大學(xué)計(jì)算機(jī)原理與組成試題及答案_第1頁(yè)
大學(xué)計(jì)算機(jī)原理與組成試題及答案_第2頁(yè)
大學(xué)計(jì)算機(jī)原理與組成試題及答案_第3頁(yè)
大學(xué)計(jì)算機(jī)原理與組成試題及答案_第4頁(yè)
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1、計(jì)算機(jī)原理組成構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的核心部件是微處理器(MPU)也稱為中央處理器(CPU), 它是由運(yùn)算器和控制器組成的。馮.諾依曼結(jié)構(gòu)是以運(yùn)算器為中心。CPU和存儲(chǔ)器以及外部設(shè)備之間的信息交換都通過(guò)總線來(lái)實(shí)現(xiàn)。在微型機(jī)中 總線根據(jù)傳輸信息的類型可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。指令操作碼字段使用不同的編碼表示,每一種編碼代表唯一一種指令,因此 n位操作碼最多可定義2”n條指令。用匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序稱為源程序,這種源程序不能被機(jī)器直接 識(shí)別和執(zhí)行。傳統(tǒng)機(jī)器層以下是物理機(jī),以上各層都稱為虛擬機(jī),它們是由軟件實(shí)現(xiàn)的機(jī) 器。計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)是指計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)

2、實(shí)現(xiàn)是三個(gè)不同的概念。機(jī)器字長(zhǎng)是指CPU 一次可以處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中是以器件的物理狀態(tài)來(lái)表示的。數(shù)位是指數(shù)碼在一個(gè)數(shù)中所處的位置?;鶖?shù)是指在某種進(jìn)位計(jì)數(shù)制中每個(gè)數(shù)位上所能使用的數(shù)碼個(gè)數(shù)。任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的基本方法是按權(quán)展開相加求和。BCD碼用二進(jìn)制方式來(lái)編碼十進(jìn)制數(shù),即每一位十進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)表 示。8421碼是BCD碼中最常用的一種,又稱NBCD碼在計(jì)算機(jī)中有兩種形式存儲(chǔ)的BCD碼,一種是壓縮BCD碼,一種是非壓縮 BCD 碼。2421碼和5211碼也是兩種恒權(quán)碼。這一特點(diǎn)有利于實(shí)現(xiàn)“逢十進(jìn)位”的計(jì) 數(shù)和加法規(guī)則。余3碼是在8421碼的基礎(chǔ)上,把每個(gè)代碼都加上

3、0011而形成的。計(jì)算機(jī)中使用的數(shù)分為有符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)兩種,均存放在寄存器中。移碼也稱為余碼、增碼或者偏移二進(jìn)制碼,它是補(bǔ)碼的一種變形,其最高位 為符號(hào)位。根據(jù)小數(shù)點(diǎn)的位置是否固定,分為定點(diǎn)表示和浮點(diǎn)表示兩種。存儲(chǔ)器周期時(shí)間指的是連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立不相關(guān)的存儲(chǔ)器操作之間所需的 時(shí)間間隔存儲(chǔ)容量通常使用存儲(chǔ)器內(nèi)可以容納的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量來(lái)加以表征。存儲(chǔ)器的可靠性往往使用平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF)來(lái)進(jìn)行表征,即兩次故障 之間的時(shí)間間隔。25.半導(dǎo)體存儲(chǔ)器主要分為雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器(TTL型)和MOS型半導(dǎo)體存儲(chǔ) 器。磁存儲(chǔ)器主要分為磁芯存儲(chǔ)器和磁表面存儲(chǔ)器。與RAM相對(duì)應(yīng)的是順序訪問存儲(chǔ)器,SA

4、M中的單元一般不能被獨(dú)立訪問。計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器主要由隨機(jī)存儲(chǔ)器構(gòu)成。動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(DRAM)里面所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)即使在有源狀態(tài)下也只能保持 較短的時(shí)間,需要不斷地進(jìn)行刷新來(lái)維持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)狀態(tài)。電容在實(shí)際工作中會(huì)有漏電的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致內(nèi)部存儲(chǔ)正電荷不足而丟失存 儲(chǔ)的狀態(tài)。位擴(kuò)展是利用存儲(chǔ)器芯片的組合連接來(lái)獲得具有存儲(chǔ)字長(zhǎng)更長(zhǎng)的存儲(chǔ)器芯 片組,即增加其數(shù)據(jù)線的數(shù)量。字?jǐn)U展則是為了增加存儲(chǔ)器存儲(chǔ)字的數(shù)量擴(kuò)大尋址范圍,即直觀地增加容 量。字位擴(kuò)展是結(jié)合位擴(kuò)展和字?jǐn)U展的綜合擴(kuò)展方法。在運(yùn)算器中一般都設(shè)置一個(gè)累加寄存器ACC,用來(lái)暫存ALU運(yùn)算的結(jié)果數(shù)據(jù)。指令寄存器(IR)用于存放剛剛從存儲(chǔ)器中取出馬上就

5、要執(zhí)行的一條指令, 然后由控制器對(duì)指令的操作碼進(jìn)行譯碼,從而得到該操作的具體信號(hào)。37 .指令周期是指取出一條指令并執(zhí)行這條指令所需的全部時(shí)間。計(jì)算機(jī)中的指令由操作碼和地址碼兩部分組成,操作碼用來(lái)指明該指令所要 完成的操作。不同指令的指令周期不同,因此它所占用的機(jī)器周期數(shù)也不同。在異步控制方式中,各操作不采用統(tǒng)一的時(shí)序信號(hào)控制,沒有固定的周期節(jié) 拍和嚴(yán)格的時(shí)鐘同步。微操作有相容性和互斥性之分,與數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)是緊密相關(guān)的。一條微指令通常至少包含兩大部分信息:操作控制字段和順序控制字段微指令寄存器用來(lái)存放從控制存儲(chǔ)器讀出的一條微指令,它的位數(shù)等于微指 令字長(zhǎng)。地址碼主要用來(lái)表示各種位置信息,如源操

6、作數(shù)的位置、目的位置、結(jié)果存 放位置等。45 .指令字長(zhǎng)取決于操作碼的長(zhǎng)度、地址碼的長(zhǎng)度和數(shù)量。尋找指令地址的方式比較簡(jiǎn)單,或者通過(guò)PC計(jì)數(shù)器來(lái)自增1的方式尋址, 或者通過(guò)各種跳轉(zhuǎn)的方式來(lái)尋址。立即尋址的特點(diǎn)是操作數(shù)本身設(shè)在指令字內(nèi),即形式地址A不是所需數(shù)據(jù)的 地址,而是就是數(shù)據(jù)本身,又稱為立即數(shù)。立即尋址主要用于設(shè)定變量的初始值和設(shè)定常數(shù)。49.立即尋址的優(yōu)點(diǎn)在于訪存周期較少,不需要根據(jù)地址段訪存去尋找數(shù)據(jù)。但 是立即數(shù)的數(shù)值范圍受到指令字長(zhǎng)的限制。指令系統(tǒng)集中反映了機(jī)器的性能,又是程序員編程的基礎(chǔ)??偩€是計(jì)算機(jī)各個(gè)組成部件中用以傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行通信公共數(shù)據(jù)通絡(luò),其物理 介質(zhì)往往是由多根導(dǎo)線組成

7、的一組傳輸線束。不同于單向三態(tài)的地址總線,數(shù)據(jù)總線是雙向三態(tài)形式的總線??刂瓶偩€:用來(lái)傳送控制信號(hào)和時(shí)序信號(hào)的總線??刂瓶偩€實(shí)際上是各種控 制信號(hào)線的集合,也是雙向三態(tài)的信號(hào)線。總線位寬:指的是總線標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)據(jù)總線的根數(shù),又稱為總線寬度。一般為2 的整數(shù)次幕。負(fù)載能力主要指的是總線掛載設(shè)備的電流驅(qū)動(dòng)能力。單總線結(jié)構(gòu)造成的瓶頸源于高低速設(shè)備之間的差異。同步通信指的是數(shù)據(jù)傳送雙方在統(tǒng)一時(shí)標(biāo)觸發(fā)下進(jìn)行的通信過(guò)程。CPU和I/O設(shè)備之間實(shí)際上是通過(guò)I/O接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的。CPU在與I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí),需要適應(yīng)CPU與外設(shè)之間的速度差異。不同的I/O設(shè)備存儲(chǔ)和處理信息的格式不同。不同I/O設(shè)備的時(shí)

8、序控制電路也不同。I/O接口通常設(shè)置若干個(gè)寄存器,主要有數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器和控制寄 存器。按照時(shí)序控制方式的不同可將I/O接口分為同步接口與異步接口。記錄方式是一種編碼方式,它是指將一連串二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成磁表面寫電流 波形的方式。改進(jìn)調(diào)頻制(MFM)它是調(diào)頻制的改進(jìn),采用三種頻率,所以也稱為三頻制。一個(gè)完整的硬盤存儲(chǔ)器主要由硬磁盤盤片、硬盤驅(qū)動(dòng)器和硬盤控制器三大部 分組成。磁頭的定位系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)磁頭沿盤面徑向移動(dòng)以尋找目標(biāo)磁道。平均尋址時(shí)間包括硬磁盤的尋道時(shí)間和等待時(shí)間。硬盤非格式化容量是指硬盤盤片可使用的磁化單元的總數(shù)。8086是第一款32位的微處理器芯片,內(nèi)部集成了 2.9萬(wàn)個(gè)晶體管。

9、從功能上可以將8086劃分為總線接口部件(BIU)和執(zhí)行部件(EU)。8086有最大模式和最小模式兩種工作方式,兩種方式的系統(tǒng)配置不同。片上網(wǎng)絡(luò)的核心思想就是在芯片內(nèi)部借用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的思想?;谄匣ミB的結(jié)構(gòu)是指每個(gè)核心具有獨(dú)立的處理單元和Cache。1、P92 (必考)一個(gè)具有20位地址和64位字長(zhǎng)的存儲(chǔ)器,問:(1)該存儲(chǔ)器能存多少個(gè)字節(jié)的信息? 220=1MB,1MB*64/8=8MB(2)如果存儲(chǔ)器由128KB*8位SRAM芯片組成,需要多少芯片?每個(gè)單元為64位,需要8片SRAM,即8片SRAM滿足128KB64位字長(zhǎng)的存儲(chǔ)器要求。一個(gè)小組為8片SRAM,即一片128KB*64位,1

10、024/128=8,共需要8個(gè)小組,所以 需要8*8=64片。(3)需要多少位地址作芯片選擇?其中需要進(jìn)行8組芯片的尋址,所以需要3根地址線作為芯片選擇。畫圖題1.馮.諾依曼結(jié)構(gòu)P7解釋:(1).計(jì)算機(jī)由五大基本部件組成:運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和 輸出設(shè)備。(2).數(shù)據(jù)和程序采用二進(jìn)制形式表示,不加區(qū)別存放在存儲(chǔ)器中(3).采用存儲(chǔ)程序的思想,讓程序指揮計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成各種工作。程序和數(shù)據(jù)由輸入設(shè)備輸入全運(yùn)算器,再存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。當(dāng)處理數(shù)據(jù)時(shí),首先從 存儲(chǔ)器中將數(shù)據(jù)讀入運(yùn)算器,運(yùn)算器根據(jù)控制信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算,中間結(jié)果存入存儲(chǔ) 器,或由運(yùn)算器經(jīng)輸出設(shè)備輸出。指令也以數(shù)據(jù)形式保存在存儲(chǔ)器中,運(yùn)算時(shí)指令由存 儲(chǔ)器送入控制器,控制器根據(jù)指令產(chǎn)生控制信號(hào)控制各個(gè)部件的工作和數(shù)據(jù)流的流向。畫圖并說(shuō)明寄存器間接尋址方式P178 (必考)說(shuō)明:(1)寄存器間接尋址方式類似于間接尋址方式,即在地址字段內(nèi)放置某寄存 器的地址,在這個(gè)寄存器內(nèi)再放置該數(shù)據(jù)的實(shí)際地址。(2)這種方式適用于連續(xù)訪問主 存內(nèi)的連續(xù)空間,配合循環(huán)結(jié)構(gòu)可以快速、有效地完成對(duì)數(shù)組結(jié)構(gòu)的訪問。(3)這種尋 址方式的優(yōu)點(diǎn)是糾正了間接尋址至少兩次訪存的缺點(diǎn),而且保持了較大的尋址范圍。綜述題簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)? P13 (必考)硬連邏輯層、微程序?qū)?、傳統(tǒng)機(jī)器(指令系統(tǒng))層、操作系統(tǒng)層、匯編系統(tǒng)層、高 級(jí)語(yǔ)言層、

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