组成原理考点总结.docx

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组成原理考点总结

一、冯•诺依曼计算机的特点是什么？

计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；

指令和数据均用二进制表示，且以同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；

指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；

指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；

二、指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？

通过不同的时间段来区分指令和数据，即在取指令阶段（或取指微程序）取出的为指令，在执行指令阶段（或相应微程序）取出的即为数据。

通过地址来源区分，由PC提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码部分提供存储单元地址的取出的是操作数。

三、什么叫刷新？

为什么要刷新？

说明刷新有几种方法。

解：

刷新：

对DRAM定期进行的全部重写过程；

刷新原因：

因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作；

常用的刷新方法有三种：

集中式、分散式、异步式。

4、半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种：

线选法和重合法

5、常用的I/O编址方式有两种：

I/O与内存统一编址和I/O独立编址

六、什么是I/O接口，与端口有何区别?

为什么要设置I/O接口？

I/O接口如何分类？

解：

I/O接口一般指CPU和I/O设备间的连接部件，而端口是指I/O接口内CPU能够访问的寄存器，端口加上相应的控制逻辑即构成I/O接口。

I/O接口分类方法很多，主要有：

（1）按数据传送方式分有并行接口和串行接口两种；

（2）按数据传送的控制方式分有程序控制接口、程序中断接口、DMA接口三种。

七、在什么条件下，I/O设备可以向CPU提出中断请求？

解：

I/O设备向CPU提出中断请求的条件是：

I/O接口中的设备工作完成状态为1（D=1），中断屏蔽码为0（MASK=0），且CPU查询中断时，中断请求触发器状态为1（INTR=1）。

八、CPU响应中断应具备哪些条件？

（1）在CPU内部设置的中断屏蔽触发器必须是开放的。

（2）外设有中断请求时，中断请求触发器必须处于“1”状态，保持中断请求信号。

（3）外设（接口）中断允许触发器必须为“1”，这样才能把外设中断请求送至CPU。

（4）当上述三个条件具备时，CPU在现行指令结束的最后一个状态周期响应中断.

九、CPU对DMA请求和中断请求的响应时间是否一样？

为什么？

解：

CPU对DMA请求和中断请求的响应时间不一样，因为两种方式的交换速度相差很大，因此CPU必须以更短的时间间隔查询并响应DMA请求。

响应中断请求是在每条指令执行周期结束的时刻，而响应DMA请求是在存取周期结束的时刻。

中断方式是程序切换，而程序又是由指令组成，所以必须在一条指令执行完毕才能响应中断请求，而且CPU只有在每条指令执行周期结束的时刻才发出查询信号，以获取中断请求信号，若此时条件满足，便能响应中断请求。

DMA请求是由DMA接口根据设备的工作状态向CPU申请占用总线，此时只要总线未被CPU占用，即可立即响应DMA请求；若总线正被CPU占用，则必须等待该存取周期结束时，CPU才交出总线的使用权。

十、零地址指令的操作数来自哪里？

？

各举一例说明。

答：

零地址指令的操作数来自ACC，为隐含约定。

在一地址指令中，另一个操作数的地址通常可采用ACC隐含寻址方式获得。

11、对于二地址指令而言，操作数的物理地址可安排在寄存器内、指令中或内存单元内等。

十二、什么是指令周期？

指令周期是否有一个固定值？

为什么？

解：

指令周期是指取出并执行完一条指令所需的时间。

由于计算机中各种指令执行所需的时间差异很大，因此为了提高CPU运行效率，即使在同步控制的机器中，不同指令的指令周期长度都是不一致的，也就是说指令周期对于不同的指令来说不是一个固定值。

13、中断周期前是执行周期，中断周期后是取指周期。

在中断周期，CPU应完成保存断点、将中断向量送PC和关中断等工作。

十四、控制单元的功能是什么？

其输入受什么控制？

答：

控制单元的主要功能是发出各种不同的控制信号。

其输入受时钟信号、指令寄存器的操作码字段、标志和来自系统总线的控制信号的控制。

十五、（CPU）微程序控制的基本思想是什么?

答：

微程序控制器是一种控制器的设计方式，主要思想是：

把指令系统的所有指令都编写成微程序，微程序执行相当于一条机器指令。

微程序由微指令构成，每条微指令对应若干微命令，直接控制机器的执行。

微程序存放在控制存储器（CM）中，执行一条指令，就是执行微程序，取出一条条微指令，执行微指令。

十六、当读取并执行一条指令时，控制器的主要功能是什么?

①从主存取指令，并计算下一条指令在主存中的地址；

②对指令进行译码，产生相应的操作控制信号；

③控制指令执行的步骤和数据流动的方向。

十七、．微程序控制器怎么产生操作控制信号，这种控制器有何优缺点?

【答案】操作控制信号的产生：

事先把操作控制信号以代码形式构成微指令，然后存放到控制存储器中，取出微指令时，其代码直接或译码产生操作控制信号。

优点：

规整、易于修改和扩展。

缺点：

速度较慢。

十八、【分析】拟出任意一条指令读取和执行流程，前三步都完全一样，即读取指令的步骤都一样。

PC→MAR送指令地址

PC+1→PC计算下一条指令的地址

DBUS→MDR，MDR→IR读入指令

十九、CPU由哪两部分组成？

CPU具有哪四个基本功能？

【答案】CPU由运算器和控制器组成。

具有以下四种功能：

（1）数据加工，对数据进行逻辑运算和算术运算；

（2）指令控制，指令执行的顺序控制；

（3）操作控制，产生各种操作信号

（4）时间控制，控制操作信号的发生时间

二十、一个计算机系统中的总线，大致分为哪几类？

一个计算机系统中的总线分为三类：

内部总线系统总线多机系统总线

二十一、外围设备的I/O控制方式（CPU管理外围设备）分几类？

各具什么特点？

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能够同步，而且硬件结构比较简单

（2）程序中断方式：

一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，节省了CPU的时间，但硬件结构相对复杂一些。

（3）直接内存访问（DMA）方式：

数据传输速度很高，传输速率仅受内存访问时间的限制。

需更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批交换数据的场合。

（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）外围处理机方式：

通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结果更接近一般处理机。

二十二、简要描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点。

（1）外设发出DMA请求；

（2）CPU响应请求，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。

主要优点:

是数据数据速度快.

二十三、动态与静态存储器芯片在特性和使用场合两个方面有哪些区别？

答：

动态存储器芯片是通过寄生电容存储一个二进制位的信息。

为解决漏电会丢失信息的问题需要刷新操作，因是破坏性读出，故需要回写操作。

这样使读写周期变长，即运行速度慢。

但芯片的集成度高，价格便宜，因此主要用于实现速度低一些、但容量要求较大的主存储器；而静态存储器芯片不需要刷新操作，也不是破坏性读出，不需要回写操作，运行速度高。

但芯片的集成度低，价格高，因此主要用于实现要求速度更快、但容量可以较小的CACHE存储器。

二十四、控制器中常采用哪些控制方式？

同步控制：

通信双方由统一时标控制数据传送

异步控制：

采用应答式方式传送

联合控制：

同步控制和异步控制相结合

二十五：

I/O设备的中断处理过程：

中断请求、中断判优、中断响应、中断服务、中断返回

二十六、CPU包括哪几个工作周期？

每个工作周期的作用是什么？

1.取指周期是为了取指令

2.间址周期是为了取有效地址

3.执行周期是为了取操作数

4.中断周期是为了保存程序断点

二十七、请说明SRAM的组成结构与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处

SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码器、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路

二十八、1．CPU包括哪几个工作周期？

每个工作周期的作用是什么。

（4分）

2．什么是指令周期、机器周期和时钟周期？

三者有何关系?

（6分）

1．答：

取指周期是为了取指令;间址周期是为了取有效地址

执行周期是为了取操作数;中断周期是为了保存程序断点

2．（6分）答：

指令周期是CPU取出并执行一条指令所需的全部时间，即完成一条指令的时间。

（1分）

机器周期是所有指令执行过程中的一个基准时间，通常以存取周期作为机器周期。

（1分）

时钟周期是机器主频的倒数，也可称为节拍，它是控制计算机操作的最小单位时间。

（1分）

一个指令周期包含若干个机器周期，一个机器周期又包含若干个时钟周期，每个指令周期内的机器周期数可以不等，每个机器周期内的时钟周期数也可以不等。

（3分）

二十九、存储器系统的层次结构可以解决什么问题？

实现存储器层次结构的先决条件是什么？

用什么度量？

存储器层次结构可以提高计算机存储系统的性能价格比，即在速度方面接近最高级的存储器，在容量和价格方面接近最低级的存储器。

实现存储器层次结构的先决条件是程序局部性，即存储器访问的局部性是实现存储器层次结构的基础。

其度量方法主要是存储系统的命中率，由高级存储器向低级存储器访问数据时，能够得到数据的概率。

三十、什么叫刷新？

为什么要刷新？

说明刷新有几种方法？

刷新的过程实质上是先将原存信息读出，再由刷新放大器形成原信息并重新写入的再生过程。

刷新原因——由于某些存储单元长期得不到访问，不进行存储器的读或写操作，其存储单元的原信息将会慢慢消失，为此必须采用定时刷新的方法。

常用的刷新方法有三种——集中式、分散式、异步式。

集中式：

在规定的一个刷新周期内，集中安排一段时间进行刷新，此刻必须停止读或写操作；

分散式：

每行存储单元的刷新分散到每个存取周期内完成，无CPU访存死时间，不需停止读或写操作的死时间；

异步式：

是集中式和分散式的折衷。

三十一、动态RAM的刷新是以?

为单位进行的。

宏观而论DRAM刷新是以行为单位进行的。

从微观看~DRAM的刷新却又是以存储单元为基本单位。

三十二、计算机中设置cache的作用是什么？

能不能把cache的容量扩大，然后取代现在的主存，为什么？

答：

计算机中设置Cache主要是为了加速CPU访存速度；不能把Cache的容量扩大到最后取代主存，主要因为Cache和主存的结构原理以及访问机制不同（主存是按地址访问，Cache是按内容及地址访问）。

三十三、中央处理器（CPU）由运算器和控制器组成，其中运算器的作用是对信息进行处理和运算，控制器的作用是控制计算机的各部件有条不紊的自动工作。

判断题

1.Cache是内存中的一部分，它可由指令直接访问（×）

2.74181只能完成加减运算。

（X）

3.微程序由用户编制，存放于主存中。

（X）

4.大多数微型机的总线由地址总线，数据总线和控制总线组成，因此，它们是三总线结构的。

（X）

5.CPU同时接受到外部中断请求和DMA请求时，CPU优先响应外部中断请求。

（X）

6.当Cache的各个块都被占用后，CPU就将无法再使用它。

（X）

7.中断向量和向量中断含义相同。

（X）

8.CPU访问主存储器的时间是由存储器的容量决定的，存储容量越大，访问存储器所需的时间越长。

（X）

9.在同步控制方式中，所有指令的执行时间相同。

（X）

10.响应中断后，主机必须保护断点与现场，而响应ＤＭＡ请求之后，不需要保护断点现场。

（√）

11.高速度缓冲存储器是主存的特殊部分，用户程序可直接访问它。

（X）

12.在磁盘中，各扇区的容量相同。

（√）

13.不同的机器系统，只要机器指令的功能相同，对应的微程序一定相同。

（X）

14.微指令由用户编制，存放于内存中。

（×）

15.冯·诺依曼计算机应包括以下5个部件：

输入设备、输出设备、运算器、控制器和存储设备。

（√）

16.冯·诺依曼计算机的工作方式的基本特点是按地址访问并顺序执行指令。

（×）

17.计算机的“运算速度”指标的含义是指每秒能执行多少条操作系统的命令。

（×）

18.任何可以由软件实现的操作也可以由硬件来实现。

（×）

19.操作系统是用户和计算机硬件的接口。

（√）

20.在计算机系统的层次结构中，微程序级属于硬件级，其它五级都是软件级。

（×）

21.在计算机中采用二进制数是因为二进制数的运算最简单。

（1）

22.一个正数的补码和这个数的原码表示一样，而正数的反码就不是该数的原码表示，而是原码各位数取反。

（0）

23.表示定点数时，若要求数值0在计算机中唯一地表示为全0，应使用反码表示。

（0）

24.执行指令时，指令在内存中的地址存放在指令寄存器中。

（0）

25.程序计数器PC用来指示从内存中取指令。

（1）

26.在串行定点补码乘法器中，被乘数的符号和乘数的符号都参加运算。

（1）

27.在串行定点补码除法器中，为了避免溢出，被除数的绝对值一定要小于除数的绝对值。

（1）

28.补码加减交替法是一种不恢复余数法。

（1）

29.在浮点运算器中，阶码部件可实现加、减、乘、除4种运算。

（0）

30.在浮点运算器中，尾数部件只进行乘法和除法运算。

（0）

31.运算器无论是复杂的还是简单的，都有一个状态寄存器，状态寄存器是为计算机提供判断条件以实现程序转移的必不可少的部件。

（1）

32.因为DRAM是一种破坏性读出存储器，所以必须不断地刷新。

（0）

33.RAM中的任何一个单元都可以随时访问。

（1）

34.ROM中的任何一个单元都不能随时访问。

（0）

35.由于半导体存储器加电后才能存储数据，断电后数据就丢失，因此，用EPROM构成的存储器，加电后必须重写原来的内容。

（0）

36.多体交叉存储器主要解决存储容量的扩充问题。

（0）

37.在冯•诺依曼计算机中，存储器是数据的传送中心，但是访问存储器的请求是由CPU或I/O发出的。

（1）

38.DMA控制器和CPU可以同时使用总线工作。

（0）

39.所有的数据传送方式都必须由CPU控制实现。

（0）

40.一个更高优先级的中断请求可以中断另一个中断处理程序的执行。

（1）

41.外部设备一旦申请中断，便能立刻得到CPU的响应。

（0）

42.DMA方式既能用于与高速外部设备的信息传送，也能代替中断方式。

（0）

43.单级中断与多级中断的区别是单级中断只能实现单中断，而多级中断可以实现多重中断。

（1）

44.串行接口与设备之间的数据传输是以串行方式并且以半双工或全双工的方式进行的。

（1）