华南理工网络学院计算机组成原理第一次作业.docx

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计算机组成原理·第一次作业

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1、解释下列概念：

总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备（或主模块）、总线的从设备（或从模块）、总线的传输周期和总线的通信控制。

答：

l总线宽度：

地址总线的宽度指总线能够直接访问存储器的地址空间范围，数据总线的宽度指访问一次存储器或外设时能够交换数据的位数。

l总线带宽：

是衡量总线性能的重要指标，它定义为总线本身多能达到的最高传输速率，单位是兆字节每秒（MB/s）。

l总线复用：

既传送地址信息，又传送数据信息，在不同的时间间隔中完成传送地址和传送数据的任务。

l总线的主设备（或主模块）：

总线传输期间对总线有控制权的设备（模块）。

l总线的从设备（或从模块）：

总线传输期间对总线没有控制权的设备（模块），只能被动接受主设备发来的命令。

l总线的传输周期：

总线完成一次完整而可靠的传输所需时间。

l总线的通信控制：

总线传输过程中双方的时间配置方式。

2、控制器有哪几种控制方式？

各自有什么特点？

答：

控制器有同步控制、异步控制、联合控制三种方式，各自特点如下：

a）同步控制是在任何情况下，已定的指令在执行时所需的机器周期数和时钟周期数都是固定不变的。

b）异步控制的特点是，每条指令、每个操作控制信号需要多少时间就占用多少时间。

用这种方式形成的操作控制序列没有固定的CPU周期数和严格的时钟周期与之同步。

c）联合控制是同步控制和异步控制结合的方式。

一种情况是，大部分操作序列安排在固定的机器周期中，对某些时间难以确定的操作则以执行部件的“回答”信号作为本次操作的结束。

另一种情况是，机器周期的节拍脉冲数固定，但各条指令周期的机器周期数不固定。

3、什么是微指令和微操作？

微程序和机器指令有何关系？

微程序和程序之间有何关系？

答：

微指令是控制计算机各部件完成某个基本微操作的命令，是微程序级的命令，属于硬件。

微操作是指计算机中最基本的、不可再分解的操作。

微程序是机器指令的实时解释器，每一条机器指令都对应一个微程序。

微程序和程序是两个不同的概念。

微程序是由微指令组成的，用于描述机器指令，实际上是机器指令的实时解释器，微程序是由计算机的设计者事先编制好并存放在控制存储器中的，一般不提供给用户；程序是由机器指令组成的，由程序员事先编制好并存放在主存放器中。

4、外部设备在系统中如何编址，如何与主机连接？

答：

通常根据与存储器地址的关系，有两种编址方式。

（1）统一编址：

指外设接口中的I/O寄存器和主存单元一样看待，将它们和主存单元组合在一起编排地址；或者说，将主存的一部分地址空间用作I/O地址空间。

这样就可以用访问主存的指令去访问外设的某个寄存器，因而也就不需要专门的I/O指令，可以简化CPU的设计。

（2）单独编址：

为了更清楚地区别I/O操作和存储器操作，I/O地址通常与存储地址分开独立编址。

这样，在系统中就存在了另一种与存储地址无关的I/O地址，CPU也必须具有专用于输入输出操作的I/O指令和控制逻辑。

5、什么是I/O组织方式？

有哪几种I/O组织方式？

各自的特点是什么？

答：

I/O组织是指计算机主机与外部设备之间的信息交换方式。

计算机主机与外设之间的信息交换方式有4种：

程序查询方式、程序中断方式、直接内存访问DMA方式、通道方式。

从系统结构的观点看，前两种方式是以CPU为中心的控制，都需要CPU执行程序来进行I/O数据传送，而DMA式和通道式这两种方式是以主存贮器为中心的控制，数据可以在主存和外设之间直接传送。

程序查询和程序中断方式适用于数据传输率比较低的外设，而DMA、通道方式使用于数据传输率比较高的外设。

程序查询方式控制简单，但系统效率很低；

程序中断方式通过服务程序完成数据交换，实现了主机与外设的并行性；

DMA方式通过硬件实现了数据传送，速度快，但只能控制同一类外设；

通道方式采用执行通道程序实现对不同类型设备的控制和管理，并行性进一步提高。