浙江工业大学计算机组成考试要点Word文档格式.docx
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1.计算需求（需多少片）
2.各芯片（组）的地址分配*
3.画出各片（组）的地址、数据、片选、R/W信号线连接
8.随机存储器分为2种，其中哪一种需要动态刷新？
静态读写存储器（SRAM）快，容量小
动态读写存储器（DRAM）容量大，电容式（须刷新）
集中式刷新（每个刷新周期都被刷新，周期间后半时间用于刷新，死区，无法读/写。
），
分散式刷新（刷新在每一次读写周期中，可能造成重复刷新），
异步刷新（固定几次刷新）
9.主存的技术指标
存储容量，存取时间，存储周期，存储器带宽
10.主存储器和CPU之间增加高速缓冲存储器的主要目的是什么？
为了解决cpu和主存直接速度不匹配
（工作原理:
基于程序和数据访问的局部性
cpu/cache间：
字为单位cache/主存:
块为单位
命中率h，访问效率e=tc/ta，平均访问时间：
ta）
11.Cache与主存间的地址映像方式有3种：
全相联映射（主存的每一块都能复制到cache的任何一块）、
直接（一个主存块智能复制到cache的一个特殊行上）、
组相联
12.在物理构成上，存储器系统通常分为3层：
高速缓存->
主存->
辅存
13.一条指令由哪几部分构成？
（指令格式）
操作码字段（OP）+地址码字段（A）
14.指令的寻址和操作数的寻址方式主要有哪些？
指令寻址：
顺序寻址和跳跃寻址
操作数寻址：
隐含寻址，立即寻址，直接寻址，间接寻址，寄存器寻址，寄存器间接寻址，偏移寻址（相对寻址，基址寻址，变址寻址），段寻址方式，堆栈寻址。
15.确定不同寻址方式下的有效地址。
P114
16.中央处理器CPU的基本组成。
运算器+cache+控制器
17.CPU中的主要寄存器有哪些？
作用？
P128
数据缓冲寄存器（DR）：
暂存ALU运算结果
指令寄存器（IR）：
保存当前正在执行的一条指令
程序计数器（PC）：
用来存放正在执行的指令的地址，或下一条指令的地址
数据地址寄存器（AR）：
保存当前cpu所访问的数据cache存储器单元地址
通用寄存器（R0~R3）：
为ALU提供工作区
状态字寄存器（PSW）：
保存算数指令和逻辑指令运算或测试结果建立的各种条件代码
18.CPU中用来存放现行指令的是什么寄存器？
指令寄存器（IR）
19.控制器可分为两种：
微程序控制器和组合逻辑控制器。
P145
微程序控制器：
基本思想：
仿照解题的方法，把操作控制信号编制成微指令，存放到控制存储器里，运行时，从控存中取出微指令，产生指令运行所需的操作控制信号。
从上述可以看出，微程序设计技术是用软件方法来设计硬件的技术。
简版：
将微操作序列代码化，存放于控制存储器中
执行指令时，依次读取微指令，产生控制信号
硬连线控制器的基本思想是：
某一微操作控制信号是指令操作码译码输出、时序信号和状态条件信号的逻辑函数，即用布尔代数写出逻辑表达式，然后用门电路、触发器等器件实现
20.微程序控制器的组成原理框图。
P147
21.什么是微指令？
说明机器指令与微指令的区别。
指令，即指机器指令，是计算机执行某种操作的命令。
每一条指令可以完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作。
控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令，通常把这种控制命令叫做微命令，而一组实现一定操作功能的微命令的组合，构成一条微指令。
许多条微指令组成的序列构成了微程序，微程序则完成对指令的解释执行。
微指令：
把在同一CPU周期内并行执行的微操作控制信息，存储在控制存储器里，称为一条微指令（
它是若干微命令的组合，存放在一个控制存储器单元中。
一条微指令通常至少包含两大部分信息：
操作控制字段，又称微操作码字段，用以产生某一步操作所需的各个微操作控制信号。
顺序控制字段，又称微地址码字段，用以控制产生下一条要执行的微指令地址。
）
微周期：
读取一条微指令并执行所需的时间
微命令：
控制部件向执行部件发出的各种控制命令叫作微命令，它是构成控制序列的最小单位。
微操作：
微命令的操作过程，由微命令控制实现的最基本操作
22.什么是处理机字长？
（机器字长是指计算机能直接处理的二进制数据的位数，决定了计算机的运算精度。
通常与主存单元的位数一致）
处理机运算器中一次能够完成二进制运算的位数。
23.双总线结构机器的数据通路。
P140
24.流水CPU、并行处理技术，流水线中的主要问题
流水方式CPU：
指令部件、指令队列、执行部件
指令流水线
指令队列：
FIFO
执行部件：
可以有多个采用流水线方式构成的算术逻辑部件构成，可以将定点运算部件和浮点运算部件分开。
并行处理技术（广义含义）：
只要在同一时刻（同时性）或在同一时间间隔内（并发性）完成两种或两种以上性质相同或不同的工作，他们在时间上相互重叠，都体现了并行性
三种形式
1、时间并行（重叠）：
让多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套硬件设备的各个部件，以加快硬件周转而赢得速度，实现方式就是采用流水处理部件
2、空间并行（资源重复）：
以数量取胜，它能真正的体现同时性，LSI和VLSI为其提供了技术保证。
3、时间+空间并行，Pentium中采用了超标量流水线技术。
流水线中的主要问题：
●资源相关：
多条指令进入流水线后在同一时钟周期内争用同一功能部件。
●解决办法：
后边指令拖一拍再推进；
增设一个功能部件
●数据相关
RAW（ReadAfterWrite）
后面指令用到前面指令所写的数据
WAW（WriteAfterWrite）
两条指令写同一个单元
在简单流水线中没有此类相关，因为不会乱序执行
WAR（WriteAfterRead）
后面指令覆盖前面指令所读的单元
在简单流水线中没有此类相关
可以推后后继指令对相关单元的读操作
设置相关的直接通路（Forwarding）
●控制相关
●引起原因：
转移指令
延迟转移法，转移预测法
25.总线的特性、单总线结构、多总线结构
总线是构成计算机系统的互联机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。
总线的特性可分为：
物理特性、功能特性、电气特性、时间特性。
●物理特性：
总线的物理连接方式（根数、插头、插座形状，引脚排列方式）
●功能特性：
每根线的功能（数据线、地址线、控制线）
●电气特性：
每根线上信号的传递方向及有效电平范围。
●时间特性：
规定了每根总线在什么时间有效。
单总线：
使用一条单一的系统总线来连接CPU、内存和I/O设备。
多总线：
在CPU、主存、I/O之间互联采用多条总线
26.总线的信息传送方式
串行传送：
a）使用一条传输线
b）主要优点是成本比较低廉
c）缺点就是速度慢
并行传送：
d）每一数据位需要一条传输线
分时传送：
e）总线复用（某传输线上既传地址信息，又传数据信息）或是共享总线的部件分时使用总线
27.总线的仲裁方式
集中式仲裁:
仲裁方式必有一个中央仲裁器，它受理所有功能模块的总线请求，按优先原则或公平原则。
分布式仲裁:
分布式仲裁不需要中央仲裁器，每个功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。
集中式仲裁：
每个功能模块有两条线连到总线控制器
请求信号线BR
授权信号线BG
BS表示总线使用情况：
1为使用中，0为空闲
●集中式仲裁有三种：
1、链式查询方式2、计数器定时查询方式3、独立请求方式
链式查询方式：
BG串连
●离中央仲裁器最近的设备具有最高优先权，离总线控制器越远，优先权越低。
●优点：
只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制，并且这种链式结构很容易扩充设备。
●缺点：
是对询问链的电路故障很敏感，优先级固定。
计数器定时查询方式：
●通过BR线发出总线请求；
●BS线为0时，计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向各设备；
●当计数值与请求总线的设备地址一致时，BS置1，获得总线使用权；
●每次计数可以从“0”开始，也可以从中止点开发始。
计数器的初值可用程序来设置，以方便地改变优先次序。
在独立请求方式中：
每个设备均有一对总线请求线BRi和总线授权线BGi。
●总线仲裁器中有一个排队电路，它根据一定的优先次序决定首先响应哪个设备的请求，发出授权信号BGi。
●独立请求方式的优点是响应时间快，对优先次序的控制相当灵活。
因此当代总线标准普遍采用该方式。
分布式仲裁：
不需要中央仲裁器，而是多个仲裁器竞争使用总线。
●当它们有总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较。
●如果仲裁总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤消它的仲裁号。
●最后，获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上。
显然，分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础。
28.什么是总线的定时？
同步定时和异步定时
总线定时
●总线的信息传送过程：
请求总线、总线仲裁、寻址、信息传送、状态返回。
●总线定时：
是指事件出现在总线上的时序关系。
●同步定时：
●异步定时：
总线定时是总线系统的又一核心问题之一。
为了同步主方、从方的操作，必须制订定时协议，通常采用同步定时与异步定时两种方式
●在同步定时协议中，事件出现在总线上的时刻由总线时钟信号来确定，总线周期的长度是固定的。
●在异步定时协议中，后一事件出现在总线上的时刻取决于前一事件的出现，即建立在应答式或互锁机制基础上，不需要统一的公共时钟信号。
●在异步定时中，总线周期的长度是可变的。
当代的总线标准大都能支持以下数据传送模式：
①读/写操作；
②块传送操作；
③写后读、读修改写操作；
④广播、广集操作。
29.单总线、多总线结构的性能特点？
单总线结构特点：
被限定在一个被所有设备所能承受的通用时钟频率（ClockFrequency）上面，系统的整体性能不高。
在单总线结构中，要求连接到总线上的逻辑部件必须高速运行，以便在某些设备需要使用总线时，能迅速获得总线控制权；
而当不再使用总线时，能迅速放弃总线控制权。
否则，由于一条总线由多种功能部件共用，可能导致很大的时间延迟。
30.CPU与I/O之间数据传输的控制方式有：
1、程序查询方式P2392、程序中断方式P242（由软件和硬件共同实现）
3、直接内存访问方式（DMA）P2534、通道方式P261由硬件实现
31.I/O接口的主要功能：
P192
控制，缓冲，状态，转换，整理，程序中断。
32.I/O地址编址方式有哪些？
各有什么优缺点？
独立编制方式：
I/O与存储器分别编址（存储器和I/O端口在两个独立的地址空间中）
（1）优点：
I/O端口的地址码较短，译码电路简单，存储器同I/O端口的操作指令不同，程序比较清晰；
存储器和I/O端口的控制结构相互独立，可以分别设计
（2）缺点：
需要有专用的I/O指令，程序设计的灵活性较差
统一编制方式：
I/O与存储器一起编址（存储器和I/O端口共用统一的地址空间，当一个地址空间分配给I/O端口以后，存储器就不能再占有这一部分的地址空间）
（1）优点：
不需要专用的I/O指令，任何对存储器数据进行操作的指令都可用于I/O端口的数据操作，程序设计比较灵活；
由于I/O端口的地址空间是内存空间的一部分，这样，I/O端口的地址空间可大可小，从而使外设的数量几乎不受限制
I/O端口占用了内存空间的一部分，影响了系统的内存容量；
访问I/O端口也要同访问内存一样，由于内存地址较长，导致执行时间增加
33.什么是程序查询方式、中断方式和DMA方式？
程序查询方式是CPU管理I/O设备的最简单方式，CPU定期执行设备服务程序，主动来了解设备的工作状态。
这种方式浪费CPU的宝贵资源。
程序中断方式是各类计算机中广泛使用的一种数据交换方式。
当某一外设的数据准备就绪后，它“主动”向CPU发出请求信号。
CPU响应中断请求后，暂停运行主程序，自动转移到该设备的中断服务子程序，为该设备进行服务，结束时返回主程序。
中断处理过程可以嵌套进行，优先级高的设备可以中断优先级低的中断服务程序。
DMA,全称为存储器直接读取，它是一种机制，用以实现I/O设别与进程之间的数据异步传输。
（描述性回答，重点在于异步传输）
DMA基本思想是：
通过硬件控制实现主存与I／O设备间的直接数据传送，在传送过程中无需CPU的干预。
数据传送是在DMA控制器控制下进行的。
优点：
速度快。
有利于发挥CPU的效率。
DMA方式采用以下三种方法：
①停止CPU访内；
②周期挪用（适用于I/O设备的额读写周期大于内存的存取周期）需要外设申请总线，所以前面的那句话；
③DMA与CPU交替访内。
DMA控制器按其组成结构，分为选择型和多路型两类。
（适用于CPU的工作周期大于内存的工作周期，这时候总显得适用全是分时适用的，有分时控制！
34.中断的过程。
P242
35.什么是中断向量?
中断向量：
●当CPU响应中断时，由硬件直接产生一个固定的地〗址（即向量地址）
●由向量地址指出每个中断源设备的中断服务程序入口，这种方法通常称为向量中断。
36.单级中断、多级中断
单级中断的概念：
所有中断源属于同一级，离CPU越近，优先级越高。
中断源的识别：
串行排队链法
多级中断的概念：
●每级有一个中断优先权
●一维多级中断和二维多级中断
多级中断源的识别：
1、中断优先排队电路2、中断向量产生电路
常用的提高的带宽的方法：
1多模交叉存储结构2双端口存储器3提高系统内部总线位数或者提高CPU内部设备的处理速度。
分诺依曼计算机体系的设计思想：
单级中断的全过程！
！
胖子卖肉所得！
指令和数据都用二进制代码存放在内存中，从时空观角度回答CPU如何区分读出的代码是指令还是数据。
解：
计算机可以从时间和空间两方面来区分指令和数据，在时间上，取指周期从内存中取出的是指令，而执行周期从内存取出或往内存中写入的是数据，在空间上，从内存中取出指令送控制器，而执行周期从内存从取的数据送运算器、往内存写入的数据也是来自于运算器。
为什么多提交叉存储器能实现并行流水线技术：
因为对于一个模块来说从CPU给出命令独处信息需要一个存储周期时间，而对CPU来说，一个存储周期内可以访问若干的模块，模块的读写过程将重叠，所以这样可以实现并行存储器结构。
注意：
总线的传输时间t和T比值的倒数m称为交叉存取度，模块数必须大于它才能实现，这样做是为了保证某模块经过mt的时间后，上次的存取操作已经完成。
画图说明现代计算机系统的层次结构。
P13-14
5级
高级语言级
编译程序
4级
汇编语言级
汇编程序
3级
操作系统级
操作系统
2级
一般机器级
微程序
1级
微程序设计级
直接由硬件执行
升级会员 