組成原理簡答題

1、說明馮·諾依曼計算機(jī)結(jié)構(gòu)的特點。由運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五個部分組成存儲器以二進(jìn)制形式存儲指令和數(shù)據(jù)指令由操作碼和地址碼組成存儲程序并按地址順序執(zhí)行馮·諾依曼機(jī)的核心設(shè)計思想：存儲程序，機(jī)器自動化工作的關(guān)鍵以運算器為中心2、指令和數(shù)據(jù)都存于存儲器中，計算機(jī)如何區(qū)分它們？計算機(jī)硬件主要通過不同的時間段來區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，即：取指周期（或取指微程序）取出的既為指令，執(zhí)行周期（或相應(yīng)微程序）取出的既為數(shù)據(jù)。另外也可通過地址來源區(qū)分，從PC指出的存儲單元取出的是指令，由指令地址碼部分提供操作數(shù)地址。什么是計算機(jī)系統(tǒng)、計算機(jī)硬件和計算機(jī)軟件？硬件和軟件哪個更重要？計算機(jī)系統(tǒng)——計算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)通信設(shè)備的物理或邏輯的綜合體計算機(jī)硬件——計算機(jī)的物理實體計算機(jī)軟件——計算機(jī)運行所需的程序及相關(guān)資料硬件和軟件在計算機(jī)系統(tǒng)中相互依存，缺一不可，因此同樣重要。存儲器的層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在什么地方？為什么要分這些層次？計算機(jī)如何管理這些層次？答：存儲器的層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在Cache—主存和主存—輔存這兩個存儲層次上。Cache—主存層次在存儲系統(tǒng)中主要對CPU訪存起加速作用，即從整體運行的效果分析，接近于Cache的速度，而容量和位價卻接近于主存。主存—輔存層次在存儲系統(tǒng)中主要起擴(kuò)容作用，其容量和位價接近于輔存，而速度接近于主存說明存取周期和存取時間的區(qū)別。存取周期和存取時間的主要區(qū)別是：存取時間僅為完成一次存取操作的時間，而存取周期不僅包含操作時間，還包含操作后線路的恢復(fù)時間。即：存取周期=存取時間+恢復(fù)時間什么叫刷新？為什么要刷新？說明刷新有幾種方法。刷新——對DRAM定期進(jìn)行的全部重寫過程；刷新原因——因電容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰減需要及時補(bǔ)充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三種——集中式、分散式、異步式。集中式：在最大刷新間隔時間內(nèi)，集中安排一段時間進(jìn)行刷新；分散式：在每個讀/寫周期之后插入一個刷新周期，無CPU訪存死時間；異步式：是集中式和分散式的折衷半導(dǎo)體存儲器芯片的譯碼驅(qū)動方式有幾種？半導(dǎo)體存儲器芯片的譯碼驅(qū)動方式有兩種：線選法和重合法。線選法：地址譯碼信號只選中同一個字的所有位，結(jié)構(gòu)簡單，費器材；重合法：地址分行、列兩部分譯碼，行、列譯碼線的交叉點即為所選單元。。可大大節(jié)省器材用量，是最常用的譯碼驅(qū)動方式什么是尋址方式,有哪些尋址方式?當(dāng)采用地址指定方式時，形成的操作數(shù)或指令地址的方式，稱為尋址方式。尋址方式可分為兩類，指令尋址方式和數(shù)據(jù)尋址方式什么是存儲器的帶寬？若存儲器的數(shù)據(jù)總線寬度為32位，存取周期為200ns，則存儲器的帶寬是多少？答：解：存儲器的帶寬指單位時間內(nèi)從存儲器進(jìn)出信息的最大數(shù)量。存儲器帶寬=1/200ns×32位=160M位/秒=20MB/S=5M字/秒什么叫刷新？為什么要刷新？說明刷新有幾種方法。刷新——對DRAM定期進(jìn)行的全部重寫過程；刷新原因——因電容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰減需要及時補(bǔ)充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三種——集中式、分散式、異步式。集中式：在最大刷新間隔時間內(nèi)，集中安排一段時間進(jìn)行刷新；分散式：在每個讀/寫周期之后插入一個刷新周期，無CPU訪存死時間；異步式：是集中式和分散式的折衷半導(dǎo)體存儲器芯片的譯碼驅(qū)動方式有幾種？半導(dǎo)體存儲器芯片的譯碼驅(qū)動方式有兩種：線選法和重合法。線選法：地址譯碼信號只選中同一個字的所有位，結(jié)構(gòu)簡單，費器材；重合法：地址分行、列兩部分譯碼，行、列譯碼線的交叉點即為所選單元。。可大大節(jié)省器材用量，是最常用的譯碼驅(qū)動方式73一個8K×8位的動態(tài)RAM芯片，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列成256×256形式，存取周期為0.1μs。試問采用集中刷新、分散刷新和異步刷新三種方式的刷新間隔各為多少？答：設(shè)DRAM的刷新最大間隔時間為2ms則異步刷新的刷新間隔=2ms/256行=0.0078125ms=7.8125μs即：每7.8125μs刷新一行。集中刷新時，死時間為256*0.1us=25.6us。分散刷新，刷新間隔0.2us，死時間為0.1us，讀寫周期0.2us異步刷新，死時間0.1us，刷新間隔7.8125us。59什么是數(shù)據(jù)尋址方式？數(shù)據(jù)尋址有哪些方式(至少給出6種)形成操作數(shù)的有效地址的方法，稱為操作數(shù)的尋址方式。1、隱含尋址；2、立即尋址3、直接尋址4、間接尋址5、寄存器尋址6、寄存器間接尋址7、偏移尋址（相對尋址基址尋址變址尋址）8、段尋址方式60指令格式由哪幾部分組成，作用是什么？由操作碼字段和地址碼字段組成。操作碼字段表征指令的操作特性與功能，地址碼字段通常指定參與操作的操作數(shù)的地址中央處理器的基本功能有哪些？控制器的功能取指令分析指令執(zhí)行指令，發(fā)出各種操作命令控制程序輸入及結(jié)果的輸出總線管理處理異常情況和特殊請求運算器的功能實現(xiàn)算術(shù)運算和邏輯運算50.何謂存儲總線？何謂I/O總線？各有何特點？存儲總線是連接CPU和主存儲器之間的專用總線，速度高。1/O總線是連接主機(jī)（CPU）與1/O設(shè)備之間的總線，可擴(kuò)展性好。51何謂串行傳輸，有何優(yōu)缺點？適用什么場合？串行傳輸是指數(shù)據(jù)的傳輸在一條線路上按位進(jìn)行。優(yōu)點：線路成本低。缺點：傳送速度慢。適用場合：主機(jī)與低速外設(shè)間的傳送、遠(yuǎn)距離通信總線的數(shù)據(jù)傳送、系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送。52總線的同步通信方式與異步通信方式有什么區(qū)別？各適用于哪些場合？同步通信方式中：數(shù)據(jù)傳送操作由統(tǒng)一的時序信號同步定時控制，有嚴(yán)格的時鐘周期劃分，總線操作有固定的時序，設(shè)備之間沒有應(yīng)答信號。適合各設(shè)備速度固定且一致（或差異不大）的場合。異步通信方式中：數(shù)據(jù)傳送操作所需時間視需要而定，總線操作周期時間不固定，沒有時鐘周期劃分，設(shè)備之間采用握手信號的應(yīng)答方式。適合：各設(shè)備速度差異較大的場合。53串行總線和并行總線有何區(qū)別？各適用于什么場合？答：串行總線的數(shù)據(jù)傳輸是在一條線路上按位進(jìn)行。線路成本低，傳送速度慢。適用場合：主機(jī)與低速外設(shè)間的傳送、遠(yuǎn)距離通信總線的數(shù)據(jù)傳送、系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送。并行總線的每個數(shù)據(jù)位都需要單獨一條傳輸線，所有的數(shù)據(jù)位同時進(jìn)行傳輸。線路成本高，傳送速度快。適用場合：短距離的高速數(shù)據(jù)傳輸。54什么是總線仲裁？總線仲裁有哪幾種方式？答：總線裁決就是決定總線由哪個設(shè)備進(jìn)行控制?？偩€裁決方式可分為集中式裁決和分布式裁決兩種。55集中式裁決有哪幾種方式？答：鏈?zhǔn)讲樵兎绞剑ň栈ㄦ湻绞剑焊魃暾埧偩€的設(shè)備合用一條總線作為請求信號線，而總線控制設(shè)備的響應(yīng)信號線則串接在各設(shè)備間。計數(shù)器定時查詢方式：集中式總線裁決方式之一，設(shè)備要求使用總線時通過一條公用請求線發(fā)出，總線控制器按計數(shù)的值對各設(shè)備進(jìn)行查詢。獨立請求方式：集中式總線裁決方式之一，每一個設(shè)備都有一個獨立的總線請求信號線送到總線控制器，控制器也給各設(shè)備分別發(fā)送一個總線響應(yīng)信號。獨立請求方式可以和鏈?zhǔn)讲樵兎绞浇Y(jié)合，構(gòu)成分組鏈?zhǔn)讲樵兎绞健?7集中式仲裁有哪些方式？有三種方式：鏈?zhǔn)讲樵兎绞?、計?shù)器定時查詢方式、獨立請求方式。58什么是總線，總線分哪些類型?總線是構(gòu)成計算機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，是多個系統(tǒng)功能部件之間的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。

按總線在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中層次位置分為：內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線、I/O總線總線按傳送數(shù)據(jù)類型分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線試比較中斷方式與

DMA

方式的主要異同，并指出它們各自應(yīng)用在什么性質(zhì)的場合。相同點：這兩種方式下，主機(jī)和I/O設(shè)備都是并行工作。

不同點：中斷方式在CPU響應(yīng)了I/O設(shè)備的中斷請求后，要暫停現(xiàn)行程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)為I/O設(shè)備服務(wù)。DMA

方式直接依靠硬件實現(xiàn)主存與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)直傳，傳送期間不需要CPU程序干預(yù)，CPU可繼續(xù)執(zhí)行原來的程序，CPU效率比中斷方式。DMA

方式適用場合：高速、批量數(shù)據(jù)的簡單傳送。中斷方式適用場合：處理復(fù)雜隨機(jī)事件、控制中低速1/O設(shè)備。主機(jī)與外圍設(shè)備之間信息傳送的控制方式有哪幾種？采用哪種方式

CPU

效率最低？主機(jī)與外圍設(shè)備之間信息傳送的控制方式有四種：程序查詢方式、中斷方式、DMA方式和通道方式。程序查詢方式CPU

效率最低。何謂DAM方式？說明它的適用場合。定義：由DMA控制器控制系統(tǒng)總線，直接依靠硬件實現(xiàn)主存與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)直傳，傳送期間不需要CPU程序干預(yù)。適用場合：高速、批量數(shù)據(jù)的簡單傳送。65何謂多重中斷？如何保證它的實現(xiàn)？多重中斷：CPU在響應(yīng)處理中斷過程中，允許響應(yīng)處理更高級別的中斷請求，這種方式稱為多重中斷。實現(xiàn)方法：在中斷服務(wù)程序的起始部分用一段程序來保存現(xiàn)場、送新屏蔽字以屏蔽同級別和低級別的中斷請求、然后開中斷，這樣CPU就可響應(yīng)更高級別的中斷請求，實現(xiàn)多重中斷。以DMA方式實現(xiàn)傳送，大致可分為哪幾個階段？①

DMA傳送前的預(yù)置階段（DMA初始化）；②

數(shù)據(jù)傳送階段（DMA傳送）；③

傳送后的結(jié)束處理。隨機(jī)存儲器分為哪些？各自的特點是什么？存儲器。主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)，程序是計算機(jī)操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是計算機(jī)操作的對象。存儲器是由存儲體、地址譯碼器

、讀寫控制電路、地址總線和數(shù)據(jù)總線組成。能由中央處理器直接隨機(jī)存取指令和數(shù)據(jù)的存儲器稱為主存儲器，磁盤、磁帶、光盤等大容量存儲器稱為外存儲器（或輔助存儲器）

。由主存儲器、外部存儲器和相應(yīng)的軟件，組成計算機(jī)的存儲系統(tǒng)。

內(nèi)存又稱為內(nèi)存儲器或者主存儲器，是計算機(jī)中的主要部件，它是相對于外存而言的。內(nèi)存的質(zhì)量好壞與容量大小會影響計算機(jī)的運行速度。

一般常用的微型計算機(jī)的存儲器有磁芯存儲器和半導(dǎo)體存儲器，目前微型機(jī)的內(nèi)存都采用半導(dǎo)體存儲器。半導(dǎo)體存儲器從使用功能上分，有隨機(jī)存儲器

（Random

Access

Memory，簡稱

RAM），又稱讀寫存儲器；只讀存儲器（Read

Only

Memory，簡稱為ROM）。

一種內(nèi)存儲器1.隨機(jī)存儲器（Random

Access

Memory）

RAM有以下特點：可以讀出，也可以寫入。讀出時并不損壞原來存儲的內(nèi)容，只有寫入時才修改原來所存儲的內(nèi)容。斷電后，存儲內(nèi)容立即消失，即具有易失性。

RAM可分為動態(tài)（

Dynamic

RAM）和靜態(tài)（Static

RAM）兩大類。DRAM的特點是集成度高，主要用于大容量內(nèi)存儲器；SRAM的特點是存取速度快，主要用于高速緩沖存儲器。

只讀存儲器(Read

Only

Memory)

ROM是只讀存儲器。顧名思義，它的特點是只能讀出原有的內(nèi)容，不能由用戶再寫入新內(nèi)容。原來存儲的內(nèi)容是采用掩膜技術(shù)由廠家一次性寫入的，并永久保存下來。它一般

用來存放專用的固定的程序和數(shù)據(jù)。不會因斷電而丟失。

CMOS存儲器（Complementary

Metal

Oxide

Semiconductor

Memory，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體內(nèi)存)

COMS內(nèi)存是一種只需要極少電量就能存放數(shù)據(jù)的芯片。由于耗能極低，CMOS內(nèi)存可以由集成到主板上的一個小電池供電，這種電池在計算機(jī)通電時還能自動充電。因為CMOS芯片可以持續(xù)獲得電量，所以即使在關(guān)機(jī)后，他也能保存有關(guān)計算機(jī)系統(tǒng)配置的重要數(shù)據(jù)。馮.諾尹曼式計算機(jī)由五大部件構(gòu)成，這五大部件是如何協(xié)調(diào)工作的？諾依曼結(jié)構(gòu)中計算機(jī)硬件系統(tǒng)由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備5個硬件系統(tǒng)構(gòu)成。

①運算器。計算機(jī)中進(jìn)行算術(shù)運算和邏輯運算的主要部件，是計算機(jī)的主體。在控制器的控制下，運算器接收待運算的數(shù)據(jù)，完成程序指令指定的基于二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運算或邏輯運算。

②控制器。計算機(jī)的指揮控制中心?？刂破鲝拇鎯ζ髦兄饤l取出指令、分析指令，然后根據(jù)指令要求完成相應(yīng)操作，產(chǎn)生一系列控制命令，使計算機(jī)各部分自動、連續(xù)并協(xié)調(diào)動作，成為一個有機(jī)的整體，實現(xiàn)程序的輸入、數(shù)據(jù)的輸入以及運算并輸出結(jié)果。

③存儲器。存儲器是用來保存程序和數(shù)據(jù)，以及運算的中間結(jié)果和最后結(jié)果的記憶裝置。計算機(jī)的存儲系統(tǒng)分為內(nèi)部存儲器(簡稱內(nèi)存或主存儲器)和外部存儲器(簡稱外存或輔助存儲器)。主存儲器中存放將要執(zhí)行的指令和運算數(shù)據(jù)，容量較小，但存取速度快。外存容量大、成本低、存取速度慢，用于存放需要長期保存的程序和數(shù)據(jù)。當(dāng)存放在外存中的程序和數(shù)據(jù)需要處理時，必須先將它們讀到內(nèi)存中，才能進(jìn)行處理。

④輸入設(shè)備。輸入設(shè)備是用來完成輸入功能的部件，即向計算機(jī)送入程序、數(shù)據(jù)以及