備與總線之間不適應、不通用及不匹配等問題。3.什么是總線通信控制，為什么需要總線通信控制？總線通信主要解決通信雙反如何獲知傳輸開始和傳輸結(jié)束，以及通信雙方如何協(xié)調(diào)配合。因為總線是眾多部件共享的，在傳送時間上只能分時方式來解決，所以通信雙反

60、必須按某種約定的方式進行通信。4.異步通信與同步通信的主要區(qū)別是什么？說明通信雙方如何聯(lián)絡。同步通信和異步通信的主要區(qū)別是前者有公共時鐘，總線上的所有設(shè)備按統(tǒng)一的時序，統(tǒng)一的傳輸周期進行信息傳輸，通信雙方按約定好的時序聯(lián)絡；后者沒有公共時鐘，沒有固定的傳輸周期，采用應答方式通信，具體的聯(lián)絡方式有簡單的制約關(guān)系；全互鎖方式通信雙方有完全的制約關(guān)系，其中全互鎖通信可靠性最高。5.在高檔PC機中，流行使用說那種總線（系統(tǒng)總線、PCI總線、ISA或EISA總線）結(jié)構(gòu)。說明這三種總線的連接關(guān)系，并舉例說明魅族總線上所連接的部件。高檔PC機中，系統(tǒng)總線主要連接CPU和存儲器；PCI總線主要連接多媒體卡、高