计算机硬件技术基础课后习题.docx

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计算机硬件技术基础课后习题

第1章计算机概述1：

计算机的类型有哪些？

简述它们的特点目前国际上比较流行的计算机分类是：

巨型计算机、主机（大、中型机）、小型计算机、和个人计算机。

巨型计算机指运算速度快、存储容量大的高性能计算机，它采用了大规模并行处理的体系结构，CPU由数以百计、千计的处理器组成，有极强的运算处理能力。

计算机的运算速度平均每秒1000万次以上；存贮容量在1000万位以上。

巨型机的研制水平是一个国家计算机技术水平的重要标志。

主机（大、中型机）大型机的运算速度一般在100万次/秒至几千万次/秒，通常用每秒运行多少万次来作为运算速度单位，字长32～64位，主存容量在几百兆字节以上，。

它有比较完善的指令系统，丰富的外部设备和功能齐全的软件系统。

其特点是通用，有极强的综合处理能力。

中型机的规模介于大型机和小型机之间。

小型机的机器规模小、结构简单、设计试制周期短，便于及时采用先进工艺技术，软件开发成本低，易于操作维护。

微型计算机是以微处理器（CPU）为核心，通过系统总线（BUS）将存储器、外围控制电路、输入输出接口连接起来的系统称为微型计算机。

若配有相应的外围设备（如显示器、键盘、打印机等和系统软件，就组成了微型计算机系统（MicroComputerSystem。

微型计算机具有以下特点：

◆集成度高，体积小，重量轻，价格低廉；◆部件标准化，易于组装及维修；◆高可靠性及适应性。

2：

微型计算机简单分哪几类？

各有什么特点？

微型计算机简单可分为常见的台式微型计算机即个人计算机PC，笔记本，及掌上电脑台式机具有：

集成度高、体积较小价格低廉、部件标准化、，易于组装维修、高可靠性及适应性，计算能力强等特点；笔记本具有体积小重量轻，便于携带移动性强，耗电少功能强的特点;掌上电脑具有更小的体积、更轻的重量、更少的耗电和更强的可移动性的特点，其方便的上网功能正将加速“处处计算，移动计算”的时代到来。

；Flash存储器与RAM相比具有非易失性的优势，但是寿命短，可擦写次数少，读写速度慢，且不能完成完全随机读写。

3：

微型计算机的组成部件有哪些？

微型计算机由软件和硬件二部分组成，硬件的组成部件主要包括：

运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等。

微型计算机以微处理器（CPU）为核心，通过系统总线（BUS）将存储器、外围控制电路、输入输出接口连接起来。

若配有相应的外围设备（如显示器、键盘、打印机等和系统

软件，就组成了微型计算机系统4：

微处理器的组成单元及各单元的功能和特点：

（1）运算单元，用来执行当前指令所规定的算术运算和逻辑运算，具有定点和浮点运算功能，

（2）控制单元，指挥微处理器执行指令操作的功能，（3）寄存器组，用来暂存操作数，中间结果和处理结果，它构成了微处理器内部的小型存贮空间，其容量大小影响到微处理器的效率，（4）总线接口单元，提供微处理器与周围其它硬件的接口，有效地将微处理器的地址、数据和控制等信息通过总线和各相关部件接通。

5：

计算机的速度和容量怎么衡量，影响它们的主要因素有哪些？

计算机的速度常以；MIPS（MillionInstructsperSecond）每秒百万条指令；CPI（CycleperInstruct执行一条指令所需时钟周期数；FLOPS（FloatingPointOperationperSecond每秒浮点运算次数；影响计算机的运算速度的主要因素有：

机器的主频、执行何种操作、主存访问存取的速度。

计算机容量的大小，是说它的存储量多大，可用字节（Byte,简写为B）来表示，计算机规定8位长的二进制数字为一个字节。

字节这一单位太小了，又常用千字节（KB）、兆字节（MB）甚至吉字节（GB）来表示。

6：

计算机的主要发展趋势有哪些？

有什么特点和含义？

目前计算机正以超大规模集成电路为基础，向巨型化、微型化、网络化与智能化的方向发展。

巨型化是指计算机的运算速度更高、存储容量更大、功能更强；微型化指计算机在保证功能的同时体积更小，更适合仪器设备和移动的环境；网络化是指计算机技术与现代通信技术相结合，网络计算时代的到来；智能化是指让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程的机理，使计算机具备逻辑推理、学习等能力。

7：

简述摩尔定律的含义。

摩尔定律的含义为：

在相等面积（制作成本上，CPU上的晶体管数量以每18个月倍增的趋势增加，执行性能的提升大体也符合这个趋势。

8：

冯﹒诺依曼计算机的结构和特点是什么？

⑴计算机（指硬件）由五大基本部件组成；运算器、存储器、控制器、输入和输出系统⑵计算机内部采用二进制来表示指令和数据；⑶将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再执行程序。

9：

什么是计算机体系结构？

有什么含义？

“计算机系统结构”源于英文computerarchitecture。

其研究的内容不但涉及计算机硬件,也涉及计算机软件。

计算机系统结构这个词最早由Amdahl等人在1964年提出。

他们把系统结构定义为由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构

和功能特性。

Amdahl等人提出的系统结构定义是指机器语言或编译程序设计者所看到的计算机属性，即硬件系统的概念结构及其功能特性：

包括机器内的数据表示，寄存器定义，指令系统，中断机构和输入输出结构等计算机属性。

10：

简述计算机的结构模块及各模块的功能作用与特点计算机由计算机硬件和软件二大部分组成，可由模块化结构表示，如下图所示：

硬件部分主要模块为：

（1）中央处理器：

简称CPU（CentralProcessingUnit），它是计算机系统的核心，包括运算器和处理器两部分。

计算机所发生的全部动作都受CPU的控制；

（2）内存储器，用来存放当前正在使用的或随时要使用的程序或数据；（3）外存储器，即外存，也称辅存，是内存的延伸，其主要作用是长期存放计算机工作所需要的系统文件、应用程序、用户程序、文档和数据等；（4）输入输出设备，输出设备包括：

显示设备、打印设备、绘图仪等；输入设备包括：

文字输入设备、图形输入设备、图像输入设备和音频处理设备等，为声、文、图像以及音视频等数据提供人机交互接口。

第2章计算机系统组成及工作原理一、选择题7．用以指定待执行指令所在地址的是（c）A．指令寄存器B．数据计数器C．程序计数器D．累加器12．下列描述中（B）是正确的。

A．控制器能理解、解释并执行所有的指令及存储结果B．一台计算机包括输入、输出、控制、存储及算术逻辑运算五个单元C．所有的数据运算都在CPU的控制器中完成D．以上答案都正确13．以下哪条不属于“存储程序控制计算机结构”（即冯?

诺依曼机应具备的特征（D）A．将编好的程序先存入存储器中，然后再启动计算机B．计算机内部采用二进制数C.计算机硬件有五大基本部件组成D.所有计算机都采用同样的指令系统15．某微机内存采取字节编址，每执行一条指令，程序计数器（D）A.自动加1B.保持不变C.自动增2D.自动增加本指令的字节数三、简答题1、计算机的硬件是由哪些部件组成的？

它们各有哪些功能？

答：

运算器：

用来进行运算；存储器：

用来记忆原始数据，运算程序及运算结果；控制器：

发出各种控制信息，以便使计算机各部件协调工作；是计算机的核心部件；输入、输出设备：

将原始数据及运算程序输入计算机，并将结果和其他信息输出；3、简述中央处理器的构成。

答：

控制单元

：

指令寄存器、译码器、操作控制器等。

算术逻辑单元：

ALU。

寄存器组：

通用寄存器，标志寄存器，累加器，程序计数器等。

8、指令字中有哪些字段，各有何作用？

答：

操作码字段：

表明了所要执行的操作，每条指令都有唯一确定的操作码；地址码字段：

参加运算的立即数、存放操作数的寄存器编号或存放操作数的存储器地址。

10、令执行的基本过程分为哪几个阶段？

简单说明各阶段完成的任务。

答：

指令执行大致分为三个阶段：

取指令阶段、分析及取数阶段和执行阶段。

⑴取指令将现行指令从内存中取出来并送至指令寄存器中去。

①将程序计数器（PC）中的地址通过地址总线送至内存地址寄存器MAR；②向内存发读命令；③从内存中取出的指令经数据寄存器MDR、数据总线送到指令寄存器IR中去；④将PC的内容递增，为取下一条指令做好准备。

⑵分析及取数指令译码器ID识别和区分不同的指令类型及各种获取操作数的方法；无操作数指令，转执行阶段；　带操作数指令需要读取操作数；⑶执行和操作结果存储执行阶段完成指令规定的各种操作，形成稳定的运算结果，并将其存储起来。

第3章微型机的中央处理器CPU一、选择1、下面列出的Intel系列CPU中哪种支持MMX技术（DA.80286B.80386C.80486D.PentiumⅡ3、下列关于L2Cache说法有误的是（DA.L2Cache比L1Cache大B.L2Cache的设置始于486时代C.L2Cache最大程度的减小了主内存对CPU运行造成的迟缓D.L2Cache的设置是为了解决主内存不足的问题4、下列因素中，与Cache的命中率无关的是（A）A.主存的存取时间B.块的大小C.Cache的组织方式D.Cache的容量5、下列关于“MMX”技术和“3DNOW！

”技术说法正确的是（D）A.MMX侧重浮点运算B.3DNOW！

侧重整数运算C.MMX技术是由AMD公司推出的D.3DNOW！

主要针对三维建模、坐标变换等三维应用场合10、Cache中的内容是（B）A.主存容量的扩充B.是主存储器中的部分地址内容的副本C.主存储器内容的地址D.主存储器部分地址的副本二、填空1、具有16位数据线，32位地址线的CPU可以访问的物理空间为（4GB）。

2、所谓的超标量CPU，就是指集成了多个ALU、多个FPU、多个译码器和多个流水线的CPU，以（并行）处理的方式来提高性能。

5、计算机字

长取决于（数据）总线的宽度;三、简答1、决定CPU性能的主要技术参数有哪些？

答：

①位、字节、字长②时钟频率③L1和L2Cache的容量和速度④CPU的扩展指令集⑤工作电压⑥地址总线、数据总线宽度⑦制造工艺2、CPU的主频、外频、倍频关系如何？

什么是超频？

答：

主频=外频×倍频。

超频是实际使用中让CPU工作在高于额定的频率上。

可以从超外频和超倍频两个方面着手，可以通过跳线或主板BIOS设置完成。

7、简述Cache的作用答：

Cache主要用来减少CPU与内存之间的速度差异。

Cache是一个速度等于或接近与上级级联存储器的小容量存储器，用于保存先前被存取过的上级存储器数据以及邻近小范围数据。

Cache通过这种高速缓存机制提高系统性能。

第4章内部存储器?

Flash存储器和传统的只读存储器相比有什么优点？

快闪存储器Flash是在EEPROM基础上发展起来的非易失性存储器。

与传统的只读存储器相比具备以下优点：

集成度高、单片容量大、单位容量价格便宜、容易改写可以实现局部（页）擦除。

?

与硬盘、RAM相比较，Flash存储器有什么优势和缺陷？

Flash存储器与硬盘相比具有存取速度快、体积小、重量轻、无噪音、抗震动、抗电磁干扰、功耗低等优势，但是容量低，单位容量价格高；Flash存储器与RAM相比具有非易失性的优势，但是寿命短，可擦写次数少，读写速度慢，且不能完成完全随机读写。

?

内存的速度怎样定义？

什么是内存的带宽？

描述内存的速度的最主要指标是读取时间：

读取时间=从发出读出命令到信息稳定在存储器输出端的时间，一般单位为ns（10-9秒内存的带宽：

（存储器位数/8×读取速度峰值，单位为MB/s?

从存储机理、芯片结构和应用三个方面比较SRAM和DRAM。

SRAM的存储机理：

存储电路由多个MOS管组成的双稳态触发器为核心，在不掉电的情况下可保持一个逻辑“0”或一个逻辑“1”的状态。

DRAM的存储机理：

MOS管加电容器动态存储电路，其记忆信息的机理是依靠电容器存储电荷的状态，电容器有电荷时为逻辑“1”，没有电荷时为逻辑“0”。

SRAM的芯片结构：

芯片内部包括由触发器构成的存储阵列、以及地址译码器、存储控制逻辑和I/O缓冲器组成。

DRAM的芯片结构：

芯片内部包括由MOS管和电容器构成的存储矩阵、读写控制和刷新控制电路、I/O缓冲器构成。

其中，存储阵列为多页面结构，地址线为行地址和列地址分别传送，由行选通信号（RAS）和列选通信号（CAS）控制。

应用方面：

DRAM比SRA

M集成度高、功耗低，从而成本也低，适合于做大容量存储器，主存通常采用DRAM；SRAM通常被用作高速缓冲存储器（Cache）。

?

简述从EDODRAM到SDRAM存储器采用的改进技术。

EDODRAM属于“非同步存取的存储器”，而SDRAM作为动态随机存储器，支持高速时钟频率（66MHz以上），且不必插入指令等待周期，将RAM通过一个固定的时钟连接，使得RAM与CPU能同步工作；EDO存储模组中只有一个Bank（存储体），SDRAM一般有两个Bank，在单元组织上采用交叉存放，Bank0和Bank1交错读写，在读写某一个Bank时，另一个bank完成预充电，使得读取效率得到成倍提高。

?

比较SDRAM与DDRSDRAM的特点。

SDRAM，DDRSDRAM的读写都是和系统总线时钟clock同步的。

SDRAM是64位位宽，3.3V工作电压；DDRSDRAM也为64位位宽，2.5V工作电压。

SDRAM模组有两个小缺口，168个引脚；DDRSDRAM模组共184个引脚，只有一个小缺口。

DDRSDRAM是在SDRAM基础上发展起来的，是传统SDRAM的升级版本。

内部具备2bit预取机制，采用时钟的上、下沿分别传输数据，使传送带宽增加一倍。

在相同的时钟频率下，DDRSDRAM比SDRAM的传输速度提高一倍；双体结构：

存储阵列由双存储体构成，交叉编址，执行一个存储器输出的同时准备另一个存储器的数据，按时间交替输出。

第5章总线与芯片组名词解释FSB、ISA、PCI、PCIExpress、PCI-X、AGP、IHA、MCH、ICH、SATA、HDAudio、AC’97、DMI、RAID、ATXFSB：

FrontSideBus前端总线ISA：

IndustryStandardArchitecture，工业标准体系，总线PCI：

PeripheralComponentInterconnection，外设部件互连，总线PCIExpress：

PCI之后的新的总线标准PCI-X：

扩充133MHz的PCI总线AGP：

AcceleratedGraphicsPort，图形加速接口IHA：

IntelHubArchitecture，主板芯片组结构，简称Hub结构MCH：

MemoryControlHub芯片组名称ICH：

I/OControlHub芯片组名称SATA：

SerialATA，串行方式的计算机外存储器接口HDAudio：

HighDefinitionAudio，微机中新的高保真音频标准AC’97：

一种微机中的音频标准，Intel所制定DMI：

DirectMemoryInterface，Intel芯片组中用于连接MCH和ICH的通道标准RAID：

RedundantAccessIndependentDisk，冗余阵列磁盘机ATX：

目前常用的PC机结构标准规范说明总线的主要特征。

总线有哪几种类型？

总线是各种信号线的集合，是计算机各部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通路。

总线具有以下3个特征：

高速性、公用性和标准性。

总线的类型：

片内总线、处理器总线、I/O总线、外部总线、片间总线。

PCI总线和其之前的ISA相比较采用了一些新技术，主要有哪些新技术？

这些新技术主要有：

1）地址总线和数据总线均为32位，而且在此基础上支持升级；2）采用多路复用技术，地址线和数据线引脚共用，减少引脚数量；3）不依赖CPU，传输速率与CPU外频无关；4）支持总线主控；5）采用集中式的仲裁方式；6）支持线性突发的数据传输模式；7）支持“即插即用”功能；微机采用AGP的原因是什么？

简述AGP的基本指标。

随着多媒体和三维显示应用的逐渐增多，显示适配器的刷新速度也随之提高，从而对PCI总线形成压力。

为了缓解显示适配器严重占用PCI总线的情况，同时也为显示刷新速率有更大的提升空间，需要将显示适配器的连接从PCI分离出来。

显示适配器专用接口——AGP的出现，使得PCI总线设备中负载最重的显示适配器从PCI总线设备中分离出去，均衡了整个系统的负载。

AGP的基本指标包括：

时钟频率为66MHz，传输位宽为32位，基本传输带宽（AGP1X）为266MB/s，后续的AGP2X、AGP4X和AGP8X分别达到533MB/s、1066MB/s和2133BM/s。

简述PCIExpress的基本指标PCIExpress连接结构可以由一个或多个基本串行连接差分对构成，可以灵活的构成×1、×2、×4、×8、×12、×16和×32几种不同形式。

一个×1的连接在双方向各有一个传输差分对（4个信号线），一个×16连接在每个方向上具有16个差分信号对。

最多的连接是×32的连接。

常见的PCIExpress的传输速率如下表。

北桥芯片（或MCH）确定了主机系统的那几个重要的速度指标。

北桥芯片（MCH）连接CPU，存储器和AGP（或PCIExpress）显示接口，直接决定着计算机系统的核心部分性能。

包括处理器类型、处理器总线类型和频率、存储器类型（包括双通道支持）和时钟频率、显示接口类型和版本等。

简述Intel芯片组中南北桥结构和Hub结构的主要区别。

Intel南北桥结构芯片组中，两块芯片是通过PCI总线进行连接的。

由于两芯片的通信需要通过PCI总线，当PCI总线负载大时，会在PCI总线形成传输瓶颈。

Hub体系结构中，以前的北桥芯片现在被称作MCH，而以前的南桥芯片现在被称作ICH。

更重要的是它们经由专用的通道——IHA进行连接，使得MCH与ICH之间的带宽提高为标准南北桥结构的两倍，同时Hub结构在主机系统负载均衡方面得到改进。

在CPU和存储器支持方面，Intel915/925与Intel945/955芯片组有什么不同？

CPU方面：

915/925支持单核心LGA775封装Pentium4（Prescott核心）；945/955支持双核心LGA

775封装PentiumD/EE存储器方面：

915/925支持双通道最高档次为DDR2-533；945/955支持双通道最高档次为DDR2-667。

第6章接口名词解释：

DMA、DTE、DCE、FIFO、MODEM、SPP、EPP、ECP、BIOS、IRQ、NRZI、PnP、IDE、ATA、PIO、LBA、CHS、S.M.A.R.T、SCSI、SAS、IrDA、PPM、SIR、FIR、Wi-Fi、WLANDMADirectMemoryAccess，直接存储器访问。

DTEDataTerminalEquipment，数据终端设备。

DCEDatacommunicationEquipment，数据通信设备。

FIFO先进先出，一种存储器组织方式。

MODEM调制解调器。

SPP标准并行接口标准。

EPP增强型并行口标准。

ECP增强性能并行口标准。

BIOS基本的输入输出系统。

IRQ中断申请信号。

NRZINonReturntoZeroInvert，不归零反向码，USB使用的编码。

PnP即插即用。

IDEIntegratedDeviceelectronics，PC机用于连接硬盘、光盘驱动器的通用接口。

又被称为ATA。

ATAATAttachment，连接硬盘、光盘驱动器的通用接口，又被称为IDE。

PIOProgrammedInputOutput，编程输入输出，IDE设备的一种工作模式。

LBALogicalBlockMode，逻辑块模式，IDE设备的一种工作模式。

CHSCylinder-Head-Sector，柱面-磁头-扇区。

S.M.A.R.TSelf-Monitoring,AnalysisandReportingTechnology，自监视、分析和报告技术。

SCSISmallComputerStandardInterface，小型计算机标准接口。

SASSerialAttachedSCSI，串行连接SCSI，是SCSI接口的串行传输改进标准。

IrDAInfraredDataAssociation，红外线数据协会，通常用于表示红外线接口。

PPMPulsePositionModulation，脉冲位置调制。

SIRSerialInfraRed，标准的异步串行接口上外接一个红外收发器IrDA1.0版。

FIRFastInfraRed，IrDA1.1版本。

Wi-FiWirelessFidelity，无线高保真，是一种无线通信协议，正式名称是IEEE802.11b。

WLANWirelessLAN，无线局域网。

说明接口、接口电路、端口三个名字的基本概念，他们之间有什么关系？

接口：

在计算机系统中，实现主机系统与外部设备间的连接和数据传输的机制。

接口包括硬件和软件两部分构成。

接口电路：

接口的硬件部分。

主机和外部设备的物理连接都是通过接口电路实现的，接口电路连接在计算机总线和外部设备之间。

端口：

指I/O端口，实现接口硬件与接口软件之间的连接，接口软件可以通过对端口的访问，实现对

接口的控制。

它们三者之间的关系是：

接口电路是接口的硬件部分，端口是接口进行接口控制和数据传输时使用的I/O地址。

和查询控制方式相比较，中断控制方式有什么特点？

查询方式的缺点是，每次输入／输出一个数据，CPU要查询外设状态。

如果外设尚未准备就绪，程序便进入查询循环。

许多CPU时间白白花费在状态查询中，浪费了宝贵的资源。

所以当“中断”机制引入到接口电路中，产生了由中断控制的I/O方式，中断的引入可以大大提高软件的执行效率。

在中断控制方式中，允许外部设备用“中断”信号中止CPU正在执行的程序。

具体他说，当接口电路需要与CPU进行数据交换（输入、输出等）时，便由接口电路向CPU发出一个中断请求信号，CPU响应这一中断请求，并调用中断服务程序完成一个或多个字节的信息交换。

这种方式不需要接口软件主动查询，而是由接口电路主动通知CPU，使得接口软件的效率比较高。

计算机中的UART是什么？

UART中的FIFO的作用是什么？

在最早的PC机中，串行接口是由一块独立的IC芯片实现的，如Intel8250，实现串行通信的功能部件被称为UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，在后来的PC中，将UART和其他的标准接口电路集成在一起，被称为SuperI/O芯片。

在现代的芯片组结构中，SuperI/O芯片被集成到了南桥芯片（或ICH）中。

FIFO（FirstInFirstOut）是UART中的数据存储空间，不同的芯片可能容量不同，多数为64字节。

FIFO的作用是实现接收和发送的数据缓冲存储，FIFO机构的引入使得软件每次发送到URAT的数据和URAT的接收的数据不是一个字节，可以多达几十个字节，这样做的目的是提高软件的效率，使得即使在高通信速率的情况下，产生中断的频率也可以保持在比较低的水平。

USB接口给出的通信速率是信号线的物理传输速率，有效数据速率要低一些，哪些因素影响