2016電大復(fù)習(xí)資料計算機(jī)組成原理考試題庫

1什么是計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)？ 通常，把一個計算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)的完整內(nèi)容劃分為 6 個層次。分層能夠更精準(zhǔn)地理解、說明每一個層次的功能和運(yùn)行機(jī)制，表明各層次之間相互依存、彼此支持的關(guān)系。下一層是實現(xiàn)上一層的基礎(chǔ)，上一層是對下一層的功能擴(kuò)展。 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計是實現(xiàn)計算機(jī)硬件的基礎(chǔ)，處于最底層； 由 5 個部件組成的計算機(jī)硬件系統(tǒng)構(gòu)成微體系結(jié)構(gòu)層，接在數(shù)字邏輯層上面； 硬件系統(tǒng)實現(xiàn)了全部指令系統(tǒng)的運(yùn)行功能，提供了設(shè)計軟件的能力，處在硬件系統(tǒng)的頂層和軟件系統(tǒng)的底層； 最底層的軟件是 操作系統(tǒng)，提供了管理和運(yùn)行計算機(jī)系統(tǒng)的能力； 在此基礎(chǔ)上設(shè)計的匯編語言，提供了設(shè)計程序的功能較弱的基本工具； 再往上實現(xiàn)了功能更強(qiáng)的高級語言，設(shè)計各種程序更容易，使用計算機(jī)更方便。 2什么是計算機(jī)系統(tǒng)中的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)？ 計算機(jī)硬件系統(tǒng)是一種高度復(fù)雜的、由多種電子線路、精密機(jī)械裝置等構(gòu)成的、能自動并且高速地完成數(shù)據(jù)處理、計算的裝置或者工 具。硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器部件、控制器部件、存儲器部件、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備 5 個大的功能部件組成，見圖 中運(yùn)算器和控制器共同構(gòu)成了大家熟知的 部件間通過總線連接。顯然，這些部件中運(yùn)算器用于完成對數(shù)據(jù)暫存、運(yùn)算處理功能；控制器向各個部件、設(shè)備提供協(xié)調(diào)運(yùn)行所需要的控制信號；存儲器 用于完成對數(shù)據(jù)存儲功能；輸入設(shè)備和輸出設(shè)備分別用于完成對原始數(shù)據(jù)輸入功能和對運(yùn)算結(jié)果輸出功能。 圖 算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成示意圖 計算機(jī)軟件系統(tǒng)是由完成計算機(jī)資源管理、方便用戶使用的系統(tǒng)軟件（廠家提供），和完成用戶對數(shù)據(jù)的預(yù)期處理功能（用戶設(shè)計，自己使用）的程序這樣兩大部分構(gòu)成的?；鞠到y(tǒng)軟件主要由 3 個部分組成： （ 1）分擔(dān)計算機(jī)系統(tǒng)中的資源管理與分 配，也向使用者和程序設(shè)計人員提供簡單、方便、高效服務(wù)的操作系統(tǒng)； （ 2）支持用戶按照計算機(jī)最基本功能（指令）設(shè)計程序的匯編語言； （ 3）支持用戶按照解題算法設(shè)計程序的高級語言。 在一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)中，軟件系統(tǒng)是建立在硬件系統(tǒng)層次之上的部分，它的存在以已有硬件系統(tǒng)為前提，并且必須在已有硬件上才能運(yùn)行。 硬件系統(tǒng)也必須在軟件系統(tǒng)的調(diào)度指揮下才能發(fā)揮出應(yīng)有的運(yùn)行效率，體現(xiàn)出它的使用價值。 指令系統(tǒng)是設(shè)置在硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)之間的結(jié)合點(diǎn)和紐帶，硬件系統(tǒng)實現(xiàn)每一條指令的功能，全部軟件系統(tǒng)都是由 指令序列組成的程序。 2在 16 位定點(diǎn)原碼整數(shù)中，什么是能表示的最大正數(shù)，最小正數(shù)，最大負(fù)數(shù)和最小負(fù)數(shù)的機(jī)器數(shù)形式？對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)的數(shù)值范圍是什么？ 答： 最大正數(shù)： 0111 1111 1111 1111 最小正數(shù)： 0000 0000 0000 0001 最大負(fù)數(shù)： 1000 0000 0000 0001 最小負(fù)數(shù)： 1111 1111 1111 1111 數(shù)值表示范圍： 3數(shù)制轉(zhuǎn)換（二進(jìn)制需要小數(shù)點(diǎn)后保留 8 位）： （ 1）將十進(jìn)制數(shù)（ 10 分別轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)、十六 進(jìn)制數(shù)和 ； （ 2）將十六進(jìn)制數(shù)（ 116 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)。 答：（ 10（ 2（ 16 （ 116（ 000110101011） 2（ 427） 10 4定點(diǎn)小數(shù)中，原碼表示有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ 答：優(yōu)點(diǎn)：在數(shù)的真值和它的原碼表示之間的對應(yīng)關(guān)系簡單，相互轉(zhuǎn)換容易，用原碼實現(xiàn)乘除運(yùn)算的規(guī)則簡單。 缺點(diǎn)：用原碼實現(xiàn)加減運(yùn)算很不方便，既要比較參與加減運(yùn)算兩個數(shù)的確良符號，比較兩個數(shù)的絕對值的大小，還要確 定運(yùn)算結(jié)果的正確的符號等。 5若將浮點(diǎn)數(shù)的階碼用移碼、尾數(shù)用原碼來表示，它有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 答：尾數(shù)的符號位在浮點(diǎn)數(shù)表示的最高位，比較兩個數(shù)的大小時，符號非常重要，正數(shù)一定大于負(fù)數(shù)。階碼的位置在機(jī)器表示中，處在符號位和尾數(shù)之間，階碼大的，其移碼形式的機(jī)器數(shù)也大，便于比較浮點(diǎn)數(shù)的大小。 移碼的最小值是各位均為 0，它被用來表示機(jī)器 0，即當(dāng)階碼的值小于或等于移碼所能表示的最小值時，認(rèn)為浮點(diǎn)數(shù)的值為 0。此時的機(jī)器 0 的階碼和尾數(shù)均為 0 的形式，給硬件的判 0 帶來很大的方便。 6海明碼是如何實現(xiàn)檢錯的？ 答：海明碼是對多個數(shù)據(jù)位使用多個校驗位的一種檢錯糾錯編碼方案。對每個校驗位采用偶校驗技術(shù)計算校驗位的值，通過把每個數(shù)據(jù)位分配到幾個 不同的校驗位的計算中去，若任何一個數(shù)據(jù)位出錯，必將引起相關(guān)的幾個校驗位的值發(fā)生變化。通過檢查這些檢驗位取值的不同情況，不僅可以判斷是否出錯，還能 發(fā)現(xiàn)是哪一位出錯并能恢復(fù)該出錯位的正確值。 7已知 X Y X原、 Y原、 X原、 Y原、 X+Y補(bǔ)。 答： X原 =01101， Y原 =10111， X補(bǔ) =01101， Y補(bǔ) =11001 X+Y補(bǔ) =00110 2什么是 算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算器？ 答： 算機(jī)是上個世紀(jì)八十年代中期推出的典型 構(gòu)、非常成功的系統(tǒng)，國內(nèi)外許多教材都把 指令系統(tǒng)和實現(xiàn)技術(shù)選為教學(xué)內(nèi)容。 下圖是 算機(jī)的運(yùn)算器部件的內(nèi)部組成。由圖可見，它主要包括兩個重要部分，一個是由 128 個寄存器組成的寄存器堆，另一個是執(zhí)行數(shù) 據(jù)運(yùn)算的 個運(yùn)算器被用于多周期 統(tǒng)（對不同類型的指令選用不同的周期數(shù)）時， 用于計算數(shù)據(jù)，又用于計算數(shù)據(jù)和指令在存儲器中的地 址，故還需要向 寄存器堆 4 組各 32 個寄存器組成， 有 3 個控制端口 (5 位 )提供寄存器編號，其中的 2 個 (用于讀，讀出的數(shù)據(jù)將保存到寄存器 A 和 B 。 1 個 (用于寫，寫入的數(shù)據(jù)由 腳提供，可以是寄存器 C 或從內(nèi)存讀出的內(nèi)容，寄存器 B 的內(nèi)容可以寫到內(nèi)存。 算邏運(yùn)算單元 完成加、減、與、或、異或等運(yùn)算，用 號選擇，一路運(yùn)算數(shù)據(jù)包括寄存器 A 和程序計數(shù)器 個來源，用 擇，另一路包括寄存器 B、常數(shù) 4、兩個立即數(shù) 個立即數(shù)來自指令寄存器 經(jīng)過擴(kuò)展得到） 4 個來源，用 擇，產(chǎn)生運(yùn)算結(jié)果 R (送到 或保存到結(jié)果寄存器 C，還產(chǎn)生結(jié)果為 0 的標(biāo)志位信息 Z。 成數(shù)據(jù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)、指令在內(nèi)存中的地址計算這三種操作。 3 運(yùn)算器中 三種操作功能是如何實現(xiàn)的？ 答：數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)和指令在內(nèi)存中的地址計算是 （ 1）數(shù)據(jù)運(yùn)算（ rs+ 3 個寄存器的編號 (指令寄存器提供。需要 3 步完成： 第 1 步用 擇并讀出兩個寄存器的內(nèi)容，分別保存到寄存器 A 和 B； 第 2 步選擇 A 和 B 作為運(yùn)算數(shù)據(jù)，控制 行加法運(yùn)算，結(jié)果存寄存器 C； 第 3 步把結(jié)果 C 中內(nèi)容送到 ，用 擇寄存器，寫結(jié)果到寄存器堆。 （ 2）數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的地址計算（ 1步完成： 選擇 為運(yùn)算數(shù)據(jù)，控制 行加法運(yùn)算，把計算結(jié)果 R 送 入端并控制 成寫入操作。 （ 3）指令在內(nèi)存中的地址計算（ c）： 2步完成 計算內(nèi)存地址： 第 1 步用 擇并讀出寄存器的內(nèi)容并保存到寄存器 A； 第 2 步 現(xiàn) A+寄存器 C 。 4簡述計算機(jī)運(yùn)算器部件的主要功能。 答：運(yùn)算器部件是計算機(jī)五大功能部件中的數(shù)據(jù)加工部件。運(yùn)算器的首要功能是完成對數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，由其內(nèi)部的 算器的第二項功能是暫存將參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果，由其內(nèi)部的一組寄存器承擔(dān)。另外，運(yùn)算器通常還作為處理機(jī)內(nèi)部傳送數(shù)據(jù)的重要通路。 5簡述浮點(diǎn)數(shù)的階碼用移碼、尾數(shù)用原碼表示的優(yōu)點(diǎn)。 答：尾數(shù)的符號位在浮點(diǎn) 數(shù)表示的最高位，比較兩個數(shù)的大小時，符號非常重要，正數(shù)一定大于負(fù)數(shù)。階碼的位置在機(jī)器表示中，處在符號位和尾數(shù)之間，階碼大的，其移碼形式的機(jī)器數(shù)也大，便于比較浮點(diǎn)數(shù)的大小。 移碼的最小值是各位均為 0，它被用來表示機(jī)器 0，即當(dāng)階碼的值小于或等于移碼所能表示的最小值時，認(rèn)為浮點(diǎn)數(shù)的值為 0。此時的機(jī)器 0 的階碼和尾數(shù)均為 0 的形式，給硬件的判 0 帶來很大的方便。 6運(yùn)算器中使用多累加器有什么好處？ 答：運(yùn)算器中使用多累加器有利于減少運(yùn)算器執(zhí)行運(yùn)算過程中訪問內(nèi)存儲器的次數(shù)，即可以把一些中間結(jié)果暫存在累加器中 ，有利于提高計算機(jī)的運(yùn)行效率。 2按指令所完成的功能進(jìn)行分類，一般可以分為哪幾類？ 答： （ 1）算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令這是每臺計算機(jī)都必須具有的指令，它通常用于在計算機(jī)的運(yùn)算器部件中完成對一或兩個數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算功能。 （ 2）移位操作類指令包括算術(shù)移位、邏輯移位、循環(huán)移位三種，用于把指定的一個操作數(shù)左移或右移一（多）位。 （ 3）數(shù)據(jù)傳送類指令用于實現(xiàn)通用寄存器之間、通用寄存器與內(nèi)存儲器存儲單元之間、內(nèi)存儲器不同存儲單元之間、寄通用存器與外圍設(shè)備（接口）之間（有些場合也可以單獨(dú)劃分為輸入 /輸出指令）的數(shù)據(jù)傳送功能。 （ 4）轉(zhuǎn)移類指令、子程序調(diào)用與返回指令用于解決變動程序中指令執(zhí)行次序的需求。 （ 5）特權(quán)指令指僅用于操作系統(tǒng)或其它系統(tǒng)軟件的指令，為確保系統(tǒng)與數(shù)據(jù)安全起見，這一類指令不提供給用戶使用。 （ 6）其它指令如動態(tài)停機(jī)指令、空操作指令、置條件碼指令、開中斷指令、關(guān)中斷指令、堆棧操作指令等，用于完成某些特定的處理功能。 3計算機(jī)指令中要用到的操作數(shù)一般可以來自哪些部件？ 答：一般來自三個方面： 第一個來源（或去處），可以是 部的通用寄存器，此時應(yīng)在指令字中 給出用到的寄存器編號（寄存器名）。通用寄存器的數(shù)量一般為幾個、十幾個，故在指令字中須為其分配 2、 3、 4、 5 或更多一點(diǎn)的位數(shù)來表示一個寄存器。 第二的來源（或去處），可以是外圍設(shè)備（接口）中的一個寄存器，通常用設(shè)備編號、或設(shè)備入出端口地址、或設(shè)備映像地址（與內(nèi)存儲器地址統(tǒng)一編址的一個設(shè)備地址編號）來表示。 第三個來源（或去處），可以是內(nèi)存儲器的一個存儲單元，此時應(yīng)在指令字中給出該存儲單元的地址。 4什么是指令字長和指令格式？ 答：指令字長：通常與計算機(jī)字長一致，但可以更短或更長。 指令格 式：指令字中包括操作碼字段和操作數(shù)地址字段兩部分。 操作碼用于指明指令的運(yùn)算和操作功能，不同指令的操作碼要有唯一性，其位數(shù)取決于指令條數(shù)和設(shè)計要求，有定長和變長 2 種實現(xiàn)方案。 操作數(shù)地址字段用于給出被操作信息（指令或數(shù)據(jù)）的地址信息，包括參加運(yùn)算的一個或多個操作數(shù)所在的地址，運(yùn)算結(jié)果的保存地址，程序的轉(zhuǎn)移地 址 ,被調(diào)用的子程序的入口地址等。設(shè)計這一部分需要了解指令中用到的操作數(shù)的個數(shù)，可能的來源與去向，存放數(shù)據(jù)的介質(zhì)的讀寫原理與過程等，要合理考慮，要 適當(dāng)折中與平衡。 5計算機(jī)的微程序控制器和 組合邏輯控制器（硬連線）在組成和運(yùn)行原理上有何相同和不同之處？它們各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ 答：微程序的控制器和組合邏輯的控制器是計算機(jī)中兩種不同類型的控制器。 共同點(diǎn)：基本功能都是提供計算機(jī)各個部件協(xié)同運(yùn)行所需要的控制信號；組成部分都有程序計數(shù)器 令寄存器 都分成幾個執(zhí)行步驟完成每一條指令的具體功能。 不同點(diǎn)：主要表現(xiàn)在處理指令執(zhí)行步驟的辦法，提供控制信號的方案不一樣。微程序的控制器是通過微指令地址的銜接區(qū)分指令執(zhí)行步驟，應(yīng)提供的控制 信號從控制存儲器中讀出，并經(jīng)過一個微指令寄存器送到 被控制部件。組合邏輯控制器是用節(jié)拍發(fā)生器指明指令執(zhí)行步驟，用組合邏輯電路直接給出應(yīng)提供的控制信 號。 微程序的控制器的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計與實現(xiàn)簡單些，易用于實現(xiàn)系列計算機(jī)產(chǎn)品的控制器，理論上可實現(xiàn)動態(tài)微程序設(shè)計，缺點(diǎn)是運(yùn)行速度要慢一些。 組合邏輯控制器的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行速度明顯地快，缺點(diǎn)是設(shè)計與實現(xiàn)復(fù)雜些，但隨著 缺點(diǎn)已得到很大緩解。 6指令系統(tǒng)分哪兩大類？它們各有什么特點(diǎn)？ 答：指令系統(tǒng)有簡化指令系統(tǒng) (復(fù)雜指令系統(tǒng) (大類。 對 展過程中的某些問 題進(jìn)行反思的結(jié)果，是通過簡化硬件實現(xiàn)、提高軟件技巧追求更高的計算機(jī)性能的有效途徑。其中非常成功的典型 構(gòu)的是 算機(jī)。 大量的統(tǒng)計結(jié)果表明，在 器的上百條、幾百條指令中，只有功能簡單、所用硬件更節(jié)省的約 20%的指令，將占用程序 80%的運(yùn)行時間，反過來說，另外的約 80%的功能更復(fù)雜、硬件實現(xiàn)代價很高的指令并不被經(jīng)常使用。 到了 器中，寧可選用軟件子程序方式來實現(xiàn)這些指令，使硬件實現(xiàn)變得更為精簡，運(yùn)行速度更高。 算機(jī)追求的目標(biāo)之一，就是使指 令每一步操作所用的時間要 盡可能的短，并且力爭在每個執(zhí)行步驟都能完成一條指令的執(zhí)行過程。同時盡力在編譯程序中增強(qiáng)性能優(yōu)化能力，從硬件軟件兩個方面來 提高 器的性能。 算機(jī)的指令格式規(guī)范且種類少，使用的尋址方式簡單，指令條數(shù)少，指令完成的操作功能簡單。 7學(xué)好匯編語言程序設(shè)計有哪些意義？ 答：匯編語言程序設(shè)計的內(nèi)容對計算機(jī)組成原理課程是重要的，對理解指令功能、運(yùn)算器與控制器的組成和實現(xiàn)、準(zhǔn)確理解計算機(jī)整機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行原理都有十分重要的作用。 匯編語句與指令之間有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，匯編語言還對指令系統(tǒng)進(jìn)行 了重要的功能擴(kuò)展，使其基本達(dá)到可以用于程序設(shè)計的初步要求。從程序設(shè)計的角 度，都需要有支持順序執(zhí)行、轉(zhuǎn)移執(zhí)行、分支執(zhí)行、循環(huán)執(zhí)行、子程序調(diào)用與返回執(zhí)行等語句（指令）。匯編程序設(shè)計可以在實際的硬件系統(tǒng)上進(jìn)行，也可以在模擬 軟件的系統(tǒng)上開展，缺乏匯編程序設(shè)計基礎(chǔ)知識將難以學(xué)好本課程。 2控制器主要分為哪些類型？它們的主要優(yōu)缺點(diǎn)有什么？ 答：控制器按實現(xiàn)原理主要分為硬連線控制器（又稱組合邏輯控制器）和微程序控制器兩大類。 硬連線控制器的優(yōu)點(diǎn)是它使用大量的組合邏輯門線路，直接提供控制計算機(jī)各功能部件協(xié)同運(yùn) 行所需要的控制信號，使得形成這些控制信號所必需的信號 傳輸延遲時間短，對提高系統(tǒng)運(yùn)行速度有利。由此也帶來了它的缺點(diǎn)，由于形成控制信號的電路設(shè)計比較復(fù)雜，用與、或、非等組合邏輯門電路把設(shè)計結(jié)果實現(xiàn)出來 也相對麻煩，尤其是要變動一些設(shè)計時不大方便。隨著大（超大）規(guī)模集成電路的發(fā)展，特別是各種不同類型的現(xiàn)場可編程器件的出現(xiàn)，性能杰出的輔助設(shè)計軟件的 應(yīng)用，這一矛盾已在很大程度上得到緩解。 微程序控制器則是用多條微指令“解釋執(zhí)行”每一條指令的功能，這大大簡化了硬件電路，但在程序執(zhí)行過程中，需要按照指令及其執(zhí)行步 驟，依次從控 制存儲器中讀出一條微指令，用微指令中的微命令字段控制各執(zhí)行部件的運(yùn)行功能，并用下地址字段形成下一條微指令的地址，使得微程序可以連續(xù)運(yùn)行。所以這類 控制器適合在性能要求不太高的計算機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用，其缺點(diǎn)是運(yùn)行速度較慢，難以使用在性能要求特別高的計算機(jī)系統(tǒng)中。 3簡述計算機(jī)的控制器的功能和執(zhí)行一條指令所需的步驟。 答：控制器部件是計算機(jī)的五大功能部件之一，其作用是向整機(jī)每個部件 (包括控制器部件本身 )提供協(xié)同運(yùn)行所需要的控制信號。計算機(jī)的最本質(zhì)的功 能是連續(xù)執(zhí)行指令，而每一條指令往往又要分成 幾個執(zhí)行步驟才得以完成。由此又可以說，計算機(jī)控制器的基本功能，是依據(jù)當(dāng)前正在執(zhí)行的指令和它當(dāng)前所處的執(zhí) 行步驟，形成 (或稱得到 )并提供出在這一時刻整機(jī)各部件要用到的控制信號并且決定下一步將進(jìn)入哪個執(zhí)行步。 執(zhí)行一條指令，要經(jīng)過讀取指令、分析指令、執(zhí)行指令所規(guī)定的處理功能三個階段完成，控制器還要保證能按程序中設(shè)定的指令運(yùn)行次序，自動地連續(xù)執(zhí)行指令序列。 4簡述控制器的基本組成及各部分的作用。 答：控制器主要由下面 4個部分組成： （ 1）程序計數(shù)器（ 是用于提供指令在內(nèi)存中的地址的部件，服 務(wù)于讀取指令，能執(zhí)行內(nèi)容增量和接收新的指令地址，用于給出下一條將要執(zhí)行的指令的地址。 （ 2）指令寄存器（ 是用于接收并保存從內(nèi)存儲器讀出來的指令內(nèi)容的部件，在執(zhí)行本條指令的整個過程中，為系統(tǒng)運(yùn)行提供指令本身的主要信息。 （ 3）指令執(zhí)行的步驟標(biāo)記線路，用于標(biāo)記出每條指令的各個執(zhí)行步驟的相對次序關(guān)系，保證每一條指令按設(shè)定的步驟序列依次執(zhí)行。 （ 4）全部控制信號的產(chǎn)生部件，它依據(jù)指令操作碼、指令的執(zhí)行步驟（時刻），也許還有些另外的條件信號，來形成或提供出當(dāng)前執(zhí)行步驟計算機(jī)各個部件要用到的控制信號 。計算機(jī)整機(jī)各硬件系統(tǒng)，正是在這些信號控制下協(xié)同運(yùn)行，執(zhí)行指令，產(chǎn)生預(yù)期的執(zhí)行結(jié)果。 由于上述后兩個部分的具體組成與運(yùn)行原理不同，控制器被分為硬連線控制器和微程序控制器兩大類。 5在微程序的控制器中，通常有哪些得到下一條微指令地址的方式，各自用在什么情況？ 答：在微程序的控制器中，通常有多種得到下一條微指令地址的方式，例如： 使用緊跟在本條微指令之后的微指令作為下一條要執(zhí)行的微指令，即本條微指令的地址加 1 作為下一條微指令的地址，用于微指令順序執(zhí)行的情況； 使用從指令的操作碼映射出微指令 地址的方式得到下一條微指令的地址，用于讀出指令之后，找到對應(yīng)該指令的一段微程序的入口地址，以便開始該指令具體功能的執(zhí)行過程； 從微指令的下地址字段直接取得一個微子程序的入口地址，用于微子程序調(diào)用處理； 從微指令的下地址字段直接取得一個微指令的轉(zhuǎn)移地址，用于微程序中的微指令轉(zhuǎn)移處理； 從微堆棧中取出從微子程序返回到微主程序斷點(diǎn)的返回地址，用于微子程序返回處理。 6什么是指令流水線？ 答：指令流水線是提高計算機(jī)硬件性能的重要技術(shù)和有效措施，在成本增加不多的情況下很明顯地提高了計算機(jī)的性能。 追求的目標(biāo)是力爭在每一個指令執(zhí)行步驟中完成一條指令的執(zhí)行過程 實現(xiàn)思路是把一條指令的幾項功能劃分到不同的執(zhí)行部件去完成，在時間上又允許這幾個部件可以同時運(yùn)行 7指令流水線在實現(xiàn)中需要解決哪些相關(guān)問題？ 答：需要處理好下列 3 個方面的問題： （ 1）結(jié)構(gòu)相關(guān) 由于多條指令在同一時刻爭用同一資源而形成的沖突。 （ 2）數(shù)據(jù)相關(guān) 后續(xù)指令要使用前面指令的操作結(jié)果，而這一結(jié)果尚未產(chǎn)生或者未送到指定的位置，從而造成后續(xù)指令無法運(yùn)行的局面。 （ 3）控制相關(guān) 在遇到條件轉(zhuǎn)移指令時，存 在是順序執(zhí)行還是轉(zhuǎn)移執(zhí)行的 2 種可能，若這一條件只能在后幾步才能得到，在當(dāng)前時刻則無法確定應(yīng)該去執(zhí)行哪一段程序。 2在計算機(jī)中，為什么要采用多級結(jié)構(gòu)的存儲器系統(tǒng)？ 答：多級存儲器系統(tǒng)，是圍繞讀寫速度尚可、存儲容量適中的主存儲器來組織和運(yùn)行的 , 并由高速緩沖存儲器緩解主存讀寫速度慢、不能滿足 行速度需要的矛盾；用虛擬存儲器更大的存儲空間，解決主存容量小、存不下規(guī)模更大的程序與更多數(shù) 據(jù)的難題，從而達(dá)到使整個存儲器系統(tǒng)有更高的讀寫速度、盡可能大的存儲容量、相對較低的制造與運(yùn)行成本。高速緩沖存儲器的問 題是容量很小，虛擬存儲器的問 題是讀寫速太慢。追求整個存儲器系統(tǒng)有更高的性能 /價格比的核心思路，在于使用中充分發(fā)揮三級存儲器各自的優(yōu)勢，盡量避開其短處。 3在計算機(jī)中采用多級結(jié)構(gòu)的存儲器系統(tǒng)，它的應(yīng)用是建立在程序的什么原理之上的？ 答：這種多級結(jié)構(gòu)的存儲器系統(tǒng)的運(yùn)行原理，或者說它可以有良好的性能 /價格比，是建立在程序運(yùn)行的局部性原理之上的。程序運(yùn)行的局部性原理主要體現(xiàn)在如下 3 個方面： （ 1）時間方面，在一小段時間內(nèi)，最近被訪問過的程序和數(shù)據(jù)很可能再次被訪問； （ 2）空間方面，這些最近被訪問 過的程序和數(shù)據(jù)，往往集中在一小片存儲區(qū)域中； （ 3）在指令執(zhí)行順序方面，指令順序執(zhí)行比轉(zhuǎn)移執(zhí)行的可能性要大。 4在多級結(jié)構(gòu)的存儲器系統(tǒng)中，何謂信息的一致性原則和包含性原則？ 答：在多級結(jié)構(gòu)的存儲器系統(tǒng)中，不同的存儲器中存放的信息必須滿足如下兩個原則： 一致性原則：同一個信息會同時存放在幾個級別的存儲器中，此時，這一信息在幾個級別的存儲器中必須保持相同的值。 包含性原則：處在內(nèi)層（更靠近 儲器中的信息一定被包含在各外層的存儲器中，即內(nèi)層（更靠近 儲器中的全部信息一定是各外 層存 儲器中所存信息中一小部分的副本，這是保證程序正常運(yùn)行、實現(xiàn)信息共享、提高系統(tǒng)資源利用率所必須的，反之則不成立。例如，高速緩沖存儲器中的信息，肯定 也存放在主存儲器中，還存放在虛擬存儲器中，但主存儲器中的非常多的信息不會同時在高速緩沖存儲器中，虛擬存儲器中的更多的信息也不會同時出現(xiàn)在主存儲器 中。 5高速緩沖存儲器在計算機(jī)系統(tǒng)中的主要作用是什么，用什么類型的存儲器芯片實現(xiàn)，為什么？ 答：高速緩沖存儲器，是一個相對于主存來說容量很小、速度特快、用靜態(tài)存儲器器件實現(xiàn)的存儲器系統(tǒng)。它的作用在于緩解主存速度慢、跟不上 寫速度要求的矛盾。它的實現(xiàn)原理，是把 近最可能用到的少量信息（數(shù)據(jù)或指令）從主存復(fù)制到 次再用這些信息時，它就不必 訪問慢速的主存，而直接從快速的 得到，從而提高了得到這些信息的速度，使更高的運(yùn)行效率。 6 哪三種基本映像方式？簡述它們的主要優(yōu)缺點(diǎn)。 答： 儲器通常使用 3 種映象方式，它們是全相聯(lián)映像方式、直接映像方式、組相聯(lián)映像方式。 全相聯(lián)映象方式，主存單元與 元隨意對應(yīng)，有最大的使用靈活性 ，但地址標(biāo)志字段位數(shù)多，比較地址時可能要與所有單元比較，線路過于復(fù)雜，成本太高，只使用于 量很小的情況。 直接映像方式，一個主存單元只與一個 元硬性對應(yīng)，有點(diǎn)死板，影響 量的有效使用效率，即影響命中率。但地址比較線路最簡單，比較常用。 相聯(lián)映像方式，一個主存單元可以與多個 元有限度的隨意對應(yīng)，是全相聯(lián)映象和直接映象的一種折衷方案，有利于提高命中率，地址比較線路也不太復(fù)雜，是比較好的一種選擇。 2輸入輸出接口的有哪些主要功能？ 答：用于連接輸入輸出設(shè)備的 接口通常具有下列功能： （ 1）設(shè)備識別與選擇 每臺外設(shè)在生產(chǎn)時都會設(shè)置自己的通用和專用標(biāo)識，主機(jī)也會給接口電路分配 I/O 地址，主機(jī)可利用這一功能從多臺外設(shè)中識別和選擇要進(jìn)行信息交換的設(shè)備。 （ 2）數(shù)據(jù)緩沖與控制（傳輸協(xié)議） 外部設(shè)備的數(shù)據(jù)處理速度往往與主機(jī)差別很大，即便速度相同由于不是共用時鐘信號，兩者間也是很難同步運(yùn)行的。通常在接口電路中設(shè)置一至幾個數(shù)據(jù)緩沖寄存器和控制器，使兩者間能夠有效地發(fā)送和接受各種數(shù)據(jù)信息。 （ 3）控制命令和狀態(tài)信息傳遞 要啟動某一外設(shè)時，首先要通過 接口中的命令寄存器向外設(shè)發(fā)出啟動命令，外設(shè)準(zhǔn)備就緒時，則有“準(zhǔn)備好”的狀態(tài)信息送回接口中的狀態(tài)寄存器供 取。此后，主機(jī)與外設(shè)間才能開始數(shù)據(jù)信息的交換。 （ 4）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳輸 每臺設(shè)備的數(shù)據(jù)格式往往有所不同，接口電路應(yīng)按照對方要求進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，才能成為對方能夠讀懂的有效數(shù)據(jù)信息。如串行 /并行轉(zhuǎn)換、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換、以及二進(jìn)制碼與 之間的轉(zhuǎn)換等。 除了上述功能外，通常接口還具有檢錯糾錯、中斷、時序控制等功能。 3“接口”與“端口”有什么不同？ “接口”與“端口”是兩個不同的概念。 端口是指接口電路中可以被 接訪問的寄存器，若干個端口加上相應(yīng)的控制邏輯電路才組成接口。接口中 存放數(shù)據(jù)信息的寄存器稱為數(shù)據(jù)端口，存放控制命令的寄存器稱為控制端口，存放狀態(tài)信息的寄存器稱為狀態(tài)端口。 過輸入指令可以從有關(guān)端口中讀取信 息，通過輸出指令可以把信息寫入有關(guān)端口。 4什么是程序直接控制方式？指出它的優(yōu)缺點(diǎn)。 答：程序直接控制方式，是指在用戶程序中直接使用 I/O 指令完成輸入 /輸出操作，它是由 過查詢設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，來控制數(shù)據(jù)傳送過程。它 的缺點(diǎn)是嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行性能。與 I/快得多，但發(fā)揮不出來，它的絕大多數(shù)時間花到查詢等待上。 題要與設(shè)備輸入輸出串 行工作，多個設(shè)備也要串行輸入輸出，嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行效率。 5開中斷，關(guān)中斷的含義是什么？他們的作用是什么？ 答：從 不要接收中斷請求，從能不能限制某些中斷發(fā)生的角度，又可以把中斷分成可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷，那些可以被 過指令限制 其發(fā)出中斷請求（稱為屏蔽中斷）的中斷屬于可屏蔽中斷，例如對某些外圍設(shè)備就可以在一段時間里執(zhí)行屏蔽中斷，對另外一些中斷是不允許執(zhí)行屏蔽中斷的，例如 電 源掉電中斷，稱這類中斷為不可屏蔽中斷。如果由于某種事件的存在，在很短的一小段時間內(nèi)，不允許 止中斷），靠屏蔽全部中 斷是不可取的， 6中斷屏蔽的含義是什么？他的作用是什么？ 答：通常是在 部設(shè)置一個“中斷允許”觸發(fā)器，只有該觸發(fā)器被置為“”狀態(tài)，才允許 應(yīng)中斷請求，該觸發(fā)器被置為“ 0”狀態(tài)，則 禁止 應(yīng)中斷請求。為此，在指令系統(tǒng)中，為操作“中斷允許”觸發(fā)器，應(yīng)設(shè)置“開中斷”指令（置“”中斷允許