计算机组成原理-简答题

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1、 计算机构成原理 简答题 复习 山东理工大学 （原创） （一）阐明计算机系统的层次构造。 （二）请阐明SRAM的构成构造，与SRAM相比，DRAM在电路构成上有什么不同之处？（三）请阐明程序查询方式与中断方式各自的特点。（四）简要描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的重要长处。（五）在寄存器寄存器型，寄存器存储器型和存储器存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？（六）什么是存储保护？一般采用什么措施？（七）阐明计数器定期查询工作原理。（八）什么是刷新存储器？其存储容量与什么因素有关？（九）什么是指令周期？什么是机器周期？什么是时钟周期？三者有什么关系？（

2、十）简述CPU的重要功能。（十一）举出CPU中6个重要寄存器的名称及功能.（十二）CPU管理外围设备有几种方式？（十三）指令和数据都存在内存，CPU如何从时间和空间上辨别它们是指令还是数据？（十四）CPU响应中断应具有哪些条件？（十五）什么是RISC？RISC指令系统的特点是什么？ （十六） 什么是CISC？CISC指令系统的特点是什么？（十七）主存储器的性能指标有哪些？含义是什么？（十八）何谓“总线仲裁”？一般采用何种方略进行仲裁，简要说它们的应用环境。（十九）阐明总线构造对计算机系统性能的影响。（二十）集中式仲裁有几种方式？（二十一）总线的一次信息传送过程大体分哪几种阶段？（二十二）一种计

3、算机系统中的总线，大体分为哪几类？（二十三）一种较完善的指令系统应涉及哪几类？（二十四）外围设备的I/O控制方式分哪几类？各具什么特点？（二十五）简要阐明通用I/O原则接口SCSI的性能特点。（二十六）何谓CRT的显示辨别率、灰度级？（二十七）什么是闪速存储器？它有哪些特点？（二十八）比较水平微指令与垂直微指令的优缺陷。（二十九）DRAM存储器采用何种方式刷新？有哪几种常用的刷新方式？（三十）什么叫指令？什么叫指令系统？（三十一） 比较选择型DMA控制器与多路型DMA控制器？（一）计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高档语言级。（二）SRAM存

4、储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路构成，DRAM还需要有动态刷新电路。（三）程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，长处是硬件构造比较简朴，缺陷是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“积极”告知CPU，准备输入输出的一种措施，它节省了CPU时间，但硬件构造相对复杂某些。（四）(1)外设发出DMA祈求；（2）CPU响应祈求，DMA控制器从CPU接管总线的控制；（3）由DMA控制器执行数据传送操作；（4）向CPU报告DMA操作结束。重要长处是数据数据速度快.（五）寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。由于前者操作数在寄存器中，后者操作数

5、在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。（六）当多种顾客共享主存时，为使系统能正常工作，应避免由于一种顾客程序出错而破坏其他顾客的程序和系统软件，还要避免一种顾客程序不合法的访问不是分给它的主存区域。为此，系统提供存储保护。一般采用的措施是：存储区域保护和访问方式保护。（七）计数器定期查询方式工作原理：总线上的任一设备规定使用总线时，通过BR线发出总线祈求。总线控制器接到祈求信号后来，在BS线为“0”的状况下让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。每个设备接口均有一种设备地址鉴别电路，本地址线上的计数值与祈求总线的设备相一致时，该设备置“1”BS线，获得

6、总线使用权，此时中断计数查询。（八）为了不断提供刷新图像的信号，必须把一帧图像信息存储在刷新存储器，也叫视频存储器。其存储容量由图像灰度级决定。辨别率越高，灰度级越多，刷新存储器容量越大。（九）指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周期数来表达，CPU周期也称为机器周期，而一种CPU周期又涉及若干个时钟周期（也称为节拍脉冲或T周期）。（十） CPU重要有如下四方面的功能：(1)指令控制：程序的顺序控制，称为指令控制。（2）操作控制：CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把多种操作信号送往相应部件，从而控制这些部件按指令的规定进行动作。(3)时间控制：对多种操

7、作实行时间上的控制，称为时间控制。(4)数据加工：对数据进行算术运算和逻辑运算解决，完毕数据的加工解决.（十一）CPU有如下寄存器：（1） 指令寄存器（IR）：用来保存目前正在执行的一条指令。（2） 程序计数器（PC）：用来拟定下一条指令的地址。（3） 地址寄存器（AR）：用来保存目前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。 在单累加器构造的运算器中，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）执行所有算术和逻辑运算时，为ALU

8、提供一种工作区。（6） 状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运营或测试的成果建立的多种条 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和系统能及时理解机器运营状态和程序运营状态。（十二）CPU管理外围设备有五种方式：（1）程序查询方式（2）程序中断方式（3）直接内存访问（DMA）方式（4）通道方式（5）外围解决机方式（十三）时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。（十四）(1)在CPU内部设立的中断屏蔽触发器必须是开放的。(2)外设有中断祈求

9、时，中断祈求触发器必须处在“1”状态，保持中断祈求信号。(3)外设（接口）中断容许触发器必须为“1”，这样才干把外设中断祈求送至CPU。(4)当上述三个条件具有时，CPU在现行指令结束的最后一种状态周期响应中断.（十五） RISC是精简指令系记录算机，它有如下特点：（1）选用使用频率最高的某些简朴指令，以及很有用但不复杂的指令。（2）指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。（3）只有取数/存数指令访问存储器，其他指令的操作都在寄存器之间进行。（4）大部分指令在一种机器周期内完毕。（5）CPU中通用寄存器数量相称多。（6）以硬布线控制为主，不用或少用微指令码控制。（7）一般用高档语言编程，

10、特别注重编译优化工作，以减少程序执行时间。（十六） CISC是复杂指令系记录算机的英文缩写。其特点是：（1） 指令系统复杂庞大，指令数目一般多达2、3百条。(2)寻址方式多(3)指令格式多(4)指令字长不固定(5)可访存指令不加限制(6)多种指令使用频率相差很大(7)多种指令执行时间相差很大(8)大多数采用微程序控制器.（十七） 存储器的性能指标重要是存储容量. 存储时间、存储周期和存储器带宽。在一种存储器中可以容纳的存储单元总数一般称为该存储器的存储容量。存取时间又称存储访问时间，是指从启动一次存储器操作到完毕该操作所经历的时间。存储周期是指持续两次独立的存储器操作（如持续两次读操作）所需间

11、隔的最小时间。存储器带宽是指存储器在单位时间中的数据传播速率。（十八）连接到总线上的功能模块有积极和被动两种形态。主方可以启动一种总线周期，而从方只能响应主方的祈求。每次总线操作，只能有一种主方占用总线控制权，但同一时间里可以有一种或多种从方。除CPU模块外，I/O功能模块也可以提出总线祈求。为理解决多种主设备同步竞争总线控制权，必须具有总线仲裁部件，以某种方式选择其中一种主设备作为总线的下一次主方。一般来说，采用优先级或公平方略进行仲裁。在多解决器系统中对CPU模块的总线祈求采用公平原则解决，而对I/O模块的总线祈求采用优先级方略。（十九）（1)最大存储容量单总线系统中，最大内存容量必须不不

12、小于由计算机字长所决定的也许的地址总线。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使用相似指令（3）吞吐量,总线数量越多，吞吐能力越大.（二十）有三种方式：链式查询方式、计数器定期查询方式、独立祈求方式。（二十一）分五个阶段：祈求总线、总线仲裁、寻址（目的地址）、信息传送、状态返回（或错误报告）。（二十二）一种计算机系统中的总线分为三类：(1)同一部件如CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线，称为内部总线。(2)同一台计算机系统的各部件，如CPU、内存、通道和各类I/O接口间互相连接的总线，称为系统总

13、线(3)多台解决机之间互相连接的总线，称为多机系统总线。（二十三）涉及：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、堆栈指令、字符串指令、特权指令等。（二十四）外围设备的I/O控制方式分类及特点：（1）程序查询方式：CPU的操作和外围设备的操作可以同步，并且硬件构造比较简朴（2）程序中断方式：一般合用于随机浮现的服务，且一旦提出规定应立即进行，节省了CPU的时间，但硬件构造相对复杂某些。（3）直接内存访问（DMA）方式：数据传播速度很高，传播速率仅受内存访问时间的限制。需更多硬件，合用于内存和高速外设之间大批互换数据的场合。（4）通道方式：可以实现对外设的统一管理和外

14、设与内存之间的数据传送，大大提高了CPU的工作效率。（5）外围解决机方式：通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，成果更接近一般解决机。（二十五）解：（1）SCSI接口总线有8条数据线、1条奇偶校验线、9条控制线构成。使用50芯电缆，规定了两种电气条件：单端驱动和差分驱动。（2）总线时钟频率高.（2）SCSI接口总线以菊花链形式最多可接8台设备。（4）每个SCSI设备有自己唯一的设备号ID=07。ID=7的设备有最高优先 权，ID=0的设备优先权最低。采用分布式总线仲裁方略。(5）SCSI设备是指连接在SCSI总线上的智能设备，即除主适配器HBA外，其她SCSI设备实际是外设的适配器或控制

15、器。（6）SCSI设备是智能设备，对SCSI总线以至主机屏蔽了实际外设的固有物理属性，设备间可用一套原则命令进行数据传送。（7）SCSI设备间是一种对等关系，而不是主从关系。 （二十六）辨别率是指显示屏所能表达的像素个数。像素越密，辨别率越高，图像越清晰。辨别率取决于显像管荧光粉的粒度、荧光屏的尺寸和CRT电子束的聚焦能力。同步刷新存储器要有与显示像素数相相应的存储空间，用来存储每个像素的信息。灰度级是指黑白显示屏中所显示的像素点的亮暗差别，在彩色显示屏中则体现为颜色的不同。灰度级越多，图像层次越清晰逼真。（二十七）闪速存储器是高密度、非易失性的读/写半导体存储器。从原理上看，它属于ROM型存

16、储器，但是它又可随机改写信息；从功能上看，它又相称于RAM，因此老式ROM与RAM的定义和划分已失去意义。因而它是一种全新的存储器技术。闪速存储器的特点：（1）固有的非易失性（2）便宜的高密度（3）可直接执行（4）固态性能。（二十八）（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，具有微指令字比较长，但微程序短的特点，而垂直型微指令正好相反。（4）水平型微指令顾客难以掌握，而垂直型微指令与指令比较相似，相对来说比较容易掌握。（二十九）DRAM采用读出方式进行刷新。由于读

17、出过程中恢复了存储单元的MOS栅极电容电荷，并保持原单元的内容，因此读出过程就是再生过程。常用的刷新方式由三种：集中式、分散式、异步式。（三十）指令就是要计算机执行某种操作的命令。一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。 （三十一）选择型DMA控制器特别适合数据传送率很高以至接近内存存取速度的设备，而不合用慢速设备；而多路型DMA控制器却适合于同步为多种慢速外设服务。 选择型DMA控制器在物理上可以连接多种设备，而逻辑上只容许接一种设备；而多路型不仅在物理上可连接多种外设，并且在逻辑上也容许这些外设同步工作。 选择型以数据块方式传送，多路型中各设备以字节交叉方式通过DMA控制器进行数据传送。