计算机组成原理答案(高教版)3

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1、什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线负载，总线上的部件应具 备什么特点？ 解：总线:是多个部件共享的传输部件。总线传输的特点：某一时刻只能有一路信息在总线上传输，即分时使用。为了减轻总线负载，总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通，由 三态门的控制端控制什么时刻由哪个寄存器输出。当控制端无效时，寄存 器和总线之间呈高阻状态。 讲评： 围绕“为减轻总线负载”的几种说法： 应对设备按速率进行分类，各类设备挂在与自身速率相匹配的总线上; 应采用多总线结构； 总线上只连接计算机的五大部件； 总线上的部件应为低功耗部件。 上述措施都无法从根上（工程上）解决问题，且增加了许多不必要（或不可 能

2、）的限制。 总线上的部件应具备机械特性、电器特性、功能特性、时间特性这是不言而 喻的。Date12. 总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类，它 们各有何作用，是单向的，还是双向的，它们与机器字长、存 储字长、存储单元有何关系？分类：按数据传输方式，可分为并行传输总线和串行传输总线 。按使用范围，可分为计算机总线，控制总线，网络通信总线。按连接部件，可分为片内总线，系统总线，通信总线。 系统总线指CPU，主存，I/O各大部件之间的信息传输线，按系 统总线传输信息的不同，分为数据总线，地址总线，控制总线 。 数据总线：用来传输各功能部件之间的数据信息，是双向传输 总线，其位数与机器字长

3、，存储字长有关，一般为8位，16位 或32位。 地址总线：用来指出数据总线上的源数据或目的数据在贮存单 元的地址，是单向传输的，其位数与存储单元的个数有关（几 次幂的关系） 控制总线：用来发出各种控制信号的，对任意控制线，是单向 的；对与机器字长，存储字长，存储单元无关系。 Date23. 常用的总线结构有几种？不同的总线结构对计算机的性能有什 么影响？举例说明。常用的总线结构有单总线结构，双总线结构，三总线结构，四总线结构 。 单总线结构：将CPU，主存，I/O设备都挂在一组总线上，允许I/O之 间或I/O与主存之间直接交换信息。因为所有的传送都通过这组共享总 线，极易形成计算机系统的瓶颈，

4、不允许两个以上部件在同一时刻向 总线传输信息，必然会影响系统工作效率的提高. 双总线结构：双总线结构的特点是将速度较低的设备从总线上分离出 来，形成主存总线与I/O总线分开的结构，见课本图3.5。其中通道是 一个具有特殊功能的处理器，CPU将一部分功能下放给通道，使其对 I/O设备具有统一管理的功能，系统的吞吐能力可以相当大。如果将不 同速率的I/O设进行分类，然后将它们连接在不同的通道上，将成为总 线结构。 三总线结构：图3.6：主存总线用于CPU与主存间的传输；I/O总线供 CPU与各类I/O之间传递信息，DMA总线用于高速外设（磁盘，磁带 等）与主存之间直接交换信息。图3.7:处理器于高

5、速缓冲存储器 Cache之间怎叫一条局部总线，Cache可以通过系统总线与主存传输 信息，I/O 与主存之间也不必通过CPU。还有一条扩展总线，可以支 持相当多的I/O设备。 四总线结构（见图3.8）在三总线基础上，增加一条与计算机系统机密 相连的高速总线，这种结构对高速设备而言，其自身的工作可以很少 依赖处理器，同时他们又比扩展总线上的设备更贴近处理器。Date34. 为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何 特点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？ 解：总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题； 常见的集中式总线控制有三种： 链式查询方式：只

6、需1 根总线请求线（BR），1 根总线忙线（BS）和1 根总线同意 线（BG）。BG 线像链条一样，串连所有的设备，设备的优先级是固 定的，结构简单，容易扩充设备，但对电路故障十分敏感，一旦第i 个 设备的接口电路有故障，则第i 个设备以后的设备都不能进行工作。 计数器定时查询方式：总线请求（BR）和忙（BS）线是各设备共用的，但还需log2N（N为 设备数）根设备地址线实现查询。设备的优先级可以不固定，控制比 链式查询复杂，电路故障不如链式查询方式敏感。 独立请求方式：控制线数量多，N 个设备共有N 根总线请求线和N 根总线同意线。总 线仲裁线路更复杂，但响应时间快，且设备优先级的次序控制灵

7、活， 可以预先固定，也可通过程序来改变优先次序，还可在必要时屏蔽某 些设备的请求。Date45. 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。解： 总线宽度总线一次能够同时传输的二进制数据位数；总线带宽总线每秒钟能够传送的二进制位数（或字节数）；总线复用一根信号线上分时传送两种信号；总线的主设备（主模块）指一次总线传输期间，拥有总线控 制权的设备（模块）； 总线的从设备（从模块）指一次总线传输期间，配合主设备 完成传输的设备（模块），它只能被动接受主设备发来的命令； 总线的传输周期总线完成一次完整而可靠的传

8、输所需时间； 总线的通信控制指总线传送过程中双方的时间配合方式。Date56. 试比较同步通信和异步通信。 解： 同步通信由统一时钟控制的通信，控制方式简单 ，灵活性差，当系统中各部件工作速度差异较大时， 总线工作效率明显下降。适合于速度差别不大的场合 ； 异步通信不由统一时钟控制的通信，部件间采用 应答方式进行联系，控制方式较同步复杂，灵活性高 ，当系统中各部件工作速度差异较大时，有利于提高 总线工作效率 Date67.画图说明异步通信中请求与回答有哪几种互 锁关系。Date78. 为什么说半同步通信同时保留了同步通信和 异步通信的特点？ 解： 半同步通信既能像同步通信那样由统一时钟 控制，

9、又能像异步通信那样允许传输时间不 一致，因此工作效率介于两者之间。 Date89. 分离式通讯有何特点，主要用于什 么系统？ 答：分离式通讯的特点是： （1）各模块欲占用总线使用权都必须提出申请； （2）在得到总线使用权后，主模块在先定的时间内向 对方传送信息，采用同步方式传送，不再等待对方的 回答信号； （3）各模块在准备数据的过程中都不占用总线，使总 线可接受其它模块的请求； （4）总线被占用时都在做有效工作，或者通过它发送 命令，或者通过它传送数据，不存在空闲等待时间， 充分利用了总线的占用，从而实现了总线在多个主、 从模块间进行信息交叉重叠并行传送。 分离式通讯主要用于大型计算机系统。

10、Date910. 什么是总线标准？为什么要设置总线标准？你知道 目前流行的总线标准有哪些？什么叫即插即用？哪些 总线有这一特点？ 解： 总线标准：系统与各模块、模块与模块之间的一个互 连的标准界面。总线标准的设置主要解决不同厂家各类模块化产品的 兼容问题； 目前流行的总线标准有：ISA、EISA、PCI等； plug and play即插即用，无需特殊配置，直接 使用，EISA、PCI等具有此功能。Date1011.画一个具有双向传送功能的总线逻辑框图。解： 在总线的两端分别配置三态门，就可使总线具有 双向传送功能，如图所示。Date1112. 在数据总线上接有A、B、C、D 四个寄存器，画出

11、满足下列 要求的电路框图： （1）在同一时间实现DA，DB，DC 寄存器间的传送。 解： 图中T 控制三态门打开，将D 寄存器中的内容送至总线，并由m 脉冲同时打入到A、B、C 寄存器中。T 和m 的时间关系如图 中所示。Date12（2）要求 T0 时刻完成D总线T1 时刻完成总线AT2 时刻完成A总线T3 时刻完成总线B 解：三态门1 受T0T1 控制，以确保T0 时刻D 总线，以及T1 时刻总线 接收门1 A。三态门2 受T2T3 控制，以确保T2 时刻A总线，以及T3 时刻总线 接收门2 B。Date1313. 什么是总线的数据传输率，它与哪些因素 有关？答：总线数据传输率即总线带宽，

12、指单位时间 内总线上传输数据的位数，通常用每秒传输 信息的字节数来衡量。它与总线宽度和总线 频率有关，总线宽度越宽，频率越快，数据 传输率越高。Date143.14 假设总线的时钟频率为8MHz，且一个总线时钟周 期为一个总线传输周期。若在一个总线传输周期可并 行传送2个字节的数据，求该总线的带宽，并分析哪 些因素影响总线的带宽。 解： 总线的带宽是指单位时间内总线上可传输的数据位数， 通常用每秒传送信息的字节数来衡量，单位可用字节 /秒（Bps）表示。 由时钟频率f=8MHz，可得时钟周期T =1/f，根据题目假 设的条件，一个总线传输周期为一个时钟周期，且在 一个总线传输周期传输2个字节数

13、据，故总线带宽为 ： 2B/T =2Bf = 2B8106/s =16MBps 影响总线带宽的因素有：总线宽度、传输距离、总线发 送和接收电路工作频率的限制以及数据传输形式等。Date153.15 在一个32位的总线系统中，总线的时钟频率为 66MHz，假设总线最短传输周期为4个时钟周期，试求 总线的最大数据传输率。若想提高数据传输率，可采 取什么措施？解： 最大数据传输率为：（66MHz/4）（32/8）=66MBps 若想提高数据传输率，可以提高总线时钟频率 、增大总线宽度或者减少总线传输周期包含的 时钟周期个数。Date163.16 在异步串行传输系统中，若字符格式为：1位起 始位，8位

14、数据位，1位校验位，2位终止位，假设要 求每秒传送120个字符，求这时的波特率和比特率。解：根据题目给出的字符格式，有效数据位为8位，而 传送一个字符需1+8+1+2=12位， 故波特率为：12012 =1440bps 比特率为：1440（8/12）=960bpsDate17什么是总线的负载能力？ 解： 总线的负载能力即驱动能力，是指当总线接上负载后，总线输 入输出的逻辑电平是否能保持在正常的额定范围内。 例如， PC总线的输出信号为低电平时，要吸入电流，这时的负载 能力即指当它吸收电流时，仍能保持额定的逻辑低电平。 总线输出为高电平时，要输出电流，这时的负载能力是指 当它向负载输出电流时，仍

15、能保持额定的逻辑高电平。 由于不同的电路对总线的负载是不同的，即使同一电路板在不 同的工作频率下，总线的负载也是不同的，因此，总线负载能 力的指标不是太严格的。通常用可连接扩增电路板数来反映总 线的负载能力。Date18CPU 片内总线，为了减轻总线负载且避免多 个部件同时占用总线，总线上的部件应具备 什么特点？ 解： 在每个需要将信息送至总线的寄存器输 出端接三态门，由三态门的控制端控制什么 时刻由哪个寄存器输出。当控制端无效时， 寄存器和总线之间呈高阻状态。Date19下列选项中的英文缩写均为总线标准的是（ ） A：PCI、CRT、USB、EISA B：ISA、CPI、VESA、EISA C：ISA、SCSI、RAM、MIPS D：ISA、EISA、PCI、PCI-ExpressDate20画图说明用异步串行传输方式发送8 位二进制 数据（十六进制表示为95H）。要求字符格 式为：1 位起始位，8 位数据位，1 位偶校 验位，1 位终止位。 解： 异步串行传送在起始位之后传输的是数 据位的最低位（95H 的最低位D0=1），而 且数据位的最高位（95H 的最高位D7=1） 传输之后传输校验位，最后是终止位。数据 95H 的偶校验位为0，其波形图如图所示。Date21