计算机组成原理考试与答案.doc

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1、23、 说明存储周期和存取时间的区别。 答：存取周期是指主存进行一次完整的读写操作所需的全部时间，即连续两次访问存储器操作之间所需要的最短时间。存取时间是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。存取周期一定大于存取时间。 24、 指令格式设计的准则有哪些？ 答：一台计算机选择怎样的指令格式，涉及多方面因素。一般要求指令的字长要短一些，以得到时间和空间上的优势。但指令也必须有足够的长度以利于增加信息量。再者，指令字长一般应是机器字符长度的整数倍以便存储系统的管理。另外，指令格式的设计还与如何选定指令中操作数地址的位数有关。 25、 指令是灵活多变的，体现在哪些方面？ 答：指令是灵活多变的

2、，主要体现在以下几个方面：指令格式多样；寻址方式丰富；指令类型多种；操作码位数可随地址码个数变化而变化（扩展操作码方式）；指令长度可变等。 26、 试比较基址寻址和变址寻址的异同点。 答：基址寻址方式和变址寻址方式，在形式上是类似的。但用户可使用变址寻址方式编写程序，而基址寻址方式中对于基址寄存器，用户程序无权操作和修改，由系统软件管理控制程序使用特权指令来管理的。再者基址寻址方式主要用以解决程序在存储器中的定位和扩大寻址空间等问题。 27、 堆栈是什么？它有什么特点？功能有哪些？ 答：（1）堆栈的概念 是若干个存储单元(或寄存器)的有序集合，它顺序地存放一组元素。 数据的存取都只能在栈顶单元

3、内进行，即数据的进栈与出栈都只能经过栈顶单元 这个“出入口”。 堆栈中的数据采用“先进后出”或“后进先出”的存取工作方式。 （2）堆栈结构在计算机中的作用 具有堆栈结构的机器使用零地址指令，这不仅合指令长度短，指令结构简单， 机器硬件简化。 实现程序调用，子程序嵌套调用和递归调用。 对于“中断”技术，堆栈更是不可缺少的，保存“断点”和“现场”。 （3）堆栈的操作 设数据进栈方向为从高地址向低地址发展，当向堆栈压入数据时，SP的内容先自动递减而指向一个新的空栈顶单元，再把数据写入此栈顶单元；当数据弹出堆栈时，立即读出SP所指向的栈顶单元内容，再把SP内容自动递增而指向新的栈顶位置。即 PUSH

4、X； (SP)-1SP (X)(SP) POP X； (SP)X (SP)+1SP 28、 指令长度和机器字长有什么关系？半字长指令、单字长指令、双字长指令分别表示什么？ 答：指令长度与机器字长没有固定关系，指令长度可以等于机器字长，也可以大于或小 于机器字长。通常，把指令长度等于机器字长的指令称为单字长指令；指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令；指令长度等于两个机器字长的指令称为双字长指令。 29、 计算机进行程序控制工作的基本原理是怎样的？ 答：程序控制原理： （1）编程； （2）送MM（通过输入设备）； （3）机器工作时，是按一定的序列逐条取出指令，分析指令，执行指令，并自动转到

5、下一条指令执行，直到程序规定的任务完成； （4）程序控制由控制器承担，程序存储由存储器完成。 30、 控制器的基本功能是什么？基本组成部件包括哪些？ 答：控制器的基本功能就是负责指令的读出，进行识别和解释，并指挥协调各功能部件执行指令。控制器的基本结构包括：指令部件、时序部件、微操作控制线路、中断控制逻辑。 31、 微程序控制的基本思想是什么？ 答：微程序控制技术在现今计算机设计中得到广泛的采用，其实质是用程序设计的思想方法来组织操作控制逻辑。 32、 说明机器指令和微指令的关系。 答：抽象级别不同。机器指令是由一组二进制代码组成的。微指令是具有微地址的控制字。一系列微指令的有序集合构成微程序

6、。在微程序控制逻辑法中，机器指令由微程序实现。格式不同。机器指令包括操作码和操作数地址码字段，微指令根据编译法的不同有多种情况，一般包括微操作信息和下地址字段。 33、 控制器有哪几种控制方式？各自有什么特点？ 答：控制器的控制方式可以分为3种：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。 同步控制控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。 异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情况决定，需

7、要多少时间，就占用多少时间。异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。 联合控制方式是同步控制和异步控制相结合 34、 指令和数据都存放在主存，如何识别从主存储器中取出的是指令还是数据？ 答：指令和数据都存放在主存，它们都以二进制代码形式出现，区分的方法为： （1）取指令或数据时所处的机器周期不同：取指周期取出的是指令；分析、取数或执行周期取出的是数据。 （2）取指令或数据时地址的来源不同：指令地址来源于程序计算器；数据地址来源于地址形成部件。35、 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

8、微操作的命令。微操作是指计算机中最基本的、不可再分解的操作。微指令和微操作是一一对应的，微指令是微操作的控制信号，微操作是微指令的操作过程。微指令是若干个微命令的集合。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。35、 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

9、作的命令。微操作是指计算机中最基本的、不可再分解的操作。微指令和微操作是一一对应的，微指令是微操作的控制信号，微操作是微指令的操作过程。微指令是若干个微命令的集合。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。 36、 比较水平微指令和垂直微指令的优缺点。 答：（1）水平型微指令并行操作能力强、效率高并且灵活性强，而垂直型微指令则较差。（2

10、）水平型微指令执行一条指令的时间短，垂直型微指令执行时间长。3）由水平型微指令解释指令的微程序，因而具有微指令字比较长，但微程序短的特点，而垂直型微指令则正好相反。 （4）水平型微指令用户难以掌握，而垂直型微指令与指令相似，相对来说比较容易。 37、比较单总线、双总线和多总线结构的性能特点。 答：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。 在双总线结构中，存在2种总线：存储总线，用于CPU与主存储器的信息交换；I/O总线，用于

11、外设与主机的信息交换。 在双总线结构的基础之上，为了使高速外设(如磁盘机)能高速度地与主存储器进行数据交换，在高速外设与主存储器之间可以增设直接存储器访问(DMA：Direct Memory Access)方式的高速I/O总线(DMA总线)，从而形成多总线结构 38、什么叫总线周期、时钟周期、指令周期？它们之间一般有什么关系？ 答：时钟周期是系统工作的最小时间单位，它由计算机主频决定；总线周期指总线上两个设备进行一次信息传输所需要的时间（如CPU对存储器或I/O端口进行一次读/写操作所需的时间）；指令周期指CPU执行一条指令所需要的时间。 三者之间的关系是：时钟周期是基本动作单位；一个总线周期

12、通常由n个时钟周期组成；而一个指令周期中可能包含有一个或几个总线周期，也可能一个总线周期都没有，这取决于该指令的功能。 39、说明总线结构对计算机系统性能的影响。 答：主要影响有以下三方面： （1）最大存储容量 单总线系统中，最大内存容量必须小于由计算机字长所决定的可能地址总线。 双总线系统中，存储容量不会受到外围设备数量的影响 （2）指令系统 双总线系统，必须有专门的I/O指令系统 单总线系统，访问内存和I/O使用相同指令 （3）吞吐量总线数量越多，吞吐能力越大 40、接口电路在系统结构中的作用是什么？ 答：外设接口（或叫作I/O接口）是主机和外设（控制器）之间的实体部件，是实现主机与外设之

13、间信息交换所必不可少的硬件支持。 41、接口电路应具备哪些基本功能？ 答：接口电路应具有的基本的功能：（1）数据的暂存与缓冲；（2）保存设备的工作状态；（3）信息交换方式的控制；（4）通信联络控制；（5）外设的识别；（6）数据格式的变换控制。 42、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。 （

14、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。 43、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5种：程序查询式、中断式、DMA式、通道式、外围处理机方式。 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

15、和外设之间直接传送。对于最后一种方式，则是用微型或小型计算机进行输入和输出控制。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、通道和外围处理机使用于数据传输率比较高的外设。程序查询式控制简单，但系统效率很低；中断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；外围处理机方式具有更大的灵活性和并行性。 44、查询方式和中断方式的主要异同点是什么？ 答：两种方式都是以CPU为中心的控制方式，都需要CPU执行程序来进行I/O数据传送。程序查询式控

16、制简单，但系统效率很低，无法实现并行操作；中断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。 45、什么是中断？中断技术给计算机系统带来了什么作用？ 答：中断是指这样一个过程：当计算机执行正常程序时，系统中出现某些异常情况或特殊请求，CPU暂停它正在执行的程序，而转去处理所发生的事件；CPU处理完毕后，自动返回到原来被中断了的程序继续运行。中断的作用：（1）主机与外部设备并行工作；（2）实现实时处理；（3）硬件故障处理；（4）实现多道程序和分时操作。 46、中断系统为什么要进行中断判优？何时进行中断判优？如何进行判优？ 答：（1）中断优先级有两个方面的含义：（A）一是中断请求与CPU现行程序优先级的问题；（B）另一含义是各中断源之