第三章計算機硬件工作原理知識點

1、第三章 計算機硬件工作原理知識點1. cpu 的組成： P49運算器和控制器 （寄存器組、 cache）2. cpu 的功能： P48 操作控制、指令控制、時間控制、數(shù)據(jù)加工3. 指令系統(tǒng)是： P52 是一臺計算機所能執(zhí)行的全部指令的集合4. 時序控制方式有幾種，簡述之： P62 同步控制方式：各項操作與統(tǒng)一的時序信號同步?；咎卣鳎簩⒉僮?時間劃分為許多時鐘周期， 周期長度固定， 每個時鐘周期完成一步操 作。異步控制方式： 是指各項操作按其需要選擇不同的時間， 不受統(tǒng)一的 時鐘周期的約束， 各操作之間的銜接與各位件之間的信息交換采取應(yīng) 答方式?；咎卣鳎涸诋惒娇刂扑婕暗姆秶鷥?nèi)，沒有統(tǒng)一的時

2、鐘周 期劃分和同步定時脈沖，但存在著申請、響應(yīng)、詢問、回答一類的應(yīng) 答關(guān)系。聯(lián)合控制方式： 同步控制和異步控制相結(jié)合的方式。 在功能部件內(nèi)部 采用同步方式或以同步方式為主的控制方式， 在功能部件之間采用異 步方式。5. 指令周期是： P61 是指從取指令、分析取數(shù)到執(zhí)行完該指令所需的全部時間。6. 微程序控制是： P64 第一是將控制器所需要的微命令以代碼形式編成微指令， 存入一個用ROM構(gòu)成的控制存儲器中。當(dāng)機器運行時，一條又一條地讀出這些 微指令，從而產(chǎn)生全機所需要的各種操作控制信號， 使相應(yīng)部件執(zhí)行 所規(guī)定的操作。這一思想的關(guān)鍵是將存儲邏輯引入了CPU。第二 是將各種機器指令的操作分解成

3、若干微操作序列。 每條微指令包含的 微命令控制實現(xiàn)一步操作。這一思想將程序技術(shù)引入CPU的構(gòu)成 級。7. 簡述存儲器的幾種分類： P67 按存儲器在計算機系統(tǒng)中的作用分類 : 高速緩沖存儲器、主存儲器、 輔助存儲器按存取方式分類：隨機存取存儲器、只讀存儲器、順序存取存儲器、 直接存取存儲器按存儲介質(zhì)分類：磁芯存儲器、半導(dǎo)體存儲器、磁表面存儲器、光存按信息的可保存性分類：易失性和非易失性8. 存儲器的三層存儲體系是指： P69Cache 主存、輔存9. 主存的主要性能指標(biāo)有：P 69容量、存取速度、主存帶寬、存儲器的可靠性補充：什么是基本記憶單元？ P 70計算機中通常把尋址單位叫存儲單元。 一

4、個存儲單元可以存放一個數(shù) 據(jù)字或者一個字節(jié)。一個存儲單元由若干個基本的記憶單元 （存儲元） 組成，一個記憶單元（存儲元）存放一位二進制數(shù)。10. 簡述主存分為哪兩類，這兩類又分別如何分類 :P72RAM （隨機存儲器）、ROM （只讀存儲器）RAM分為SRAM （靜態(tài)隨機存儲器）、DRAM （動態(tài)MOS隨 機存儲器）ROM分為掩模型ROM、可編程只讀存儲器（PROM） 、可改寫 可編程只讀存儲器（EPROM）、電擦除可編程只讀存儲器（E ； PROM）11.SRAM和DRAI分別靠什么來存貯信息：SRAM利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來存儲信息DRAM利用MOS管柵極 電容來存儲信息 它們的區(qū)別：靜態(tài)存儲器

5、（SRAM：讀寫速度快，生產(chǎn)成本高，多用于容量較小的 高速緩沖存儲器。動態(tài)存儲器（DRA：讀寫速度較慢，集成度高，生產(chǎn)成本低，多用 于容量較大的主存儲器。靜態(tài)和動態(tài)存儲器芯片特性比較SRAMDRAM存儲信息觸發(fā)器電容破壞性讀出非是需要刷新不要需要運行速度快慢存儲成本高低動態(tài)存儲器的定期刷新：在不進行讀寫操作時， DRAM存儲器的各單 元處于斷電狀態(tài)，由于漏電的存在，保存在電容 CS 上的電荷會慢慢 地漏掉，為此必須定時予以補充，稱為刷新操作12. 如果用 4K*4bit 的芯片組成 16K*8bit 的存儲器，簡述如何組織芯 片： P73要使用16K*8bit / 4K*4bit =8片芯片采

6、用字位擴展方式，13. 上題中的存儲器，需要多少根地址線，多少根數(shù)據(jù)線，地址寄存 器有多少位，數(shù)據(jù)寄存器有多少位？地址線為14根，數(shù)據(jù)線為8根。地址寄存器是14位，數(shù)據(jù)寄存器有8位。14. 高速緩沖存儲器是： P81 在計算機存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中， 是介于中央處理器和主存儲器之間 的高速小容量的一級存儲器。由靜態(tài)存儲芯片（SRAM）組成，15：高速緩沖存儲器的功能： P81用來存放那些近期需要運行的指令和數(shù)據(jù)，目的是為了提高CPU對 存儲器的訪問速度。16：簡述高速緩沖存儲器的工作原理（可圖解輔助） ：Cache的工作原理是基于程序訪問的局部性（通俗說就是把經(jīng)常用到 的數(shù)據(jù)放在一個高速的 ca

7、che 里面）根據(jù)程序的局部性原理，可以在主存和CPU!用寄存器之間設(shè)置一個 高速的容量相對較小的存儲器， 把正在執(zhí)行的指令地址附近的一部分 指令或數(shù)據(jù)從主存調(diào)入這個存儲器， 供CPU在一段時間內(nèi)使用。這對 提高程序的運行速度有很大的作用。這個介于主存和CPU之間的高速 小容量存儲器稱作高速緩沖存儲器 （Cache） 。系統(tǒng)正是依據(jù)此原理， 不斷地將與當(dāng)前指令集相關(guān)聯(lián)的一個不太大的 后繼指令集從內(nèi)存讀到Cache,然后再與CPU高速傳送，從而達到速 度匹配。圖231 Cache組成與工侑険理（了解即可）17. 簡述高速緩沖存儲器的兩種替換策略：P84先進先出算法（FIFO）:按調(diào)入Cache的

8、先后決定淘汰的順序, 即在需要更新時，將最先進入 Cache的塊作為被替換的塊。近期最少使用算法（LRU）:是把CPU近期最大少使用的塊作為 被替換的塊。18. 虛擬存儲器是：P85是由主存儲器和聯(lián)機工作的輔助存儲器 （通常為磁盤存儲器）共同 組成。將主存或輔存的地址空間統(tǒng)一編址，形成一個龐大的存儲空間。19. 磁盤陣列是：P87RAID，即為獨立磁盤冗余陣列，或簡稱磁盤陣列。是一種把多塊 獨立的硬盤（物理硬盤）按不同方式組合起來形成一個硬盤組（邏輯 硬盤），從而提供比單個硬盤更高的存儲性能和提供數(shù)據(jù)冗余的技術(shù)。20. 簡述RAID級別的分類有哪幾種：RAID技術(shù)針對不同的應(yīng)用需求而使用不同的

9、技術(shù)類別，這些類別被 稱為RAID級別，每一種級別代表一種技術(shù)。有RAID0 RAID1 RAID0+1RAID2 RAID3、RAID4 RAID5 RAID621. 簡述前三種RAID級別的區(qū)別：RAID0無冗余無校驗的磁盤陣列。RAID0的缺點是不提供數(shù)據(jù)冗余， 因此一旦用戶數(shù)據(jù)損壞，損壞的數(shù)據(jù)將無法得到恢復(fù)。特別適用于對 性能要求較高，而對數(shù)據(jù) 安全不太在乎的領(lǐng)域，如圖形工作站等。RAID1:鏡像磁盤陣列。它的宗旨是最大限度的保證用戶數(shù)據(jù)的可用 性和可修復(fù)性。RAID 1的操作方式是把用戶寫入硬盤的數(shù)據(jù)百分之百地自動復(fù)制到另外一個硬盤上。所有 RAID級別中，RAID 1提供 最高的數(shù)

10、據(jù)安全保障。RAID0+1:正如其名字一樣 RAID0+1是RAID0和RAID1的組合形式， 也稱為RAID 10o 0+1是存儲性能和數(shù)據(jù) 安全兼顧的方案。它在提供 與RAID 1 一樣的數(shù)據(jù)安全保障的同時，也提供了與 RAID 0近似的存 儲性能。由于RAID 0+1也通過數(shù)據(jù)的100%&份提供數(shù)據(jù)安全保障，因此RAID0+1的磁盤空間利用率與 RAID1相同，存儲成本高。RAID 0+1的特點使其特別適用于既有大量數(shù)據(jù)需要存取， 同時又對數(shù)據(jù)安全性 要求嚴(yán)格的領(lǐng)域，如銀行、金融、商業(yè)超市、倉儲庫房、各種檔案管 理等。 （了解即可 ）22. 總線是： P91是一組能為多個部件服務(wù)的公共信息傳送線路， 地址、數(shù)據(jù)以及控 制信息都是通過它在計算機的各部件之間傳送的。23. 簡述總線的幾種分類： P96 按總線連接的部件分：內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線、外部總線 按傳送方向分類：單向總線、雙向總線24. 總線結(jié)構(gòu)及連接方式分幾類 , 哪幾類： P91 分為單總線結(jié)構(gòu)、雙總線結(jié)構(gòu)、三總線結(jié)構(gòu)單總線結(jié)構(gòu)：用一條單一的系統(tǒng)總線來連接CPU、 主存和I/O設(shè) 備的，叫單總線結(jié)構(gòu)。雙總線結(jié)構(gòu)：保持了單總線系統(tǒng)簡單、易于擴充的特點，但又在CPU和主存之間專門設(shè)置了一組高速的存儲總線， 使C