组成原理简答题.doc

1、说明冯·诺依曼计算机结构的特点。
1. 由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五个部分组成
2. 存储器以二进制形式存储指令和数据
3. 指令由操作码和地址码组成
4. 存储程序并按地址顺序执行
5. 冯·诺依曼机的核心设计思想：存储程序，机器自动化工作的关键
6. 以运算器为中心
2、指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？
计算机硬件主要通过不同的时间段来区分指令和数据，即：取指周期（或取指微程序）取出的既为指令，执行周期（或相应微程序）取出的既为数据。另外也可通过地址来源区分，从PC指出的存储单元取出的是指令，由指令地址码部分提供操作数地址。
什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？
计算机系统——计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体
计算机硬件——计算机的物理实体
计算机软件——计算机运行所需的程序及相关资料
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？
答：存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。 Cache—主存层次在存储系 统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，接近于Cache的速度，而容量和位价却接近 于主存。
主存—辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存
说明存取周期和存取时间的区别。
存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次存取操作的时间，而存取周期不仅包含操作 时间，还包含操作后线路的恢复时间。即：存取周期 = 存取时间 + 恢复时间
什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。
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。
集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新；
分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无CPU访存死时间；
异步式：是集中式和分散式的折衷
半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？
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。
线选法：地址译码信号只选中同一个字的所有位，结构简单，费器材；
重合法：地址分行、列两部分译码，行、列译码线的交叉点即为所选单元。。可大大节省器材用量，是 最常用的译码驱动方式
什么是寻址方式,有哪些寻址方式?
当采用地址指定方式时，形成的操作数或指令地址的方式，称为寻址方式。寻址方式可分为两类，指令寻址方式和数据寻址方式
什么是存储器的带宽？若存储器的数据总线宽度为32位，存取周期为200ns，则存储器的带宽是多少？
答：
解：存储器的带宽指单位时间内从存储器进出信息的最大数量。
存储器带宽 = 1/200ns×32位= 160M位/秒 = 20MB/S = 5M字/秒
什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。
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。
集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新；
分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无CPU访存死时间；
异步式：是集中式和分散式的折衷
半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？
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。
线选法：地址译码信号只选中同一个字的所有位，结构简单，费器材；
重合法：地址分行、列两部分译码，行、列译码线的交叉点即为所选单元。。可大大节省器材用量，是 最常用的译码驱动方式
73一个8K×8位的动态RAM芯片，其内部结构排列成256×256形式，存取周期为0.1μs。试问采用集中刷新、分散刷新和异步刷新三种方式的刷新间隔各为多少？
答：设DRAM的刷新最大间隔时间为2ms则异步刷新的刷新间隔 =2ms/256行 =0.0078125ms =7.8125µs 即：每 7.8125µs刷新一行。集中刷新时，死时间为256*0.1us=25.6us。分散刷新，刷新间隔0.2us，死时间为 0.1us，读写周期0.2us 异步刷新，死时间0.1us，刷新间隔7.8125us。
59什么是数据寻址方式？数据寻址有哪些方式(至少给出6种)
形成操作数的有效地址的方法，称为操作数的寻址方式。
1、隐含寻址； 2、立即寻址 3、直接寻址 4、间接寻址 5、寄存器寻址 6、寄存器间接寻址 7、偏移寻址（相对寻址 基址寻址 变址寻址）
8、段寻址方式
60指令格式由哪几部分组成，作用是什么？
由操作码字段和地址码字段组成。 操作码字段表征指令的操作特性与功能，地址码字段通常指定参与操作的操作数的地址
中央处理器的基本功能有哪些？
控制器的功能 取指令 分析指令 执行指令，发出各种操作命令 控制程序输入及结果的输出 总线管理 处理异常情况和特殊请求
运算器的功能 实现算术运算和逻辑运算
50.何谓存储总线？何谓I/O总线？各有何特点？
存储总线是连接CPU和主存储器之间的专用总线，速度高。
1/O总线是连接主机（CPU）与1/O设备之间的总线，可扩展性好。
51何谓串行传输，有何优缺点？适用什么场合？
串行传输是指数据的传输在一条线路上按位进行。
优点：线路成本低。
缺点：传送速度慢。
适用场合：主机与低速外设间的传送、远距离通信总线的数据传送、系统之间的数据传送。
52总线的同步通信方式与异步通信方式有什么区别？各适用于哪些场合？
同步通信方式中：数据传送操作由统一的时序信号同步定时控制，有严格的时钟周期划分，总线操作有固定的时序，设备之间没有应答信号。适合各设备速度固定且一致（或差异不大）的场合。
异步通信方式中：数据传送操作所需时间视需要而定，总线操作周期时间不固定，没有时钟周期划分，设备之间采用握手信号的应答方式。适合：各设备速度差异较大的场合。
53串行总线和并行总线有何区别？ 各适用于什么场合？
答：串行总线的数据传输是在一条线路上按位进行。线路成本低，传送速度慢。适用场合：主机与低速外设间的传送、远距离通信总线的数据传送、系统之间的数据传送。
并行总线的每个数据位都需要单独一条传输线，所有的数据位同时进行传输。线路成本高，传送速度快。适用场合：短距离的高速数据传输。
54什么是总线仲裁？总线仲裁有哪几种方式？
答：总线裁决就是决定总线由哪个设备进行控制。
总线裁决方式可分为集中式裁决和分布式裁决两种。
55集中式裁决有哪几种方式？
答：链式查询方式（菊花链方式）：各申请总线的设备合用一条总线作为请求信号线，而总线控制设备的响应信号线则串接在各设备间。
计数器定时查询方式：集中式总线裁决方式之一，设备要求使用总线时通过一条公用请求线发出，总线控制器按计数的值对各设备进行查询。
独立请求方式：集中式总线裁决方式之一，每一个设备都有一个独立的总线请求信号线送到总线控制器，控制器也给各设备分别发送一个总线响应信号。 独立请求方式可以和链式查询方式结合，构成分组链式查询方式。
57集中式仲裁有哪些方式？
有三种方式：链式查询方式、计数器定时查询方式、独立请求方式。
58什么是总线，总线分哪些类型?
总线是构成计算机系统的互联结构，是多个系统功能部件之间的进行数据传送的公共通路。 按总线在系统结构中层次位置分为：内部总线、系统总线、I/O总线总线按传送数据类型分为数据总线、地址总线、控制总线

试比较中断方式与 DMA 方式的主要异同，并指出它们各自应用在什么性质的场合。
相同点：这两种方式下，主机和I/O设备都是并行工作。
    不同点：中断方式在CPU响应了I/O设备的中断请求后，要暂停现行程序的执行，转为I/O设备服务。DMA 方式直接依靠硬件实现主存与I/O设备之间的数据直传，传送期间不需要CPU程序干预，CPU可继续执行原来的程序，CPU效率比中断方式。
　　DMA 方式适用场合：高速、批量数据的简单传送。
中断方式适用场合：处理复杂随机事件、控制中低速1/O设备。
主机与外围设备之间信息传送的控制方式有哪几种？采用哪种方式 CPU 效率最低？
主机与外围设备之间信息传送的控制方式有四种：程序查询方式、中断方式、DMA方式和通道方式。
程序查询方式CPU 效率最低。
何谓DAM方式？说明它的适用场合。
定义：由DMA控制器控制系统总线，直接依靠硬件实现主存与I/O设备之间的数据直传，传送期间不需要CPU程序干预。
　　适用场合：高速、批量数据的简单传送。
65何谓多重中断？如何保证它的实现？
多重中断：CPU在响应处理中断过程中，允许响应处理更高级别的中断请求，这种方式称为多重中断。
　实现方法：在中断服务程序的起始部分用一段程序来保存现场、送新屏蔽字以屏蔽同级别和低级别的中断请求、然后开中断，这样CPU就可响应更高级别的中断请求，实现多重中断。
以DMA方式实现传送，大致可分为哪几个阶段？
① DMA传送前的预置阶段（DMA初始化）；
② 数据传送阶段（DMA传送）；
③ 传送后的结束处理。
随机存储器分为哪些？各自的特点是什么？
存储器。主要功能是存放程序和数据，程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。存储器是由存储体、地址译码器 、读写控制电路、地址总线和数据总线组成。能由中央处理器直接随机存取指令和数据的存储器称为主存储器，磁盘、磁带、光盘等大容量存储器称为外存储器（或辅助存储器） 。由主存储器、外部存储器和相应的软件，组成计算机的存储系统。
内存又称为内存储器或者主存储器，是计算机中的主要部件，它是相对于外存而言的。内存的质量好坏与容量大小会影响计算机的运行速度。
　　一般常用的微型计算机的存储器有磁芯存储器和半导体存储器，目前微型机的内存都采用半导体存储器。半导体存储器从使用功能上分，有随机存储器 （Random Access Memory，简称 RAM），又称读写存储器；只读存储器（Read Only Memory，简称为ROM）。  一种内存储器1.随机存储器（Random Access Memory）
　　RAM有以下特点：可以读出，也可以写入。读出时并不损坏原来存储的内容，只有写入时才修改原来所存储的内容。断电后，存储内容立即消失，即具有易失性。 RAM可分为动态（ Dynamic RAM）和静态（Static RAM）两大类。DRAM的特点是集成度高，主要用于大容量内存储器；SRAM的特点是存取速度快，主要用于高速缓冲存储器。
只读存储器(Read Only Memory)
　　ROM是只读存储器。顾名思义，它的特点是只能读出原有的内容，不能由用户再写入新内容。原来存储的内容是采用掩膜技术由厂家一次性写入的，并永久保存下来。它一般 用来存放专用的固定的程序和数据。不会因断电而丢失。
      CMOS存储器（Complementary Metal Oxide Semiconductor Memory，互补金属氧化物半导体内存)
　　COMS内存是一种只需要极少电量就能存放数据的芯片。由于耗能极低，CMOS内存可以由集成到主板上的一个小电池供电，这种电池在计算机通电时还能自动充电。因为CMOS芯片可以持续获得电量，所以即使在关机后，他也能保存有关计算机系统配置的重要数据。
冯.诺尹曼式计算机由五大部件构成，这五大部件是如何协调工作的？
诺依曼结构中计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备5个硬件系统构成。
①运算器。计算机中进行算术运算和逻辑运算的主要部件，是计算机的主体。在控制器的控制下，运算器接收待运算的数据，完成程序指令指定的基于二进制数的算术运算或逻辑运算。
②控制器。计算机的指挥控制中心。控制器从存储器中逐条取出指令、分析指令，然后根据指令要求完成相应操作，产生一系列控制命令，使计算机各部分自动、连续并协调动作，成为一个有机的整体，实现程序的输入、数据的输入以及运算并输出结果。
③存储器。存储器是用来保存程序和数据，以及运算的中间结果和最后结果的记忆装置。计算机的存储系统分为内部存储器(简称内存或主存储器)和外部存储器(简称外存或辅助存储器)。主存储器中存放将要执行的指令和运算数据，容量较小，但存取速度快。外存容量大、成本低、存取速度慢，用于存放需要长期保存的程序和数据。当存放在外存中的程序和数据需要处理时，必须先将它们读到内存中，才能进行处理。
④输入设备。输入设备是用来完成输入功能的部件，即向计算机送入程序、数据以及各种信息的设备。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、磁盘驱动器和触摸屏等。
⑤输出设备。输出设备是用来将计算机工作的中间结果及处理后的结果进行表现的设备。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和磁盘驱动器等。
以DMA方式实现传送，大致可分为哪几个阶段？
① DMA传送前的预置阶段（DMA初始化）；
② 数据传送阶段（DMA传送）；
③ 传送后的结束处理。
主机与外围设备之间信息传送的控制方式有哪几种？采用哪种方式 CPU 效率最低？
主机与外围设备之间信息传送的控制方式有四种：程序查询方式、中断方式、DMA方式和通道方式。
程序查询方式CPU 效率最低。