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1、计算机组成原理简答题第四章1、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，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间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，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。主存与CACHE之间的信息调度功能全部由硬件自
2、动完成。而主存与辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现，即将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存储器，程序员可使用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）编程，当程序运行时，再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此，这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。2. 说明存取周期和存取时间的区别。解：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3. 什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。解：刷新：对DR
3、AM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，存在CPU访存死时间。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。4. 半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？解：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。这种方法通过行、列译码信号的重合
4、来选址，也称矩阵译码。可大大节省器材用量，是最常用的译码驱动方式。5. 什么是“程序访问的局部性”？存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理？解：程序运行的局部性原理指：在一小段时间内，最近被访问过的程序和数据很可能再次被访问；在空间上，这些被访问的程序和数据往往集中在一小片存储区；在访问顺序上，指令顺序执行比转移执行的可能性大（大约5:1）。存储系统中Cache主存层次采用了程序访问的局部性原理。6. Cache做在CPU芯片内有什么好处？将指令Cache和数据Cache分开又有什么好处？答：Cache做在CPU芯片内主要有下面几个好处：1）可提高外部总线的利用率。因为Cache在CPU芯
5、片内，CPU访问Cache时不必占用外部总线。2）Cache不占用外部总线就意味着外部总线可更多地支持I/O设备与主存的信息传输，增强了系统的整体效率。3）可提高存取速度。因为Cache与CPU之间的数据通路大大缩短，故存取速度得以提高。将指令Cache和数据Cache分开有如下好处：1）可支持超前控制和流水线控制，有利于这类控制方式下指令预取操作的完成。2）指令Cache可用ROM实现，以提高指令存取的可靠性。3）数据Cache对不同数据类型的支持更为灵活，既可支持整数（例32位），也可支持浮点数据（如64位）。补充：Cache结构改进的第三个措施是分级实现，如二级缓存结构，即在片内Cach
6、e（L1）和主存之间再设一个片外Cache（L2）,片外缓存既可以弥补片内缓存容量不够大的缺点，又可在主存与片内缓存间起到平滑速度差的作用，加速片内缓存的调入调出速度。7、解释概念：主存、辅存、cache、RAM,SRAM,DRAM,ROM,PROM;EPROM,EEPROM,CDROM,FlashMemoryCache:高速缓冲存储器；RAM：随机存储器；SRAM：静态随机存储器；DRAM：动态随机存储器ROM：只读存储器；PROM：可编程只读存储器；MROM：掩模型只读存储器；EPROM：可擦除可编程只读存储器；EEPROM：用电可擦除可编程只读存储器；FlashMemory:闪速存储器主
7、存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器可随机存储8、计算机中哪些部件可用于存储信息，按其速度、容量和价格/位排序说明9、计算机中设置Cache的作用是什么？能不能把Cache的容量扩大，最后取代主存为什么？第五章1、I/O设备有哪些编址方式，各有何特点？统一编址和独立编址。统一编址是在主存地址中划出一定的范围作为I/O地址，这样通过访存指令即可实现对I/O的访问。但主存的容量相应减少了。独立编址，I/O地址和主存是分开的，I/O地址不占主存空间，但访存需专门的I/O指令。2、简要说明CPU与I/O设备之间传递信息可采用哪几种联络方式，他们分别用于什么场合？（1）
8、答：CPU与I/O之间传递信息常采用三种联络方式：直接控制（立即响应）、同步、异步。适用场合分别为：直接控制适用于结构极简单、速度极慢的I/O设备，CPU直接控制外设处于某种状态而无须联络信号。同步方式采用统一的时标进行联络，适用于CPU与I/O速度差不大，近距离传送的场合。异步方式采用应答机制进行联络，适用于CPU与I/O速度差较大、远距离传送的场合。3、I/O设备与主机交换信息时，共有哪几种控制方式。简述他们的特点。五种：1、程序查询方式是由CPU通过程序不断查询I/O设备是否已做好准备，从而控制I/O设备与主机交换信息。2、程序中断方式倘若CPU在启动I/O设备后，不查询设备是否已准备就
9、绪，继续执行自身程序，只是当I/O设备准备就绪并向CPU发出中断请求后予以响应，这将大大提高CPU的工作效率。3、直接存储器存取方式（DMA）主存与I/O设备之间有一条数据通路，主存与I/O设备交换信息时，无需调用中断服务程序4.I/O通道方式、5、I/O处理机方式4、试比较程序查询方式、程序中断方式和DMA方式对CPU工作效率的影响。程序查询方式使CPU和I/O设备处于串行工作状态，CPU工作效率不高程序中断方式CPU效率较高DMA方式进一步提高了CPU的资源利用率。5、说明中断向量地址和入口地址的区别和联系。中断向量地址和入口地址的区别：向量地址是硬件电路（向量编码器）产生的中断源的内存中
10、断向量表表项地址编号，中断入口地址是中断服务程序首址。中断向量地址和入口地址的联系：中断向量地址可理解为中断服务程序入口地址指示器（入口地址的地址），通过它访存可获得中断服务程序入口地址。（两种方法：在向量地址所指单元内放一JP指令；主存中设向量地址表。参考8.4.3）6、在什么条件下，I/O设备可以向CPU提出中断请求？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=O）,且CPU查询中断时，中断请求触发器状态为1（INTR=1）。7、什么是中断允许触发器？他有何作用？中断允许触发器是CPU中断系统中的一个部件，他起着开关中断的
11、作用（即中断总开关，则中断屏蔽触发器可视为中断的分开关）。8、在什么条件和什么时间，CPU可以响应I/O的中断请求？CPU响应I/0中断请求的条件和时间是：当中断允许状态为1（EINT=1）,且至少有一个中断请求被查到，则在一条指令执行完时，响应中断。9、试比较单重中断和多重中断服务程序的处理流程，说明他们不同的原因。10、什么是多重中断？实现多重中断的必要条件是什么?多重中断是指：当CPU执行某个中断服务程序的过程中，发生了更高级、更紧迫的事件，CPU暂停现行中断服务程序的执行，转去处理该事件的中断，处理完返回现行中断服务程序继续执行的过程。实现多重中断的必要条件是：在现行中断服务期间，中断
12、允许触发器为1，即开中断。11、DMA方式有什么特点？什么样的I/O设备与主机交换信息时采用DMA方式，举例说明。由于主存和DMA接口之间有一条数据通路，因此主存和设备交换信息时，不通过CPU,也不需用CPU暂停现行程序为设备服务，省去了保护现场和恢复现场，因此工作效率比程序中断方式的效率高。适合于高速I/O或辅存与主存之间的信息交换。因为高速I/O设备若每次申请与主机交换信息时，都要等待CPU作出中断响应后再进行，很可能因此使数据丢失。12、CPU对DMA请求和中断请求的响应时间是否相同？为什么？解：CPU对DMA请求和中断请求的响应时间不相同，因为两种方式的交换速度相差很大，因此CPU必须
13、以更短的时间间隔查询并响应DMA请求（一个存取周期末）。第七章1. 什么叫机器指令？什么叫指令系统？为什么说指令系统与机器的主要功能以及与硬件结构之间存在着密切的关系？答：人们习惯把每一条机器语言的语句称为机器指令，而又将全部机器指令的集合称为机器的指令系统。2. 什么叫寻址方式？为什么要学习寻址方式？答：寻址方式是指确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法，它与硬件结构紧密相关，而且直接影响指令格式和指令功能。寻址方式分为指令寻址和数据寻址3. 什么是指令字长、机器字长和存储字长？答：机器字长：CPU次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。4. 零地址指令的操作数来
14、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。5. 对于二地址指令而言，操作数的物理地址可安排在什么地方？举例说明。答：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。第八章：1. CPU有哪些功能？画出其结构框图并简要说明各个部件的作用。答：取指令、分析指令，执行指令2. 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
15、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。3、什么是中断隐指令，有哪些功能？CPU响应中断之后，经过某些操作，转去执行中断服务程序。这些操作是由硬件直接实现的，我们把它称为中断隐指令。它不是指令系统中的一条真正的指令，没有操作码，所以是一种不允许、也不可能为用户使用的特殊指令。4、中断系统中采用屏蔽技术有何作用？5、为实现多重中断，需要哪些硬件支持？6、CPU在处理中断过程中，有几种方法找到中断服务程序的入口地址？举例说明。第九章1、控制单元的功能是什么？其输入受什么控制？控制单元具有发出各种微操作命令序列的功能2、什么是指令周期、机器周期和时钟周期？三者有何关
16、系？CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间叫指令周期；机器周期是在同步控制的机器中，执行指令周期中一步相对完整的操作（指令步）所需时间，通常安排机器周期长度=主存周期；时钟周期是指计算机主时钟的周期时间，它是计算机运行时最基本的时序单位，对应完成一个微操作所需的时间，通常时钟周期=计算机主频的倒数。3、能不能说CPU的主频越快，计算机的运行速度就越快？为什么？不能说机器的主频越快，机器的速度就越快。因为机器的速度不仅与主频有关，还与数据通路结构，时序分配方案、ALU运算能力、指令功能强弱等多种因素有关，要看综合效果。4、试比较同步控制、异步控制和联合控制的区别。同步控制方式：任何一条指令或指令中任何一个微操作的执行都是事先确定的，并且都
