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1、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
2、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
3、:(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CP
4、U。(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
5、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
6、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。
7、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? 从主存取指令,并计算下一条指令在主存中的地址;对指令进行译码,产生相应的操作控制信号;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
8、都一样。PCMAR 送指令地址PC+1PC 计算下一条指令的地址DBUSMDR,MDRIR 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
9、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)
10、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
11、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、1C
12、PU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
13、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
14、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Cach
15、e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