組成原理簡(jiǎn)答題

1、說(shuō)明馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五個(gè)部分組成存儲(chǔ)器以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)指令由操作碼和地址碼組成存儲(chǔ)程序并按地址順序執(zhí)行馮·諾依曼機(jī)的核心設(shè)計(jì)思想：存儲(chǔ)程序，機(jī)器自動(dòng)化工作的關(guān)鍵以運(yùn)算器為中心2、指令和數(shù)據(jù)都存于存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們？計(jì)算機(jī)硬件主要通過(guò)不同的時(shí)間段來(lái)區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，即：取指周期（或取指微程序）取出的既為指令，執(zhí)行周期（或相應(yīng)微程序）取出的既為數(shù)據(jù)。另外也可通過(guò)地址來(lái)源區(qū)分，從PC指出的存儲(chǔ)單元取出的是指令，由指令地址碼部分提供操作數(shù)地址。什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件？硬件和軟件哪個(gè)更重要？計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——計(jì)算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)通信設(shè)備的物理或邏輯的綜合體計(jì)算機(jī)硬件——計(jì)算機(jī)的物理實(shí)體計(jì)算機(jī)軟件——計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的程序及相關(guān)資料硬件和軟件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中相互依存，缺一不可，因此同樣重要。存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在什么地方？為什么要分這些層次？計(jì)算機(jī)如何管理這些層次？答：存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在Cache—主存和主存—輔存這兩個(gè)存儲(chǔ)層次上。Cache—主存層次在存儲(chǔ)系統(tǒng)中主要對(duì)CPU訪存起加速作用，即從整體運(yùn)行的效果分析，接近于Cache的速度，而容量和位價(jià)卻接近于主存。主存—輔存層次在存儲(chǔ)系統(tǒng)中主要起擴(kuò)容作用，其容量和位價(jià)接近于輔存，而速度接近于主存說(shuō)明存取周期和存取時(shí)間的區(qū)別。存取周期和存取時(shí)間的主要區(qū)別是：存取時(shí)間僅為完成一次存取操作的時(shí)間，而存取周期不僅包含操作時(shí)間，還包含操作后線路的恢復(fù)時(shí)間。即：存取周期=存取時(shí)間+恢復(fù)時(shí)間什么叫刷新？為什么要刷新？說(shuō)明刷新有幾種方法。刷新——對(duì)DRAM定期進(jìn)行的全部重寫(xiě)過(guò)程；刷新原因——因電容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰減需要及時(shí)補(bǔ)充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三種——集中式、分散式、異步式。集中式：在最大刷新間隔時(shí)間內(nèi)，集中安排一段時(shí)間進(jìn)行刷新；分散式：在每個(gè)讀/寫(xiě)周期之后插入一個(gè)刷新周期，無(wú)CPU訪存死時(shí)間；異步式：是集中式和分散式的折衷半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方式有幾種？半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方式有兩種：線選法和重合法。線選法：地址譯碼信號(hào)只選中同一個(gè)字的所有位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，費(fèi)器材；重合法：地址分行、列兩部分譯碼，行、列譯碼線的交叉點(diǎn)即為所選單元。。可大大節(jié)省器材用量，是最常用的譯碼驅(qū)動(dòng)方式什么是尋址方式,有哪些尋址方式?當(dāng)采用地址指定方式時(shí)，形成的操作數(shù)或指令地址的方式，稱(chēng)為尋址方式。尋址方式可分為兩類(lèi)，指令尋址方式和數(shù)據(jù)尋址方式什么是存儲(chǔ)器的帶寬？若存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線寬度為32位，存取周期為200ns，則存儲(chǔ)器的帶寬是多少？答：解：存儲(chǔ)器的帶寬指單位時(shí)間內(nèi)從存儲(chǔ)器進(jìn)出信息的最大數(shù)量。存儲(chǔ)器帶寬=1/200ns×32位=160M位/秒=20MB/S=5M字/秒什么叫刷新？為什么要刷新？說(shuō)明刷新有幾種方法。刷新——對(duì)DRAM定期進(jìn)行的全部重寫(xiě)過(guò)程；刷新原因——因電容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰減需要及時(shí)補(bǔ)充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三種——集中式、分散式、異步式。集中式：在最大刷新間隔時(shí)間內(nèi)，集中安排一段時(shí)間進(jìn)行刷新；分散式：在每個(gè)讀/寫(xiě)周期之后插入一個(gè)刷新周期，無(wú)CPU訪存死時(shí)間；異步式：是集中式和分散式的折衷半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方式有幾種？半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方式有兩種：線選法和重合法。線選法：地址譯碼信號(hào)只選中同一個(gè)字的所有位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，費(fèi)器材；重合法：地址分行、列兩部分譯碼，行、列譯碼線的交叉點(diǎn)即為所選單元。。可大大節(jié)省器材用量，是最常用的譯碼驅(qū)動(dòng)方式73一個(gè)8K×8位的動(dòng)態(tài)RAM芯片，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列成256×256形式，存取周期為0.1μs。試問(wèn)采用集中刷新、分散刷新和異步刷新三種方式的刷新間隔各為多少？答：設(shè)DRAM的刷新最大間隔時(shí)間為2ms則異步刷新的刷新間隔=2ms/256行=0.0078125ms=7.8125μs即：每7.8125μs刷新一行。集中刷新時(shí)，死時(shí)間為256*0.1us=25.6us。分散刷新，刷新間隔0.2us，死時(shí)間為0.1us，讀寫(xiě)周期0.2us異步刷新，死時(shí)間0.1us，刷新間隔7.8125us。59什么是數(shù)據(jù)尋址方式？數(shù)據(jù)尋址有哪些方式(至少給出6種)形成操作數(shù)的有效地址的方法，稱(chēng)為操作數(shù)的尋址方式。1、隱含尋址；2、立即尋址3、直接尋址4、間接尋址5、寄存器尋址6、寄存器間接尋址7、偏移尋址（相對(duì)尋址基址尋址變址尋址）8、段尋址方式60指令格式由哪幾部分組成，作用是什么？由操作碼字段和地址碼字段組成。操作碼字段表征指令的操作特性與功能，地址碼字段通常指定參與操作的操作數(shù)的地址中央處理器的基本功能有哪些？控制器的功能取指令分析指令執(zhí)行指令，發(fā)出各種操作命令控制程序輸入及結(jié)果的輸出總線管理處理異常情況和特殊請(qǐng)求運(yùn)算器的功能實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算50.何謂存儲(chǔ)總線？何謂I/O總線？各有何特點(diǎn)？存儲(chǔ)總線是連接CPU和主存儲(chǔ)器之間的專(zhuān)用總線，速度高。1/O總線是連接主機(jī)（CPU）與1/O設(shè)備之間的總線，可擴(kuò)展性好。51何謂串行傳輸，有何優(yōu)缺點(diǎn)？適用什么場(chǎng)合？串行傳輸是指數(shù)據(jù)的傳輸在一條線路上按位進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)：線路成本低。缺點(diǎn)：傳送速度慢。適用場(chǎng)合：主機(jī)與低速外設(shè)間的傳送、遠(yuǎn)距離通信總線的數(shù)據(jù)傳送、系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送。52總線的同步通信方式與異步通信方式有什么區(qū)別？各適用于哪些場(chǎng)合？同步通信方式中：數(shù)據(jù)傳送操作由統(tǒng)一的時(shí)序信號(hào)同步定時(shí)控制，有嚴(yán)格的時(shí)鐘周期劃分，總線操作有固定的時(shí)序，設(shè)備之間沒(méi)有應(yīng)答信號(hào)。適合各設(shè)備速度固定且一致（或差異不大）的場(chǎng)合。異步通信方式中：數(shù)據(jù)傳送操作所需時(shí)間視需要而定，總線操作周期時(shí)間不固定，沒(méi)有時(shí)鐘周期劃分，設(shè)備之間采用握手信號(hào)的應(yīng)答方式。適合：各設(shè)備速度差異較大的場(chǎng)合。53串行總線和并行總線有何區(qū)別？各適用于什么場(chǎng)合？答：串行總線的數(shù)據(jù)傳輸是在一條線路上按位進(jìn)行。線路成本低，傳送速度慢。適用場(chǎng)合：主機(jī)與低速外設(shè)間的傳送、遠(yuǎn)距離通信總線的數(shù)據(jù)傳送、系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送。并行總線的每個(gè)數(shù)據(jù)位都需要單獨(dú)一條傳輸線，所有的數(shù)據(jù)位同時(shí)進(jìn)行傳輸。線路成本高，傳送速度快。適用場(chǎng)合：短距離的高速數(shù)據(jù)傳輸。54什么是總線仲裁？總線仲裁有哪幾種方式？答：總線裁決就是決定總線由哪個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制。總線裁決方式可分為集中式裁決和分布式裁決兩種。55集中式裁決有哪幾種方式？答：鏈?zhǔn)讲樵兎绞剑ň栈ㄦ湻绞剑焊魃暾?qǐng)總線的設(shè)備合用一條總線作為請(qǐng)求信號(hào)線，而總線控制設(shè)備的響應(yīng)信號(hào)線則串接在各設(shè)備間。計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式：集中式總線裁決方式之一，設(shè)備要求使用總線時(shí)通過(guò)一條公用請(qǐng)求線發(fā)出，總線控制器按計(jì)數(shù)的值對(duì)各設(shè)備進(jìn)行查詢。獨(dú)立請(qǐng)求方式：集中式總線裁決方式之一，每一個(gè)設(shè)備都有一個(gè)獨(dú)立的總線請(qǐng)求信號(hào)線送到總線控制器，控制器也給各設(shè)備分別發(fā)送一個(gè)總線響應(yīng)信號(hào)。獨(dú)立請(qǐng)求方式可以和鏈?zhǔn)讲樵兎绞浇Y(jié)合，構(gòu)成分組鏈?zhǔn)讲樵兎绞健?7集中式仲裁有哪些方式？有三種方式：鏈?zhǔn)讲樵兎绞健⒂?jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式、獨(dú)立請(qǐng)求方式。58什么是總線，總線分哪些類(lèi)型?總線是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，是多個(gè)系統(tǒng)功能部件之間的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。

按總線在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中層次位置分為：內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線、I/O總線總線按傳送數(shù)據(jù)類(lèi)型分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線試比較中斷方式與

DMA

方式的主要異同，并指出它們各自應(yīng)用在什么性質(zhì)的場(chǎng)合。相同點(diǎn)：這兩種方式下，主機(jī)和I/O設(shè)備都是并行工作。

不同點(diǎn)：中斷方式在CPU響應(yīng)了I/O設(shè)備的中斷請(qǐng)求后，要暫?，F(xiàn)行程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)為I/O設(shè)備服務(wù)。DMA

方式直接依靠硬件實(shí)現(xiàn)主存與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)直傳，傳送期間不需要CPU程序干預(yù)，CPU可繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序，CPU效率比中斷方式。DMA

方式適用場(chǎng)合：高速、批量數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單傳送。中斷方式適用場(chǎng)合：處理復(fù)雜隨機(jī)事件、控制中低速1/O設(shè)備。主機(jī)與外圍設(shè)備之間信息傳送的控制方式有哪幾種？采用哪種方式

CPU

效率最低？主機(jī)與外圍設(shè)備之間信息傳送的控制方式有四種：程序查詢方式、中斷方式、DMA方式和通道方式。程序查詢方式CPU

效率最低。何謂DAM方式？說(shuō)明它的適用場(chǎng)合。定義：由DMA控制器控制系統(tǒng)總線，直接依靠硬件實(shí)現(xiàn)主存與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)直傳，傳送期間不需要CPU程序干預(yù)。適用場(chǎng)合：高速、批量數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單傳送。65何謂多重中斷？如何保證它的實(shí)現(xiàn)？多重中斷：CPU在響應(yīng)處理中斷過(guò)程中，允許響應(yīng)處理更高級(jí)別的中斷請(qǐng)求，這種方式稱(chēng)為多重中斷。實(shí)現(xiàn)方法：在中斷服務(wù)程序的起始部分用一段程序來(lái)保存現(xiàn)場(chǎng)、送新屏蔽字以屏蔽同級(jí)別和低級(jí)別的中斷請(qǐng)求、然后開(kāi)中斷，這樣CPU就可響應(yīng)更高級(jí)別的中斷請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)多重中斷。以DMA方式實(shí)現(xiàn)傳送，大致可分為哪幾個(gè)階段？①

DMA傳送前的預(yù)置階段（DMA初始化）；②

數(shù)據(jù)傳送階段（DMA傳送）；③

傳送后的結(jié)束處理。隨機(jī)存儲(chǔ)器分為哪些？各自的特點(diǎn)是什么？存儲(chǔ)器。主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)，程序是計(jì)算機(jī)操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)操作的對(duì)象。存儲(chǔ)器是由存儲(chǔ)體、地址譯碼器

、讀寫(xiě)控制電路、地址總線和數(shù)據(jù)總線組成。能由中央處理器直接隨機(jī)存取指令和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器稱(chēng)為主存儲(chǔ)器，磁盤(pán)、磁帶、光盤(pán)等大容量存儲(chǔ)器稱(chēng)為外存儲(chǔ)器（或輔助存儲(chǔ)器）

。由主存儲(chǔ)器、外部存儲(chǔ)器和相應(yīng)的軟件，組成計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)。

內(nèi)存又稱(chēng)為內(nèi)存儲(chǔ)器或者主存儲(chǔ)器，是計(jì)算機(jī)中的主要部件，它是相對(duì)于外存而言的。內(nèi)存的質(zhì)量好壞與容量大小會(huì)影響計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。

一般常用的微型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器有磁芯存儲(chǔ)器和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，目前微型機(jī)的內(nèi)存都采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器從使用功能上分，有隨機(jī)存儲(chǔ)器

（Random

Access

Memory，簡(jiǎn)稱(chēng)

RAM），又稱(chēng)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器；只讀存儲(chǔ)器（Read

Only

Memory，簡(jiǎn)稱(chēng)為ROM）。

一種內(nèi)存儲(chǔ)器1.隨機(jī)存儲(chǔ)器（Random

Access

Memory）

RAM有以下特點(diǎn)：可以讀出，也可以寫(xiě)入。讀出時(shí)并不損壞原來(lái)存儲(chǔ)的內(nèi)容，只有寫(xiě)入時(shí)才修改原來(lái)所存儲(chǔ)的內(nèi)容。斷電后，存儲(chǔ)內(nèi)容立即消失，即具有易失性。

RAM可分為動(dòng)態(tài)（

Dynamic

RAM）和靜態(tài)（Static

RAM）兩大類(lèi)。DRAM的特點(diǎn)是集成度高，主要用于大容量?jī)?nèi)存儲(chǔ)器；SRAM的特點(diǎn)是存取速度快，主要用于高速緩沖存儲(chǔ)器。

只讀存儲(chǔ)器(Read

Only

Memory)

ROM是只讀存儲(chǔ)器。顧名思義，它的特點(diǎn)是只能讀出原有的內(nèi)容，不能由用戶再寫(xiě)入新內(nèi)容。原來(lái)存儲(chǔ)的內(nèi)容是采用掩膜技術(shù)由廠家一次性寫(xiě)入的，并永久保存下來(lái)。它一般

用來(lái)存放專(zhuān)用的固定的程序和數(shù)據(jù)。不會(huì)因斷電而丟失。

CMOS存儲(chǔ)器（Complementary

Metal

Oxide

Semiconductor

Memory，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體內(nèi)存)

COMS內(nèi)存是一種只需要極少電量就能存放數(shù)據(jù)的芯片。由于耗能極低，CMOS內(nèi)存可以由集成到主板上的一個(gè)小電池供電，這種電池在計(jì)算機(jī)通電時(shí)還能自動(dòng)充電。因?yàn)镃MOS芯片可以持續(xù)獲得電量，所以即使在關(guān)機(jī)后，他也能保存有關(guān)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置的重要數(shù)據(jù)。馮.諾尹曼式計(jì)算機(jī)由五大部件構(gòu)成，這五大部件是如何協(xié)調(diào)工作的？諾依曼結(jié)構(gòu)中計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備5個(gè)硬件系統(tǒng)構(gòu)成。

①運(yùn)算器。計(jì)算機(jī)中進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的主要部件，是計(jì)算機(jī)的主體。在控制器的控制下，運(yùn)算器接收待運(yùn)算的數(shù)據(jù)，完成程序指令指定的基于二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算。

②控制器。計(jì)算機(jī)的指揮控制中心。控制器從存儲(chǔ)器中逐條取出指令、分析指令，然后根據(jù)指令要求完成相應(yīng)操作，產(chǎn)生一系列控制命令，使計(jì)算機(jī)各部分自動(dòng)、連續(xù)并協(xié)調(diào)動(dòng)作，成為一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)程序的輸入、數(shù)據(jù)的輸入以及運(yùn)算并輸出結(jié)果。

③存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器是用來(lái)保存程序和數(shù)據(jù)，以及運(yùn)算的中間結(jié)果和最后結(jié)果的記憶裝置。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)分為內(nèi)部存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)存或主存儲(chǔ)器)和外部存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱(chēng)外存或輔助存儲(chǔ)器)。主存儲(chǔ)器中存放將要執(zhí)行的指令和運(yùn)算數(shù)據(jù)，容量較小，但存取速度快。外存容量大、成本低、存取速度慢，用于存放需要長(zhǎng)期保存的程序和數(shù)據(jù)。當(dāng)存放在外存中的程序和數(shù)據(jù)需要處理時(shí)，必須先將它們讀到內(nèi)存中，才能進(jìn)行處理。

④輸入設(shè)備。輸入設(shè)備是用來(lái)完成輸入功能的部件，即向計(jì)算機(jī)送入程序、數(shù)據(jù)以及