计算机组成原理问答题整理文档格式.doc

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6.DRAM和SRAM的区别以及DRAM的刷新方式

答：

与静态的RAM相比,动态RAM的主要特点是需要定期刷新，而静态的RAM不需要刷新，与ROM相比,RAM的主要特点是既可读也可以写，而ROM在正常工作时只读不写。

刷新方式分为：

集中式刷新，DRAM的所有行在每一个刷新周期中都被刷新。

分散式刷新，每一行的刷新插入到正常的读写周期之中

7.说明cache和主存地址映射的三种方式的工作原理以及各自的优缺点。

答:

:

全相联映射将主存中一个块的地址与块的内容一起存于cache的行中，其中块地址存于cache行的标记部分中。

主存的一个块直接拷贝到cache中的任意一行上，这种方式非常灵活，但在地址映射时要将主存块号与所有cache行的标记同时比较，比较器电路难于设计和实现，故只应用于小容量的cache；

直接映射是一种多个主存块对应一个cache行的关系，一个块号j的主存块，按i=jmodm映射cache行号为i的行，其中m为cache行数，这种方式硬件实现简单，但不灵活，容易发生冲突，cache的利用率低；

组相联映射将cache分为若干组，每组若干行，组间采用直接映射，组内采用全相联映射，兼顾了前两种方式的优点，所以得到了较为广泛的应用。

8.流水CPU中的三种相关是什么，并加以解释

流水过程中会出现资源相关、数据相关和控制相关。

资源相关是指多条指令进入流水线后在同一机器时钟周期内争用同一个功能部件所发生的冲突。

在一个程序中，如果必须等前一条指令执行完后，才能执行后一条指令，那么这两条指令就是数据相关。

控制相关是由转移指令引起的流水线断流的情况

9.影响流水线CPU效率的主要因素有哪些？

试举例说明。

答：

影响流水线cpu效率的主要因素有资源相关、数据相关和控制相关。

如两条指令争用同一资源，后一条指令要用前一条指令的结果，或程序中有大量的跳转语句

10.说明总线的集中式仲裁的三种方式的工作原理和各自的特点

总线的集中式仲裁方式有链式查询方式、计数器定时查询方式和独立请求方式三种，其中链式查询方式是通过总线授权信号的逐级下达来实现优先级的排队，其优点是线少，缺点是优先级不可变且链路故障敏感；

计数器定时查询方式是通过用一组地址线输出计数值来查询与计数值相符的总线请求，其优点优先级可固定也可变化，比较灵活，缺点是相对链式查询而言，线要多些；

独立请求方式是用各自独立的总线请求和总线授权线来实现的，其优点是响应速度快，缺点是线更多

11.中断的响应顺序和中断的处理（完成）顺序分别由什么因素决定？

是否一定相同？

为什么？

中断的响应顺序由中断控制器的内部排队电路决定，而中断的响应顺序由中断屏蔽寄存器的设置决定，两者不一定相同，如果不是对每个中断源的中断屏蔽寄存器设置为屏蔽同级和低先级的中断，则先响应的高优先级中断有可能被同级或低优先级中断所打断，而这后响应的中断服务程序若屏蔽了所有中断源，则会先执行完中断服务

12.比较通道、DMA、中断三种基本I／O方式的异同点。

通道是通过执行通道指令来实现输入/输出的；

DMA是由DMA控制器在获得总线控制权后，直接在内存与外设之间实现数据传送的；

中断是通过CPU在响应中断时，转入中断服务程序，执行输入/输出指令来完成输入/输出的

13.说明单级中断的处理流程

cpu执行完一条指令后，判断是否有中断请求，如果有就响应中断。

首先关中断，找出中断源，保存cpu现场，然后执行中断服务程序，恢复现场，开中断，返回主程序

14.

15.指令和数据均存放在内存中，CPU是如何从时间和空间上区分他们是指令还是数据的？

答：

时间上，在取指周期从内存中取出的是指令，指令流在空间上由内存流向控制器；

时间上，在取指之后的执行周期里，从内存取出的是数据，数据流在空间上由内存流向运算器。

16.从操作数所在位置和取数的速度两个方面说明寄存器寻址与寄存器间接寻址、立即寻址与直接寻址的区别？

寄存器寻址的操作数在CPU内部的寄存器中，而寄存器间接寻址的操作数在内存中，前者取数速度快于后者；

立即寻址的操作数是指令代码的一部分，取出指令即得到操作数，而直接寻址操作数在内存中，需要根据要取指后再按指令中的形式地址再访问一次内存

17.简述总线接口三种信息传送方式：

串行传送、并行传送和分时传送的主要特点和应用场合。

串行传送是用一根线以脉冲的形式传送所有信息，速度较慢，适合于远距离传送；

并行传送用多根（每位一根）线传送所有信息，速度较快，适合于近距离传送；

分时传送常用于在同一组线上按时间片传送地址和数据信息，也可以指共享总线的部件分时使用总线

18.某32位计算机的指令格式如下，请从指令数、寻址方式、指令类型等方面说明其指令特点。

该指令为单字长双操作数指令，操作数之一由寻址方式和寄存器构成，寻址方式有2bit，所以可以有4种，寄存器编码有4bit，所以寄存器可多达16个，另一操作数由形式地址D指定，因为形式地址占20位，所以可直接寻址范围是1M地址空间。

根据寻址方式的不同，指令可以是RS型、也可以是SS型；

因为OP为6位，所以可以有最多64条指令

19.现代计算机系统作为软硬件结合的整体，可分为哪几个层次，请按从硬件级到软件级顺序写出？

.

现代计算机系统可分为五个层次，第一级是微程序设计级；

第二级是一般机器级；

第三级是操作系统级；

第四级是汇编语言级；

第五级是高级语言级

20.ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理？

不合理。

指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。

一个字符的ASCII是7位，如果设计主存单元字长为32位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，要多花些时间而已，不过，一条指令至少占一个单元，但只占一个单元的12位，而另22位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了

21.说明磁表面存储器存取信息的原理.

通过电磁变换，利用磁头写线圈的脉冲电流，可把一个二进制代码转换成栽磁体存储元的不同剩磁状态；

反之，通过磁电变换，利用磁头读出线圈，可将由存储元的不同剩磁状态表示的二进制代码转换成电信号输出

22.指令格式结构如下所示，试分析说明指令格式及寻址方式特点。

1512119865320

OP

寻址方式

寄存器

（1）答:

该指令为单字长双操作数指令，源操作数和目的操作数均有寻址方式和寄存器构成，寄存器均有8个，寻址方式均有4种。

（2）根据寻址方式的不同，指令可以是RR型、RS型、也可以是SS型；

因为OP为4位，所以可以有最多功能16条指令。

23.说明浮点加减运算的操作流程。

对阶、尾数运算、规格化、判溢出、舍入处理

24.列出至少5种数据寻址方式并说明各自的工作原理。

隐含寻址――操作数隐含于操作码之中

立即寻址――操作数由指令直接给出

寄存器寻址――操作数在指令指定的寄存器中

直接寻址――操作数地址由指令直接给出

寄存器间接寻址――操作数地址在指令指定的寄存器中

25.说明存储器中通常采用双译码结构的原因。

采用双向译码的目的是为了减少译码器的复杂度和输出线的数目，如12位地址，如果是单向译码，则译码器的输出线达212＝4096，而采用两个6:

64的双向译码，则译码器复杂度减小，同时输出线可降为64＋64＝128

26.用方框语言说明add,jmp,cla指令的工作流程

答：

jmp

add

cla

0----ac

ir---ar

Ir--pc--ar

ar—abus—dbus—dr---alu---ac

27.说明浮点数加法的工作流程

a-零操作数检查

b-对阶操作，由小阶码向大阶码对

c-尾数加减

d-结果规格化，如果出现阶码溢出，则报告溢出

28.说明dma方式的工作原理

dma是直接内存访问，是一种完全由硬件执行i/o交换的工作方式。

在这种方式中，dma控制器从cpu完全接管对总线的控制，数据交换不经过cpu，而直接在内存和i/o设备之间进行。

dma方式一般用于高速传送成组数据。

Dma控制器将向内存发出地址和控制信号，修改地址，对传送的字的个数计数，并且以中断的方式向cpu报告传送操作的结束

29.简述存储器间接寻址方式和相对寻址方式的含义，说明其寻址过程。

答：

存储器间接寻址方式指的是由指令给出的是一个存储器地址，而该地址单元中的内容是另一个地址，再按此地址访问存储器才可得到操作数，其优点是灵活，缺点是需两次访问内存才能获得操作数，所以现在已经很少使用，相对寻址方式是操作数地址为当前程序计数器内容加一个偏移量，这种方式的优点是程序具有可浮动性，即内存中移动不需修改机器码。

28.微程序控制器主要由哪几部分构成?

说明各部分的功能

微程序控制器主要由控制存储器，微指令寄存器和地址转移逻辑三大部分构成，其中，控制存储器用来存储全部指令的微程序，微指令寄存器用来保存当前从控制存储器中取出的一条微指令，而地址转换逻辑用来根据指令操作码、状态条件和Ｐ字段实现微程序的转换

30.什么是软、硬件逻辑功能等效性?

软、硬件逻辑功能等效性是指计算机的任何操作可以软件来实现，也可以由硬件来实现，任何指令的执行可以由硬件来完成，也可以用软件来完成，例如乘法指令，早期的8位机通常由软件来实现，现在都是由硬件来完成

31.微程序控制的基本理原理是什么？

指令、微程序、微指令三者的关系如何

微程序控制的基本理原理是存储微程序，并按不同的指令来执行不同的微程序。

指令、微程序、微指令三者的关系是一条指令是由若干条微指令构成的微程序来解释执行的

32.总线的定时有同步定时和异步定时两种，试简述其主要特点

总线的定时采用公共时钟，由统一的时钟来协调发送与接收的同步关系，异步定时不需要统一的公共时钟，总线周期可变，由联络信号来协调发送与接收的同步关系。

33.设计虚拟存储器目的？

如果没有虚存可能导致什么问题？

虚拟存储器借助于磁盘等辅助存储器来扩大主存容量，使之为更大或更多的程序所使用。

若用户不具有虚存，则无法正常运行程序，而具有了虚存，则很好地解决了这个问题。

（如无虚拟存储器，用户就要对程序进行准确分段，并要考虑那段程序放在主存，那段放在辅存。

何时从辅存放到主存，何时从主存放入辅存，主存空间如何分配，地址