組成原理老師劃的部分重點

1、第一章21-2 馮·諾依曼計算機的特點是什么？其中最主要的一點是什么？21-3計算機的硬件是由哪些部件組成的？ 它們各有哪些功能？21-6計算機系統(tǒng)的主要技術(shù)指標有哪些？2第五章25-2 存儲器的主要功能是什么？為什么要分成若干個不同層次？主要有那些層次？25-5 動態(tài)RAM為什么要刷新？一般有哪幾種刷新方式？各有什么優(yōu)缺點？35-13現(xiàn)有 × 的存儲芯片，若用它組成容量為K × 的存儲器。試求：3第六章36-4 中央處理器有哪些功能？ 它由哪些基本部件所組成？36-8 什么是指令周期？ 什么是CPU 周期？ 它們之間有什么關(guān)系？36-11設(shè)一地址指令格式如下：4

2、6-12某計算機的CPU 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖唱 所示。兩組總線之間的所有數(shù)據(jù)傳送通過ALU 。ALU 還具有完成以下功能的能力：56-13某機主要部件如圖- 所示。56-14CPU 結(jié)構(gòu)如圖唱 所示，其中有一個累加寄存器AC 、一個狀態(tài)條件寄存器和其他 個寄存器，各部件之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。66-15什么是微命令和微操作？ 什么是微指令？ 微程序和機器指令有何關(guān)系？ 微程序和程序之間有何關(guān)系？66-16什么是垂直型微指令？ 什么是水平型微指令？ 它們各有什么特點？ 又有什么區(qū)別？66-18(1) 圖- 給出了某微程序控制計算機的部分微指令序列。76-19(1) 已知某機采用微

3、程序控制方式，其控制存儲器容量 × 位，7第七章7A什么叫總線？ 簡述單總線結(jié)構(gòu)的特點。P212-P2167B總線仲裁及其方式：7.2章7C 串口和并口 P2228第九章89 接口的功能 P28089-3 并行接口和串行接口實質(zhì)上的區(qū)別是什么？ 其界面如何劃分？ 各有什么特點？89-4程序查詢方式、程序中斷方式、DMA 方式各自適用什么范圍？ 下面這些結(jié)論正確嗎？ 為什么？8第一章1-2 馮·諾依曼計算機的特點是什么？其中最主要的一點是什么？解：馮· 諾依曼計算機的特點如下： 計算機（指硬件）應由運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成； 計算機

4、內(nèi)部采用二進制來表示指令和數(shù)據(jù)； 將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲器中，然后再啟動計算機工作。第 點是最主要的一點。1-3計算機的硬件是由哪些部件組成的？ 它們各有哪些功能？解：計算機的硬件應由運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成。它們各自的功能是： 輸入設(shè)備：把人們編好的程序和原始數(shù)據(jù)送到計算機中去，并且將它們轉(zhuǎn)換成計算機內(nèi)部所能識別和接受的信息方式。 輸出設(shè)備：將計算機的處理結(jié)果以人或其他設(shè)備所能接受的形式送出計算機。 存儲器：用來存放程序和數(shù)據(jù)。 運算器：對信息進行處理和運算。 控制器：按照人們預先確定的操作步驟，控制整個計算機的各部件有條不紊地自動工作。1-6計

5、算機系統(tǒng)的主要技術(shù)指標有哪些？解： 機器字長是指參與運算的數(shù)的基本位數(shù)，它是由加法器、寄存器的位數(shù)決定的。數(shù)據(jù)通路寬度是指數(shù)據(jù)總線一次所能并行傳送信息的位數(shù)。主存容量是指主存儲器所能存儲的全部信息量。運算速度與機器的主頻、執(zhí)行什么樣的操作、主存本身的速度等許多因素有關(guān)。第五章5-2 存儲器的主要功能是什么？為什么要分成若干個不同層次？主要有那些層次？解：存儲器的主要功能是用來保存程序和數(shù)據(jù)。存儲系統(tǒng)是由幾個容量、速度和價格各不相同的存儲器用硬件、軟件、硬件與軟件相結(jié)合的方法連接起來的系統(tǒng)。把存儲系統(tǒng)分成若干個不同層次的目的是為了解決存儲容量、存取速度和價格之間的矛盾。由高速緩沖存儲器、主存儲器

6、、輔助存儲器構(gòu)成的三級存儲系統(tǒng)可以分為兩個層次，其中高速緩存和主存間稱為Cache 主存存儲層次（Cache 存儲系統(tǒng)） ；主存和輔存間稱為主存 輔存存儲層次（虛擬存儲系統(tǒng)）5-5 動態(tài)RAM為什么要刷新？一般有哪幾種刷新方式？各有什么優(yōu)缺點？解：DRAM 記憶單元是通過柵極電容上存儲的電荷來暫存信息的，由于電容上的電荷會隨著時間的推移被逐漸泄放掉，因此每隔一定的時間必須向柵極電容補充一次電荷，這個過程就叫做刷新。常見的刷新方式有集中式、分散式和異步式 種。集中方式的特點是讀寫操作時不受刷新工作的影響，系統(tǒng)的存取速度比較高；但有死區(qū)，而且存儲容量越大，死區(qū)就越長。分散方式的特點是沒有死區(qū)；但它

7、加長了系統(tǒng)的存取周期，降低了整機的速度，且刷新過于頻繁，沒有充分利用所允許的最大刷新間隔。異步方式雖然也有死區(qū)，但比集中方式的死區(qū)小得多，而且減少了刷新次數(shù)，是比較實用的一種刷新方式。5-13現(xiàn)有 × 的存儲芯片，若用它組成容量為K × 的存儲器。試求：（） 實現(xiàn)該存儲器所需的芯片數(shù)量？（） 若將這些芯片分裝在若干塊板上，每塊板的容量為K × ，該存儲器所需的地址線總位數(shù)是多少？ 其中幾位用于選板？ 幾位用于選片？ 幾位用作片內(nèi)地址？解：（） 需 × 的芯片 片。（） 該存儲器所需的地址線總位數(shù)是 位，其中 位用于選板， 位用于選片， 位用作片內(nèi)地址。第

8、六章6-4 中央處理器有哪些功能？ 它由哪些基本部件所組成？解：從程序運行的角度來看，CPU 的基本功能就是對指令流和數(shù)據(jù)流在時間與空間上實施正確的控制。對于馮· 諾依曼結(jié)構(gòu)的計算機而言，數(shù)據(jù)流是根據(jù)指令流的操作而形成的，也就是說數(shù)據(jù)流是由指令流來驅(qū)動的。中央處理器由運算器和控制器組成。6-8 什么是指令周期？ 什么是CPU 周期？ 它們之間有什么關(guān)系？解：指令周期是指取指令、分析取數(shù)到執(zhí)行指令所需的全部時間。CPU 周期（機器周期）是完成一個基本操作的時間。一個指令周期劃分為若干個CPU 周期。6-11設(shè)一地址指令格式如下：OPA現(xiàn)在有 條一地址指令：LOAD（取數(shù)） 、ISZ（加

9、“”為零跳） 、DSZ（減“”為零跳） 、STORE（存數(shù)） ，在一臺單總線單累加器結(jié)構(gòu)的機器上運行，試排出這 條指令的微操作序列。要求：當排ISZ 和DSZ 指令時不要破壞累加寄存器Acc 原來的內(nèi)容。解：（） LOAD（取數(shù)）指令PC MAR ，READ ；取指令MM MDRMDR IR ，PC PCA MAR ，READ ；取數(shù)據(jù)送AccMM MDRMDR Acc（） ISZ（加“”為零跳）指令取指令微操作略。A MAR ，READ ；取數(shù)據(jù)送AccMM MDRMDR AccAcc Acc ；加If Z then PC PC ；結(jié)果為 ，PC Acc MDR ，WRITE ；保存結(jié)果MD

10、R MMAcc Acc ；恢復Acc（） DSZ（減“”為零跳）指令取指令微操作略。A MAR ，READ ；取數(shù)據(jù)送AccMM MDRMDR AccAcc Acc ；減If Z then PC PC ；結(jié)果為 ，PC Acc MDR ，WRITE ；保存結(jié)果MDR MMAcc Acc ；恢復Acc（） STORE（存數(shù)）指令：取指令微操作略。A MAR ；Acc 中的數(shù)據(jù)寫入主存單元Acc MDR ，WRITE6-12某計算機的CPU 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖唱 所示。兩組總線之間的所有數(shù)據(jù)傳送通過ALU 。ALU 還具有完成以下功能的能力：F A ；F BF A ； F B F A ； F B 寫出轉(zhuǎn)

11、子指令（JSR）的取指和執(zhí)行周期的微操作序列。JSR 指令占兩個字，第一個字是操作碼，第二個字是子程序的入口地址。返回地址保存在存儲器堆棧中，堆棧指示器始終指向棧頂。解： PC B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) MAR ，Read ；取指令的第一個字 PC B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) PC MDR B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) IR PC B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) MAR ，Read ；取指令的第二個字 PC B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) PC MDR B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) Y SP B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) SP ，F(xiàn) MAR ；修改棧指針，返回地址壓入堆棧 PC B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) MDR ，Write Y A ，F(xiàn) A ，F(xiàn) PC ；子程序的

12、首地址 PC End6-13某機主要部件如圖- 所示。（） 請補充各部件間的主要連接線，并注明數(shù)據(jù)流動方向。（） 擬出指令ADD （R ） ，（R ） 的執(zhí)行流程（含取指過程與確定后繼指令地址）。該指令的含義是進行加法操作，源操作數(shù)地址和目的操作數(shù)地址分別在寄存器R 和R中，目的操作數(shù)尋址方式為自增型寄存器間址。解：（） 將各部件間的主要連接線補充完后如圖唱 所示。（） 指令ADD （R ） ，（R ） 的含義為（R ） （R ） （R ）（R ） R指令的執(zhí)行流程如下： （PC） MAR ；取指令 Read M（MAR） MDR IR （PC） PC （R ） MAR ；取被加數(shù) Read

13、M（MAR） MDR C （R ） MAR ；取加數(shù) Read M（MAR） MDR D11（R ） R ；修改目的地址12（C） （D） MDR ；求和并保存結(jié)果13 Write14 MDR MM6-14CPU 結(jié)構(gòu)如圖唱 所示，其中有一個累加寄存器AC 、一個狀態(tài)條件寄存器和其他 個寄存器，各部件之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。（） 標明 個寄存器的名稱。（） 簡述指令從主存取出送到控制器的數(shù)據(jù)通路。（） 簡述數(shù)據(jù)在運算器和主存之間進行存取訪問的數(shù)據(jù)通路。解：（） 這 個寄存器中，a 為存儲器數(shù)據(jù)寄存器MDR ，b 為指令寄存器IR ，c 為存儲器地址寄存器MAR ，d 為程

14、序計數(shù)器PC 。（） 取指令的數(shù)據(jù)通路：PC MAR MM MDR IR（） 數(shù)據(jù)從主存中取出的數(shù)據(jù)通路（設(shè)數(shù)據(jù)地址為X） ：X MAR MM MDR ALU AC數(shù)據(jù)存入主存中的數(shù)據(jù)通路（設(shè)數(shù)據(jù)地址為Y） ：Y MAR ，AC MDR MM6-15什么是微命令和微操作？ 什么是微指令？ 微程序和機器指令有何關(guān)系？ 微程序和程序之間有何關(guān)系？解：微命令是控制計算機各部件完成某個基本微操作的命令。微操作是指計算機中最基本的、不可再分解的操作。微命令和微操作是一一對應的，微命令是微操作的控制信號，微操作是微命令的操作過程。微指令是若干個微命令的集合。微程序是機器指令的實時解釋器，每一條機器指令都對

15、應一個微程序。微程序和程序是兩個不同的概念。微程序是由微指令組成的，用于描述機器指令，實際上是機器指令的實時解釋器，微程序是由計算機的設(shè)計者事先編制好并存放在控制存儲器中的，一般不提供給用戶；程序是由機器指令組成的，由程序員事先編制好并存放在主存儲器中。6-16什么是垂直型微指令？ 什么是水平型微指令？ 它們各有什么特點？ 又有什么區(qū)別？解：垂直型微指令是指一次只能執(zhí)行一個微命令的微指令；水平型微指令是指一次能定義并能并行執(zhí)行多個微命令的微指令。垂直型微指令的并行操作能力差，一般只能實現(xiàn)一個微操作，控制 個信息傳送通路，效率低，執(zhí)行一條機器指令所需的微指令數(shù)目多，執(zhí)行時間長；但是微指令與機器指

16、令很相似，所以容易掌握和利用，編程比較簡單，不必過多地了解數(shù)據(jù)通路的細節(jié)，且微指令字較短。水平型微指令的并行操作能力強，效率高，靈活性強，執(zhí)行一條機器指令所需微指令的數(shù)目少，執(zhí)行時間短；但微指令字較長，增加了控存的橫向容量，同時微指令和機器指令的差別很大，設(shè)計者只有熟悉了數(shù)據(jù)通路，才有可能編制出理想的微程序，一般用戶不易掌握。6-18(1) 圖- 給出了某微程序控制計算機的部分微指令序列。圖中每一框代表一條微指令。分支點a 由指令寄存器IR 的第 、 兩位決定。分支點b 由條件碼C 決定?，F(xiàn)采用下址字段實現(xiàn)該序列的順序控制。已知微指令地址寄存器字長 位。（） 設(shè)計實現(xiàn)該微指令序列的微指令字之順

17、序控制字段格式。（） 給出每條微指令的二進制編碼地址。（） 畫出微程序控制器的簡化框圖。解：（） 該微程序流程有兩處有分支的地方，第一處有 路分支，由指令操作碼IR IR 指向 條不同的微指令，第二處有 路分支，根據(jù)運算結(jié)果C 的值決定后繼微地址。加上順序控制，轉(zhuǎn)移控制字段取 位。圖唱 中共有 條微指令，則下址字段至少需要 位，但因已知微指令地址寄存器字長 位（MAR MAR ） ，故下址字段取位。微指令的順序控制字段格式如圖唱 所示。6-19(1) 已知某機采用微程序控制方式，其控制存儲器容量 × 位，微程序可在整個控制存儲器中實現(xiàn)轉(zhuǎn)移，可控制轉(zhuǎn)移的條件共 個，微指令采用水平型格式

18、，后繼指令地址采用斷定方式，微指令格式如圖- 所示。（） 微指令中的 個字段分別應為多少位？解：（） 因為控制轉(zhuǎn)移的條件共 個，則判別測試字段為 位；因為控存容量為個單元，所以下地址字段為 位；微命令字段是（ ） 位。第七章A什么叫總線？ 簡述單總線結(jié)構(gòu)的特點。P212-P216解：總線是一組能為多個部件服務(wù)的公共信息傳送線路，它能分時地發(fā)送與接收各部件的信息。單總線結(jié)構(gòu)即各大部件都連接在單一的一組總線上，這個總線被稱為系統(tǒng)總線。CPU 與主存、CPU 與外設(shè)之間可以直接進行信息交換，主存與外設(shè)、外設(shè)與外設(shè)之間也可以直接進行信息交換，而無須經(jīng)過CPU 的干預。B總線仲裁及其方式：7.2章總線總

19、裁：總線是由多個部件和設(shè)備所共享的，為了保證同一時刻只有一個申請者使用總線，總線控制機構(gòu)中設(shè)置有總線判優(yōu)和仲裁控制邏輯?？偩€判優(yōu)按其仲裁控制機構(gòu)的設(shè)置可分為集中式控制和分布式控制。1. 集中仲裁方式（1）鏈式查詢方式（2）計數(shù)器定時查詢方式（3）獨立請求方式2. 分步總裁方式C 串口和并口 P222第九章9 接口的功能 P2801.實現(xiàn)主機和外設(shè)的通信聯(lián)絡(luò)控制；2.進行地址譯碼和設(shè)備選擇；3.實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖；4.數(shù)據(jù)格式的變換；5.傳遞控制命令和狀態(tài)信息。9-3 并行接口和串行接口實質(zhì)上的區(qū)別是什么？ 其界面如何劃分？ 各有什么特點？解：有串行接口和并行接口。兩者的實質(zhì)區(qū)別在于外設(shè)和接口一側(cè)的傳

20、送方式不同，而在主機和接口一側(cè)，數(shù)據(jù)總是并行傳送的。在并行接口中，外設(shè)和接口間的傳送寬度是一個字節(jié)（或字）的所有位，一次傳輸?shù)男畔⒘看螅珨?shù)據(jù)線的數(shù)目將隨著傳送數(shù)據(jù)寬度的增加而增加。在串行接口中，外設(shè)和接口間的數(shù)據(jù)是一位一位串行傳送的，一次傳輸?shù)男畔⒘啃?，但只需一根?shù)據(jù)線。在遠程終端和計算機網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備離主機較遠的場合下，用串行接口比較經(jīng)濟劃算。9-4程序查詢方式、程序中斷方式、DMA 方式各自適用什么范圍？ 下面這些結(jié)論正確嗎？ 為什么？解：主機和外設(shè)之間的信息傳送控制方式，經(jīng)歷了由低級到高級、由簡單到復雜、由集中管理到各部件分散管理的發(fā)展過程，按其發(fā)展的先后次序和主機與外設(shè)并行工作的程度，可以分為 種。程序查詢方式是主機與外設(shè)間進行信息交換的最簡單方式，輸入和輸出完全是通過CPU 執(zhí)行程序來完成的。這種方式控制簡單，但外設(shè)和主機不能同時工作，系統(tǒng)效率很低，因此，僅適用于外設(shè)的數(shù)