計(jì)算機(jī)原理常見問題大全

計(jì)算機(jī)原理常見問題大全第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是硬件系統(tǒng)嗎？答：說計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是硬件系統(tǒng)是不完整的。一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分。硬件系統(tǒng)包括：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件。軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)語言處理程序（各種程序翻譯軟件，包括編譯程序、解釋程序、匯編程序）、服務(wù)性程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件等；應(yīng)用軟件包括各種特定領(lǐng)域的處理程序。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件和軟件是相輔相成的，缺一不可。軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的靈魂，沒有軟件的硬件不能被用戶使用，猶如一堆廢鐵。2.同一個(gè)功能可以由軟件完成也可以由硬件完成嗎？答：軟件和硬件是兩種完全不同的形態(tài)，硬件是實(shí)體，是物質(zhì)基礎(chǔ)；軟件是一種信息，看不見、摸不到。但是它們都可以用來實(shí)現(xiàn)邏輯功能，所以在邏輯功能上，軟件和硬件是等價(jià)的。因此，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，許多功能既可以直接由硬件實(shí)現(xiàn)，也可以在硬件的配合下由軟件來實(shí)現(xiàn)。例如：乘法運(yùn)算既可以用專門的乘法器（主要由加法器和移位器組成）實(shí)現(xiàn)，也可以用乘法子程序（主要由加法指令和移位指令等組成）來實(shí)現(xiàn)。3.翻譯程序就是編譯程序嗎？解釋程序和編譯程序有什么差別？什么是匯編程序？答：翻譯程序是指把高級語言源程序翻譯成機(jī)器語言程序（目標(biāo)代碼）的軟件。翻譯程序有兩種：一種是編譯程序，另一種是解釋程序。它們是兩種不同的翻譯程序。不同在于編譯程序?qū)⒏呒壵Z言源程序一次全部翻譯成目標(biāo)程序，每次執(zhí)行程序時(shí)，只要執(zhí)行目標(biāo)程序，因此，只要源程序不變，就無需重新翻譯；解釋程序是將源程序的一條語句，翻譯成對應(yīng)的機(jī)器目標(biāo)代碼，并立即執(zhí)行，然后翻譯下一條源程序語句并執(zhí)行，直至所有源程序中的語句全部被翻譯并執(zhí)行完。所以解釋程序的執(zhí)行過程是翻譯一句，執(zhí)行一句。解釋的結(jié)果是源程序執(zhí)行的結(jié)果，而不會(huì)生成目標(biāo)程序。匯編程序也是一種語言翻譯程序，它是把匯編語言寫的源程序翻譯為機(jī)器語言程序（目標(biāo)代碼）的軟件。匯編語言是一種面向機(jī)器的低級語言，是機(jī)器語言的符號(hào)表示，與機(jī)器語言一一對應(yīng)。4.要計(jì)算機(jī)做的任何工作都要先編寫成程序才能完成嗎？答：是的。要計(jì)算機(jī)完成的任何事情，都必須先編制程序，程序是由指令構(gòu)成的。不管是用哪種語言編寫的程序，最終都要翻譯成機(jī)器語言程序才能讓機(jī)器理解，機(jī)器語言程序是由一條一條指令組成的程序。CPU的主要功能就是周而復(fù)始地執(zhí)行指令，因此，要計(jì)算機(jī)完成的所有功能都是通過執(zhí)行一條一條指令來實(shí)現(xiàn)的，也就是由一個(gè)程序來完成的。有時(shí)我們說某個(gè)特定的功能是由硬件實(shí)現(xiàn)的，但并不是說不要編寫程序，如乘法功能可由乘法器這個(gè)硬件實(shí)現(xiàn)，但要啟動(dòng)這個(gè)硬件（乘法器）工作，必須先執(zhí)行程序中的乘法指令。5.指令和數(shù)據(jù)形式上沒有差別，且都存于存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們呢？答：指令和數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部都是用二進(jìn)制表示的，因而都是0、1序列，在形式上沒有差別。在指令和數(shù)據(jù)取到CPU之前，它們都存放在存儲(chǔ)器中，CPU必須能夠區(qū)分讀出的是指令還是數(shù)據(jù)，如果是指令，CPU會(huì)把指令的操作碼送到指令譯碼器進(jìn)行譯碼，而把指令的地址碼送到相應(yīng)的地方進(jìn)行處理；如果是數(shù)據(jù)，則送到寄存器，或運(yùn)算器。那么，CPU如何識(shí)別讀出的是指令還是數(shù)據(jù)呢？實(shí)際上，CPU并不是把信息從主存讀出后，靠某種判斷方法來識(shí)別信息是數(shù)據(jù)還是指令的。而是在讀出之前就知道將要讀的信息是數(shù)據(jù)還是指令了。執(zhí)行指令的過程分為：取指令、指令譯碼、取操作數(shù)、運(yùn)算、送結(jié)果等。所以，在取指令階段，總是根據(jù)程序計(jì)數(shù)器PC的值去取指令，所以取來的一定是指令；取操作數(shù)階段取的一定是數(shù)據(jù)。6.什么叫透明性？透明是指什么都能看見嗎？答：在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，站在某一類用戶的角度，如果感覺不到某個(gè)事物或?qū)傩缘拇嬖?，即“看”不到某個(gè)事物或?qū)傩?，則稱為“對xxxx用戶而言，某個(gè)事物或?qū)傩允峭该鞯摹?。這與日常生活中的“透明”概念（公開、看得見）正好相反。例如：對于高級語言程序員來說，浮點(diǎn)數(shù)格式、乘法指令等這些指令的格式、數(shù)據(jù)如何在運(yùn)算器中運(yùn)算，等等，是透明的；而對于機(jī)器語言程序員和匯編語言程序員來說，指令的格式、機(jī)器結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式等則不是透明的。7.數(shù)據(jù)通路寬度、機(jī)器字長、“字”寬、存儲(chǔ)單元寬度、編址單位、總線寬度、指令字長各指什么？它們之間有何關(guān)系?答：在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，有指令和數(shù)據(jù)兩大類信息。指令和數(shù)據(jù)都以二進(jìn)制形式存放在存儲(chǔ)器中，運(yùn)行程序時(shí)，需要把指令和數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器讀出，通過總線傳輸?shù)紺PU，然后，CPU再通過執(zhí)行指令來對操作數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，最后把結(jié)果數(shù)據(jù)送到寄存器或存儲(chǔ)器中。所以，在設(shè)計(jì)或使用計(jì)算機(jī)過程中，要涉及到：指令和數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中按什么長度存放；寫入或讀出時(shí)按什么長度存??；在總線上傳輸時(shí)同時(shí)傳送多少位；數(shù)據(jù)和指令送到CPU后，在CPU的寄存器中按多少位存放；在運(yùn)算器中按多少位運(yùn)算；等等問題。因而出現(xiàn)了以下一些概念，它們的定義和關(guān)系如下：“數(shù)據(jù)通路”是指數(shù)據(jù)在CPU中所經(jīng)過的路徑，連同路徑上的部件，包括：通用寄存器、多路選擇器、符號(hào)擴(kuò)展器、零擴(kuò)展器、ALU、移位寄存器等。這些部件的寬度和數(shù)據(jù)傳送的路徑寬度都是一致的，這個(gè)一致的寬度就是數(shù)據(jù)通路的寬度。CPU中有定點(diǎn)運(yùn)算器和浮點(diǎn)運(yùn)算器，因而，相對應(yīng)的就有定點(diǎn)運(yùn)算器的數(shù)據(jù)通路和浮點(diǎn)運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路。兩者的寬度不同，浮點(diǎn)運(yùn)算器的數(shù)據(jù)通路要寬的多?！皺C(jī)器字長”是計(jì)算機(jī)的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。通常稱32位機(jī)器或64位機(jī)器，就是指機(jī)器的字長是32位或64位。一般情況下，機(jī)器字長定義為CPU中在同一時(shí)間內(nèi)一次能夠處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，實(shí)際上就是CPU中數(shù)據(jù)通路的位數(shù)。因?yàn)闄C(jī)器字長與內(nèi)存單元的地址位數(shù)有關(guān)，而地址計(jì)算是在定點(diǎn)運(yùn)算器中進(jìn)行的。所以，一般把定點(diǎn)運(yùn)算器的數(shù)據(jù)通路寬度定為機(jī)器字長。在計(jì)算機(jī)中，“字”的概念經(jīng)常出現(xiàn)。一個(gè)“字”的寬度并不等于機(jī)器字長?！白帧弊鳛闄C(jī)器中所有信息寬度的計(jì)量單位，對于某個(gè)系列機(jī)來說，其字寬總是固定的。例如，在80x86系列中，一個(gè)字的寬度為16位，因此，32位是雙字，64位是四字。在IBM303X系列中，一個(gè)字的寬度為32位，所以16位為半字，32位為單字、64位為雙字?！按鎯?chǔ)單元”指存儲(chǔ)器中具有相同地址的若干個(gè)存儲(chǔ)元件（或稱存儲(chǔ)元、存儲(chǔ)基元、記憶單元）構(gòu)成的一個(gè)存儲(chǔ)單元中的二進(jìn)制代碼，其寬度等于一個(gè)編址單位的長度，可以是8位、16位、32位等?，F(xiàn)在，大多數(shù)計(jì)算機(jī)是按字節(jié)編址的，即：每一個(gè)字節(jié)（8位）有一個(gè)地址，編址單位就是一個(gè)字節(jié)，所以一個(gè)存儲(chǔ)單元的寬度（位數(shù)）是8位。由此可見，一個(gè)數(shù)據(jù)（如：32位整數(shù)、32位浮點(diǎn)數(shù)或64位浮點(diǎn)數(shù)等）可能占多個(gè)存儲(chǔ)單元。一次從存儲(chǔ)器讀出或?qū)懭氲男畔⒁部赡苡卸鄠€(gè)存儲(chǔ)單元?！爸噶钭珠L”指指令的位數(shù)。有定長指令字機(jī)器和不定長指令字機(jī)器。定長指令字機(jī)器中所有指令的位數(shù)是相同的，目前定長指令字大多是32位指令字。不定長指令字機(jī)器的指令有長有短，但每條指令的長度一般都是8的倍數(shù)。所以，一個(gè)指令字在存儲(chǔ)器中存放時(shí)，可能占用多個(gè)存儲(chǔ)單元；從存儲(chǔ)器讀出并通過總線傳輸時(shí)，可能分多次進(jìn)行，也可能一次讀多條指令。第二章運(yùn)算方法和運(yùn)算器1.真值和機(jī)器數(shù)的關(guān)系是什么？答：在計(jì)算機(jī)內(nèi)部用二進(jìn)制編碼表示的數(shù)稱為機(jī)器數(shù)，而機(jī)器數(shù)真正的值（即原來帶有正負(fù)號(hào)的數(shù)）稱為機(jī)器數(shù)的真值。2.什么是編碼？答：用少量簡單的基本符號(hào)，對大量復(fù)雜多樣的信息進(jìn)行一定規(guī)律的組合?；痉?hào)的種類和組合規(guī)則是信息編碼的兩大要素。例如，用10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字表示數(shù)值，電報(bào)碼中用4位十進(jìn)制數(shù)字表示漢字，等等，都是編碼的典型例子。計(jì)算機(jī)內(nèi)部處理的所有信息都是“數(shù)字化編碼”了的信息。3.什么是“數(shù)字化編碼”？答：“數(shù)字化編碼”就是對感覺媒體信息（如：數(shù)值、文字、圖像、聲音、視頻等信息）進(jìn)行定時(shí)采樣，將現(xiàn)實(shí)世界中的連續(xù)信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)中的離散的“樣本”信息，然后對這些離散的“樣本”信息進(jìn)行二進(jìn)制編碼。4.計(jì)算機(jī)內(nèi)部為什么用二進(jìn)制來編碼所有信息？答：主要有三個(gè)方面的原因：（1)二進(jìn)制系統(tǒng)只有兩個(gè)基本符號(hào)：“0”和“1”。所以，它的基本符號(hào)少，易于用穩(wěn)態(tài)電路實(shí)現(xiàn)；（2）二進(jìn)制的編碼/計(jì)數(shù)/運(yùn)算等的規(guī)則簡單；（3）二進(jìn)制中的“0”和“1”與邏輯命題的“真”和“假”的對應(yīng)關(guān)系簡單5.什么叫數(shù)值數(shù)據(jù)？答：數(shù)值數(shù)據(jù)有確定的值，即在數(shù)軸上能找到其對應(yīng)的點(diǎn)，可以比較其大小。確定一個(gè)數(shù)值數(shù)據(jù)的值有三個(gè)要素：進(jìn)位計(jì)數(shù)制、定／浮點(diǎn)表示和數(shù)的編碼表示。也就是說，給定一個(gè)數(shù)字序列，如果不說明這個(gè)數(shù)字序列是幾進(jìn)制數(shù)、小數(shù)點(diǎn)的位置在哪里、采用什么編碼方式，那么這個(gè)數(shù)字序列的值是無法確定的?；蛘哒f，同一個(gè)數(shù)字序列可能有不同的值。6.計(jì)算機(jī)內(nèi)都用二進(jìn)制表示信息，為什么還要引入八進(jìn)制和十六進(jìn)制？答：計(jì)算機(jī)內(nèi)部在進(jìn)行信息的存儲(chǔ)、傳送和運(yùn)算時(shí)，都是以二進(jìn)制形式來表示信息的。但在屏幕上或書本上書寫信息時(shí)，由于二進(jìn)制信息位數(shù)多，閱讀、記憶也不方便。而十六進(jìn)制、八進(jìn)制和二進(jìn)制的對應(yīng)關(guān)系簡單。所以引入十六進(jìn)制或八進(jìn)制。在開發(fā)程序、調(diào)試程序、閱讀機(jī)器內(nèi)部代碼時(shí)，人們經(jīng)常使用八進(jìn)制或十六進(jìn)制來等價(jià)地表示二進(jìn)制信息。7.如何表示一個(gè)數(shù)值數(shù)據(jù)？計(jì)算機(jī)中的數(shù)值數(shù)據(jù)都是二進(jìn)制數(shù)嗎？答：在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方法有兩大類：①直接用二進(jìn)制數(shù)表示分為無符號(hào)數(shù)和有符號(hào)數(shù)，有符號(hào)數(shù)又分為定點(diǎn)數(shù)表示和浮點(diǎn)數(shù)表示。無符號(hào)數(shù)用來表示無符號(hào)整數(shù)（如：地址等信息）；定點(diǎn)數(shù)用來表示整數(shù)；浮點(diǎn)數(shù)用來表示實(shí)數(shù)。②采用二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)表示（BinaryCodedDecimalNumber，簡稱BCD碼）BCD碼的編碼方案很多，但一般都采用8421碼（也稱為NBCD碼）來表示。用來表示整數(shù)。所以，計(jì)算機(jī)中的數(shù)值數(shù)據(jù)雖然都用二進(jìn)制來編碼表示，但不全是二進(jìn)制數(shù)，也有用十進(jìn)制數(shù)表示的。所以，后面一章有關(guān)指令類型中，就有對應(yīng)的二進(jìn)制加法指令和十進(jìn)制加法指令。8.為什么要引入無符號(hào)數(shù)表示？答：一般在全部是正數(shù)運(yùn)算且結(jié)果不出現(xiàn)負(fù)值的場合下，可以省略符號(hào)位，使用無符號(hào)數(shù)表示。例如在進(jìn)行地址運(yùn)算時(shí)可用無符號(hào)數(shù)。9.在高級語言編程中所定義的unsigned型數(shù)據(jù)是怎么表示的？答：unsigned型數(shù)據(jù)就是無符號(hào)數(shù)，不考慮符號(hào)位，直接用二進(jìn)制對數(shù)值進(jìn)行編碼得到的就是無符號(hào)數(shù)。10.為什么無符號(hào)整數(shù)結(jié)果會(huì)發(fā)生“溢出”？什么叫無符號(hào)整數(shù)的“溢出”？答：計(jì)算機(jī)的機(jī)器字長總是有限的，因而機(jī)器數(shù)的位數(shù)有限，所以可表示的數(shù)的個(gè)數(shù)有限。對于n位二進(jìn)制數(shù)，只能表示2n個(gè)不同的數(shù)，因此有很多數(shù)用n位無法表示。對于無符號(hào)定點(diǎn)整數(shù)來說，計(jì)算機(jī)運(yùn)算過程中一般保留低n位，舍棄高位。這樣，會(huì)產(chǎn)生兩種結(jié)果：①剩下的低n位數(shù)不能正確表示運(yùn)算結(jié)果。這種情況下，意味著運(yùn)算的結(jié)果超出了計(jì)算機(jī)能表達(dá)的范圍，有效數(shù)值進(jìn)到了第n+1位，我們稱此時(shí)發(fā)生了“溢出”現(xiàn)象。②剩下的低n位數(shù)能正確表達(dá)計(jì)算結(jié)果，也即高位的舍去并不影響其運(yùn)算結(jié)果?！皊pan對一個(gè)多于n位的數(shù)丟棄高位而保留低n位數(shù)”這樣一種處理，實(shí)際上等價(jià)于“將這個(gè)多于n位的數(shù)去除以2n，然后丟去商保留其余數(shù)”的操作。這種操作運(yùn)算就是“模運(yùn)算”。在一個(gè)模運(yùn)算系統(tǒng)中，運(yùn)算的結(jié)果最終都是丟棄高位，只截取低n位。所以，只要不是“溢出”，即：只要真正的值不會(huì)進(jìn)到第n+1位，結(jié)果就是正確的。這是模運(yùn)算系統(tǒng)的特點(diǎn)。11.為什么現(xiàn)代計(jì)算機(jī)都用補(bǔ)碼來表示整數(shù)？答：補(bǔ)碼表示定點(diǎn)整數(shù)時(shí)，和原碼、反碼相比，有以下四個(gè)好處：（1）符號(hào)位可以和數(shù)值位一起參加運(yùn)算（2）可以用加法方便地實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算（3）零的表示唯一（4）可以多表示一個(gè)最小負(fù)數(shù)所以，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)都用補(bǔ)碼來表示定點(diǎn)整數(shù)。12.n位二進(jìn)制補(bǔ)碼整數(shù)的模是多少？數(shù)的表示范圍是多什么？答：n位二進(jìn)制補(bǔ)碼整數(shù)的模是2n，表示只保留低n位，多于n位的高位部分取模后要被丟棄掉。這種形式的數(shù)的范圍為-2(n-1)~+2(n-1)-1。13.在高級語言編程中定義的shotr/int/long型數(shù)據(jù)是怎么表示的？答：int型數(shù)據(jù)就是定點(diǎn)整數(shù)，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)一般用補(bǔ)碼表示。int型數(shù)據(jù)的位數(shù)與運(yùn)行平臺(tái)和編譯器有關(guān)，一般是32位或16位。long型數(shù)據(jù)和short型數(shù)據(jù)也都是定點(diǎn)整數(shù)，用補(bǔ)碼表示，只是位數(shù)不同，分別是長整型和短整型數(shù)。14.定點(diǎn)整數(shù)在數(shù)軸上分布的點(diǎn)之間都是等距的嗎？答：是的。定點(diǎn)整數(shù)在數(shù)軸上的點(diǎn)總是在整數(shù)值上，即：[……，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，……]，相鄰數(shù)據(jù)間隔總是1。15.定點(diǎn)整數(shù)運(yùn)算要考慮加保護(hù)位和舍入嗎？答：不需要。整數(shù)運(yùn)算的結(jié)果還是整數(shù)，沒有誤差，無需考慮加保護(hù)位，也無需考慮舍入。但運(yùn)算結(jié)果可能會(huì)“溢出”。16.為什么要引入浮點(diǎn)數(shù)表示？答：因?yàn)槎c(diǎn)數(shù)不能表示實(shí)數(shù)，而且表數(shù)范圍小。所以，要引入浮點(diǎn)數(shù)表示。17.為什么浮點(diǎn)數(shù)的階（指數(shù)）要用移碼表示？答：因?yàn)樵诟↑c(diǎn)數(shù)的加減運(yùn)算中，要進(jìn)行對階操作，需要比較兩個(gè)階的大小。移碼表示的實(shí)質(zhì)就是把階加上一個(gè)偏置常數(shù)，使得所有數(shù)的階碼都是一個(gè)正整數(shù)，比較大小時(shí)，就只要按高位到低位順序比較就行了，因而，引入移碼可以簡化階的比較過程。18.浮點(diǎn)數(shù)如何表示0？答：用一種專門的位序列表示0，例如，IEEE754單精度浮點(diǎn)數(shù)中，用“00000000H”表示+0，用“80000000H”表示-0。當(dāng)運(yùn)算結(jié)果出現(xiàn)階碼過小時(shí)，計(jì)算機(jī)將該數(shù)近似表示為0。19.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中采用什么標(biāo)準(zhǔn)來表示浮點(diǎn)數(shù)？答：早期的計(jì)算機(jī)各自采用不同的浮點(diǎn)數(shù)表示格式，因而，在不同計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)不統(tǒng)一的問題。因而，提出專門制定了IEEE754標(biāo)準(zhǔn)用來規(guī)定計(jì)算機(jī)中的浮點(diǎn)數(shù)表示格式。所以，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中都采用IEEE754標(biāo)準(zhǔn)來表示浮點(diǎn)數(shù)。20.如何判斷一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)是否是規(guī)格化數(shù)？答：為了使浮點(diǎn)數(shù)中能盡量多地表示有效位數(shù)，一般要求運(yùn)算結(jié)果用規(guī)格化數(shù)形式表示。規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)小數(shù)點(diǎn)后的第一位一定是個(gè)非零數(shù)。因此，對于原碼編碼的尾數(shù)來說，只要看尾數(shù)的第一位是否為1就行；對于補(bǔ)碼表示的尾數(shù)，只要看符號(hào)位和尾數(shù)最高位是否相反。21.浮點(diǎn)數(shù)表示的精度和數(shù)值范圍取決于什么？在浮點(diǎn)數(shù)總位數(shù)不變的情況下，階碼位數(shù)越多，則尾數(shù)位數(shù)越少。即：表數(shù)范圍越大，則精度越差（數(shù)變稀疏）。22.基數(shù)的大小對表數(shù)范圍和精度有什么影響？答：基數(shù)越大，則范圍越大，但精度變低（數(shù)變稀疏）。23.在高級語言編程中定義的float/double型數(shù)據(jù)是怎么表示的？答：float型數(shù)據(jù)是用來表示實(shí)數(shù)的浮點(diǎn)數(shù)。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)用IEEE754標(biāo)準(zhǔn)表示浮點(diǎn)數(shù)，其中32位單精度浮點(diǎn)數(shù)就是float型。64位雙精度浮點(diǎn)數(shù)就是double型。24.位數(shù)相同的定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)中，可表示的浮點(diǎn)數(shù)個(gè)數(shù)比定點(diǎn)數(shù)個(gè)數(shù)多嗎？答：不是的。可表示的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)取決于編碼所采用的位數(shù)。編碼位數(shù)一定，則編碼出來的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)就是一定的。n位編碼只能表示2n個(gè)數(shù)，所以，對于相同位數(shù)的定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)來說，可表示的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)應(yīng)該一樣多。（有時(shí)可能由于一個(gè)值可能有兩個(gè)或多個(gè)編碼對應(yīng)，編碼個(gè)數(shù)會(huì)有少量差異。但總體上是一樣的。）25.如何進(jìn)行BCD碼的編碼？答：每位十進(jìn)制數(shù)的取值可以是0/1/2/…/9這十個(gè)數(shù)之一，因此，每一個(gè)十進(jìn)制數(shù)位必須至少有4位二進(jìn)制位來表示。而4位二進(jìn)制位可以組合成16種狀態(tài)，去掉10種狀態(tài)后還有6種冗余狀態(tài)，所以從16種狀態(tài)中選取10種狀態(tài)表示十進(jìn)制數(shù)位0~9的方法很多，可以產(chǎn)生多種BCD碼方案。大的方面可分為有權(quán)碼和無權(quán)碼兩種。有權(quán)碼指表示每個(gè)十進(jìn)制數(shù)位的四個(gè)二進(jìn)制數(shù)位（稱為基2碼）都有一個(gè)確定的權(quán)。8421碼是最常用的十進(jìn)制有權(quán)碼，ASCII碼的數(shù)字編碼采用的就是8421碼；無權(quán)碼指表示每個(gè)十進(jìn)制數(shù)位的四個(gè)基2碼沒有確定的權(quán)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)中大多用8421有權(quán)碼。26.邏輯數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中如何表示？如何運(yùn)算？答：邏輯數(shù)據(jù)用來表示命題的“真”和“假”，分別用“1”和“0”來表示。進(jìn)行邏輯運(yùn)算時(shí)，按位進(jìn)行。27.漢字的區(qū)位碼、國標(biāo)碼和機(jī)內(nèi)碼有什么區(qū)別？答：GB2312字符集由94行、94列組成，行號(hào)稱為區(qū)號(hào)，列號(hào)稱為位號(hào)，各占7位，共14位，區(qū)號(hào)在左、位號(hào)在右，稱為漢字的區(qū)位碼，它指出了該漢字在碼表中的位置。漢字的國標(biāo)碼是將區(qū)號(hào)、位號(hào)各加上32（即16進(jìn)制的20H）后，再在前后各7位前加0。漢字的內(nèi)碼需2個(gè)字節(jié)才能表示，可以在國標(biāo)碼的基礎(chǔ)上產(chǎn)生漢字機(jī)內(nèi)碼。一般是將國標(biāo)碼兩個(gè)字節(jié)的第一位置“1”后得到內(nèi)碼。28.已知一個(gè)漢字的國標(biāo)碼為343AH，其區(qū)位碼和機(jī)內(nèi)碼各是什么？答：區(qū)位碼是國標(biāo)碼的前后兩個(gè)字節(jié)各減32（即：20H）,所以得區(qū)位碼為：343AH-2020H=141AH，所以區(qū)號(hào)為20，位號(hào)為26；機(jī)內(nèi)碼是國標(biāo)碼的兩個(gè)字節(jié)的最前一位變?yōu)?，所以，機(jī)內(nèi)碼為B4BAH。29.定點(diǎn)整數(shù)（用補(bǔ)碼表示）運(yùn)算時(shí)，如何判斷結(jié)果溢出？答：可以采用雙符號(hào)位檢測和單符號(hào)位檢測兩種判斷方法。1）雙符號(hào)位：采用“變形補(bǔ)碼”進(jìn)行補(bǔ)碼運(yùn)算和溢出檢測。其判斷規(guī)則為：“當(dāng)結(jié)果的兩個(gè)符號(hào)位不同時(shí)，發(fā)生溢出”。2）單符號(hào)位：異號(hào)數(shù)相加不會(huì)溢出；對于同號(hào)數(shù)相加，則有兩種判斷規(guī)則：規(guī)則1：“若結(jié)果的符號(hào)與兩個(gè)加數(shù)的符號(hào)不同，則發(fā)生溢出。”規(guī)則2：“若最高位的進(jìn)位和次高位的進(jìn)位不同，則發(fā)生溢出。30.什么是浮點(diǎn)數(shù)的溢出？什么情況下發(fā)生上溢？什么情況下發(fā)生下溢？答：浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果可能出現(xiàn)以下幾種情況：1）階碼上溢：當(dāng)一個(gè)正指數(shù)超過了最大允許值，此時(shí)，浮點(diǎn)數(shù)發(fā)生上溢（即：向∞方向溢出）。如果結(jié)果是正數(shù)，則發(fā)生正上溢（有的機(jī)器把值置為+∞）；如果是負(fù)數(shù)，則發(fā)生負(fù)上溢（有的機(jī)器把值置為-∞）。這種情況為軟件故障，通常要引入溢出故障處理程序來處理。2）階碼下溢：當(dāng)一個(gè)負(fù)指數(shù)比最小允許值還小，此時(shí)，浮點(diǎn)數(shù)發(fā)生下溢。一般機(jī)器把下溢時(shí)的值置為0（+0或-0）。不發(fā)生溢出故障。3）尾數(shù)溢出：當(dāng)尾數(shù)最高有效位有進(jìn)位時(shí)，發(fā)生尾數(shù)溢出。此時(shí)，進(jìn)行“右規(guī)”操作：尾數(shù)右移一位，階碼加1，直到尾數(shù)不溢出為止。此時(shí)，只要階碼不發(fā)生上溢，則浮點(diǎn)數(shù)不會(huì)溢出。4）非規(guī)格化尾數(shù)：當(dāng)數(shù)值部分高位出現(xiàn)0時(shí)，尾數(shù)為非規(guī)格化形式。此時(shí)，進(jìn)行“左規(guī)”操作：尾數(shù)左移一位，階碼減1，直到尾數(shù)為規(guī)格化形式為止。31.為什么浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算中要增加保護(hù)位？答：為了使數(shù)據(jù)有效位在右移時(shí)最大限度地保證不丟失，一般在運(yùn)算中間值后面增加若干數(shù)據(jù)位，這些位用來保存右移后的有效數(shù)據(jù)。增設(shè)保護(hù)位后，能保證運(yùn)行的中間結(jié)果的有效位數(shù)，但最終必須將結(jié)果的保護(hù)位去掉，以得到規(guī)定格式的浮點(diǎn)數(shù)，此時(shí)要考慮舍入。32.浮點(diǎn)數(shù)如何進(jìn)行舍入？答：舍入方法選擇的原則是：（1）盡量使誤差范圍對稱，使得平均誤差為0，即：有舍有入，以防誤差積累。（2）方法要簡單，以加快速度。IEEE754有四種舍入方式：（1）就近舍入：舍入為最近可表示的數(shù)，若結(jié)果值正好落在兩個(gè)可表示數(shù)的中間，則一般選擇舍入結(jié)果為偶數(shù)。（2）正向舍入：朝+∞方向舍入，即：取右邊的那個(gè)數(shù)。(3)負(fù)向舍入：朝-∞方向舍入，即：取左邊的那個(gè)數(shù)。（4）截去：朝0方向舍入。即：取絕對值較小的那個(gè)數(shù)。33.無符號(hào)加法器如何實(shí)現(xiàn)？答：計(jì)算機(jī)中，最基本的加法器是無符號(hào)加法器。根據(jù)進(jìn)位方式的不同，有兩種不同的實(shí)現(xiàn)方式：串行和并行。（1）串行進(jìn)位加法器（行波進(jìn)位加法器）：通過n個(gè)全加器按照串行方式連起來實(shí)現(xiàn)（2）并行進(jìn)位加法器（先行進(jìn)位加法器）：通過引入進(jìn)位生成函數(shù)和進(jìn)位傳遞函數(shù)，使得進(jìn)位之間相互獨(dú)立，并行產(chǎn)生。也稱為快速加法器。34.補(bǔ)碼加法器如何實(shí)現(xiàn)？答：在補(bǔ)碼系統(tǒng)內(nèi)，兩個(gè)n位數(shù)做補(bǔ)碼加法的原則是：兩個(gè)n位數(shù)的補(bǔ)碼相加，其結(jié)果中最高位的進(jìn)位丟掉（模運(yùn)算系統(tǒng)）。所以可用一個(gè)n位無符號(hào)加法器生成各位的和。但是，最終的結(jié)果是否正確，取決于結(jié)果是否溢出，只要不溢出，結(jié)果一定是正確的。因此，補(bǔ)碼加法器只要在無符號(hào)加法器的基礎(chǔ)上再增加“溢出判斷電路”即可。35.在補(bǔ)碼加法器中，如何實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算？答：補(bǔ)碼減法的規(guī)則是：求兩個(gè)數(shù)的差的補(bǔ)碼，可用第一個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼加上另一數(shù)負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼得到。由此可見，減法運(yùn)算可在加法器中運(yùn)行。只要在加法器的一個(gè)輸入端輸入減數(shù)的負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼。求一個(gè)數(shù)的負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼電路稱為“負(fù)數(shù)求補(bǔ)電路”?？梢酝ㄟ^“各位取反、末尾加1”來實(shí)現(xiàn)“負(fù)數(shù)求補(bǔ)電路”。36.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中是否要考慮原碼加/減運(yùn)算？如何實(shí)現(xiàn)？答：因?yàn)楝F(xiàn)代計(jì)算機(jī)中浮點(diǎn)數(shù)采用IEEE754標(biāo)準(zhǔn)，所以在進(jìn)行兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)加減運(yùn)算時(shí)，必須考慮原碼的加減運(yùn)算。因?yàn)?，IEEE754規(guī)定浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)都用原碼表示。原碼的加減運(yùn)算可以有以下兩種方式實(shí)現(xiàn)：（1）轉(zhuǎn)換為補(bǔ)碼后，用補(bǔ)碼加減法實(shí)現(xiàn)，結(jié)果再轉(zhuǎn)換為原碼（2）直接用原碼加減運(yùn)算，符號(hào)和數(shù)值部分分開進(jìn)行。其步驟如下：–比較兩個(gè)操作數(shù)的符號(hào)加法--實(shí)行“同號(hào)求和，異號(hào)求差”減法--實(shí)行“異號(hào)求和，同號(hào)求差”–求和：數(shù)值位相加若最高位產(chǎn)生進(jìn)位，則溢出若最高位無進(jìn)位，則和的符號(hào)位為被加(減)數(shù)的符號(hào)–求差：被加(減)數(shù)的數(shù)值位加上加(減)數(shù)數(shù)值位的補(bǔ)碼若最高位有進(jìn)位，則結(jié)果為正，說明數(shù)值位正確，差的符號(hào)位為被加(減)數(shù)的符號(hào)；若最高位無進(jìn)位，則結(jié)果為負(fù)，得到的數(shù)值位為補(bǔ)碼形式，故需對結(jié)果求補(bǔ)，差的符號(hào)位與被加(減)數(shù)的符號(hào)位相反37.加法器的運(yùn)算速度取決于什么？答：在門電路延遲一定的情況下，加法器的速度主要取決于進(jìn)位方式，并行進(jìn)位方式比串行進(jìn)位方式的速度快。38.計(jì)算機(jī)內(nèi)部如何實(shí)現(xiàn)移位操作？答：在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，移位操作在移位器中進(jìn)行，移位器位數(shù)固定，所以，移位前后數(shù)的位數(shù)不變。左移一位，數(shù)值擴(kuò)大一倍，相當(dāng)于乘2操作；右移一位，數(shù)值縮小一半，相當(dāng)于除2操作。移位操作分邏輯移位、算術(shù)移位和循環(huán)移位三種。邏輯移位對無符號(hào)數(shù)進(jìn)行，移位規(guī)則為：左移時(shí)，高位移出，低位補(bǔ)0右移時(shí)，低位移出，高位補(bǔ)0算術(shù)移位是對帶符號(hào)數(shù)進(jìn)行的，移位時(shí)符號(hào)位不變，只對數(shù)值部分移位。移位規(guī)則為：①原碼左移：高位移出，末位補(bǔ)0。移出非零時(shí)，發(fā)生溢出。右移：高位補(bǔ)0，低位移出。移出時(shí)進(jìn)行舍入操作。②補(bǔ)碼左移：高位移出，末位補(bǔ)0。移出非符時(shí)，發(fā)生溢出。右移：高位補(bǔ)符，低位移出。移出時(shí)進(jìn)行舍入操作。循環(huán)移位對無符號(hào)數(shù)進(jìn)行，移位時(shí)把高（低）位移出的一位送到低（高）位即可。39.計(jì)算機(jī)內(nèi)部如何實(shí)現(xiàn)填充（擴(kuò)展）操作？答：在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，有時(shí)需要將一個(gè)取來的短數(shù)擴(kuò)展為一個(gè)長數(shù)，此時(shí)要進(jìn)行填充（擴(kuò)展）處理。對于無符號(hào)整數(shù)，只要在高位補(bǔ)0，進(jìn)行“零擴(kuò)展”。對于有符號(hào)數(shù)，則可能有兩種情況：1)對于定點(diǎn)整數(shù)，在符號(hào)位后的數(shù)值高位進(jìn)行。①原碼：符號(hào)位不變，數(shù)值部分高位補(bǔ)0②補(bǔ)碼：高位直接補(bǔ)符，稱為“符號(hào)擴(kuò)展”方式2）對于定點(diǎn)小數(shù)表示的浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)，則在低位補(bǔ)0即可。40.在計(jì)算機(jī)中，乘法和除法運(yùn)算如何實(shí)現(xiàn)？答：乘法和除法運(yùn)算是通過加/減運(yùn)算和左/右移位運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)的。所以只要用加法器和移位寄存器在CPU的控制下就可以實(shí)現(xiàn)。第三章存儲(chǔ)系統(tǒng)1.ROM是一種和RAM一樣的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器嗎？答：是的。雖然經(jīng)常把只讀存儲(chǔ)器ROM和隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器RAM放在一起進(jìn)行分類，但ROM的存取方式和RAM是一樣的，都是通過對地址進(jìn)行譯碼，選擇某個(gè)單元進(jìn)行讀寫。所以兩者采用的都是隨機(jī)存取方式。不同的是：ROM是只讀的，RAM是可讀可寫的。在程序執(zhí)行過程中，ROM存儲(chǔ)區(qū)只能讀出信息，不能修改，而RAM區(qū)可以讀出，也可以修改信息。2.寄存器和主存儲(chǔ)器都是用來存放信息的，它們有什么不同？答：寄存器在CPU中，用觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)，速度極快，價(jià)格高，容量只有幾十個(gè)，多的機(jī)器也只有幾百個(gè)，主要用來暫存指令運(yùn)行時(shí)的操作數(shù)和結(jié)果。主存儲(chǔ)器在CPU之外，用MOS管電路實(shí)現(xiàn)，速度沒有寄存器快，價(jià)格也比寄存器便宜，目前主存容量可以達(dá)到4GB左右，用來存放已被啟動(dòng)的程序代碼和數(shù)據(jù)。3.存取時(shí)間Ta就是存儲(chǔ)周期Tm嗎？答：不是。存取時(shí)間Ta是執(zhí)行一次讀操作或?qū)懖僮鞯臅r(shí)間。分為讀出時(shí)間和寫入時(shí)間。讀出時(shí)間為從主存接受到有效地址開始到數(shù)據(jù)取出有效為止的時(shí)間；寫入時(shí)間是從主存接受到有效地址開始到數(shù)據(jù)寫入被寫單元為止的時(shí)間。存儲(chǔ)周期Tm是指存儲(chǔ)器進(jìn)行連續(xù)兩次獨(dú)立的讀或?qū)懖僮魉璧淖钚r(shí)間間隔。所以存取時(shí)間Ta不等于存儲(chǔ)周期Tm。通常存儲(chǔ)周期Tm大于存取時(shí)間Ta。對于破壞性讀出DRAM，Tm約為Ta的兩倍。4.刷新和再生是一回事嗎？答：不是一回事。對某個(gè)單元的刷新和再生操作過程是一樣的，即讀后恢復(fù)。但再生操作是隨機(jī)的，只對所讀單元進(jìn)行；而刷新操作則是按順序定時(shí)對一行一行進(jìn)行的。5.刷新是一個(gè)個(gè)芯片按順序完成的嗎？答：不是。刷新按行進(jìn)行，每一行中的記憶單元同時(shí)被刷新，僅需要行地址，不需要列地址。刷新行號(hào)由DRAM芯片的刷新控制電路中的刷新計(jì)數(shù)器產(chǎn)生。整個(gè)存儲(chǔ)器中的所有芯片的相同行同時(shí)進(jìn)行刷新，所以不是一個(gè)一個(gè)芯片按順序進(jìn)行的，而是單個(gè)芯片的所有行按順序定時(shí)一行一行進(jìn)行的。6.主存都是由RAM組成的嗎？答：不是。主存是由RAM和ROM兩部分組成的，它們統(tǒng)一編址，分別占用不同的地址空間。7.程序員是否需要知道高速緩存的訪問過程？答：不需要。高速緩存Cache的訪問過程對程序員來說，是透明的。執(zhí)行到一條指令時(shí)，需要到內(nèi)存取指令，有些指令還要訪問內(nèi)存取操作數(shù)或存放運(yùn)算結(jié)果。采用Cache的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，總是先到Cache去訪問指令或數(shù)據(jù)，沒有找到才到主存去訪問。這個(gè)過程是CPU在執(zhí)行指令過程中自動(dòng)完成的。程序員不需要知道要找的指令和數(shù)據(jù)在不在Cache中、該在Cache的哪一塊中，等等，也不需要知道Cache的訪問過程，只要在指令中給定內(nèi)存單元的地址就行了。8.主存和Cache分塊時(shí)，是否字塊越大，命中率越高？答：不是。字塊大，可以充分利用程序訪問的空間局部性特點(diǎn)，字塊大使得一個(gè)比較大的局部空間被一起調(diào)到Cache中，因而可以增加命中機(jī)會(huì)。但是，字塊不能太大。主要原因有兩個(gè)：（1）字塊大使失效損失變大，也就是說，如果不命中的話，需花更多時(shí)間從主存讀塊。（2）字塊太大，則Cache項(xiàng)數(shù)變少，因而，命中的可能性變小。9.指令和數(shù)據(jù)都是放在同一個(gè)Cache中的嗎？答：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，一般采用多級的Cache系統(tǒng)。CPU執(zhí)行指令時(shí)，先到速度最快的一級Cache(L1Cache)中尋找指令或數(shù)據(jù)，找不到時(shí)，再到速度次快的二級Cache(L2Cache)中找，……最后到主存中找。對于一級Cache，指令和數(shù)據(jù)一般是分開存放的。因此，有L1DataCache和L1CodeCache。10.Cache可以做在CPU芯片里面嗎？答：可以。早期的計(jì)算機(jī)，其Cache是做在主板上的。但隨著CPU芯片技術(shù)的提高，Cache可以做在CPU里面。從邏輯上來說，Cache是位于CPU和主存之間的部件，但在物理上，Cache被封裝在一個(gè)CPU芯片內(nèi)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，一般采用多級的Cache系統(tǒng)。CPU執(zhí)行指令時(shí)，先到速度最快的一級Cache(L1Cache)中尋找指令或數(shù)據(jù)，找不到時(shí)，再到速度次快的二級Cache(L2Cache)中找，……最后再到主存中找。目前，一級Cache和二級Cache都可以封裝在CPU芯片中。11.直接映射方式下是否需要考慮替換方式？為什么？答：無需考慮。因?yàn)?，在直接映射方式下，一個(gè)給定的主存塊只能放到一個(gè)唯一的固定Cache槽中，所以，在對應(yīng)Cache槽已有一個(gè)主存塊的情況下，新的主存塊毫無選擇地把原先已有的那個(gè)主存塊替換掉，因而無需考慮替換算法。第四章指令系統(tǒng)1.一臺(tái)計(jì)算機(jī)中的所有指令都是一樣長嗎？答：不一定。有定長指令字機(jī)器和不定長指令字機(jī)器兩種。定長指令字機(jī)器中所有指令都一樣長，稱為規(guī)整型指令，目前定長指令字大多是32位指令字。不定長指令字機(jī)器的指令有長有短，但每條指令的長度一般都是8的倍數(shù)。所以，一個(gè)指令字在存儲(chǔ)器中存放時(shí)，可能占用多個(gè)存儲(chǔ)單元；從存儲(chǔ)器讀出并通過總線傳輸時(shí)，可能分多次進(jìn)行，也可能一次讀多條指令。2.每一條指令中都包含操作碼嗎？答：是的。每一條指令都必須告訴CPU該指令做什么操作，所以必須指定操作碼。3.每條指令中的地址碼個(gè)數(shù)都一樣嗎？答：不一定，有的沒有地址碼，有的包含一個(gè)地址碼，有的是兩個(gè)或三個(gè)。地址碼個(gè)數(shù)不一樣的主要原因有三個(gè)：（1）每條指令操作碼的個(gè)數(shù)可能不同。有的指令是雙目運(yùn)算指令，涉及到兩個(gè)源操作數(shù)和目操作數(shù)，有的是單目運(yùn)算，只涉及到一個(gè)源操作數(shù)和目操作數(shù)，還有的指令只是控制操作，不涉及到操作數(shù)，如：停機(jī)、復(fù)位、空操作等指令。所以每條指令涉及到的操作數(shù)個(gè)數(shù)不同。（2）每個(gè)操作數(shù)的尋址方式可能不同。不同的尋址方式給出的地址碼個(gè)數(shù)也不同。（3）地址碼的缺省方式可能不同。有的操作數(shù)或地址碼用的是隱含指定方式，在指令中缺省，不明顯給出，如：累加器，堆棧等。綜上所述，每條指令的操作碼個(gè)數(shù)可能相差很大。4.指令中的所有操作數(shù)都采用相同的尋址方式嗎？答：不一定。規(guī)整型指令一般在一條指令中只包含一種尋址方式，這樣，在指令操作碼中就隱含了尋址方式，不需要專門有尋址方式字段。但是對于不規(guī)整型指令，一條指令中的若干操作數(shù)可能存放在不同地方，因而每個(gè)操作數(shù)可能有各自的尋址方式。5.指令中要明顯給出下一條指令的地址嗎？答：不需要。指令在主存中按執(zhí)行順序連續(xù)存放。大多數(shù)情況下指令被順序執(zhí)行，只有遇到轉(zhuǎn)移指令（如，無條件轉(zhuǎn)移、條件分支、調(diào)用和返回等指令）才改變指令執(zhí)行的順序。所以，可以用一個(gè)專門的計(jì)數(shù)器，來存放下一條要執(zhí)行的指令地址，而不需要在指令中專門給出下一條指令的地址。這個(gè)計(jì)數(shù)器稱為程序計(jì)數(shù)器PC或指令指針I(yè)P。當(dāng)順序執(zhí)行時(shí)，CPU直接通過對PC加“1”來使PC指向下一條順序執(zhí)行的指令；當(dāng)執(zhí)行到轉(zhuǎn)移指令時(shí)，根據(jù)指令執(zhí)行的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的地址運(yùn)算，把運(yùn)算得到的轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址送到PC中，使得執(zhí)行的下一條指令為轉(zhuǎn)移到的目標(biāo)指令。6.一個(gè)操作數(shù)在內(nèi)存可能占多個(gè)單元，怎樣在指令中給出操作數(shù)的地址呢？答：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)都是采用字節(jié)編址方式，即一個(gè)內(nèi)存單元只能存放一個(gè)字節(jié)的信息。一個(gè)操作數(shù)（如：char型、int型、float型、double型）可能是8位、16位、32位或64位等，因此，可能占用1個(gè)、2個(gè)、4個(gè)或8個(gè)內(nèi)存單元。也就是說，一個(gè)操作數(shù)可能有多個(gè)內(nèi)存地址對應(yīng)，在指令中給出哪個(gè)地址呢？有兩種不同的地址指定方式：大端方式和小端方式。大端方式（BigEndian）：指令中給出的地址是操作數(shù)最高有效字節(jié)(MSB)所在的地址。小端方式（LittleEndian）：指令中給出的地址是操作數(shù)最低有效字節(jié)(LSB)所在的地址。7.地址碼位數(shù)與主存容量和編址單位的關(guān)系是什么？答：指令中的地址碼如果是主存單元的地址，那么，地址碼的位數(shù)與主存的容量和編址單位的長度有關(guān)。編址單位的長度就是主存單元的寬度，也就是最小的尋址單位。內(nèi)存可以按字節(jié)編址（8位），也可以按字編址（如：16位，32位等）。主存的容量和編址單位確定后，地址碼的位數(shù)就被確定了。例如，若主存容量為4GB，編址單位是字節(jié)，則主存單元的地址就是32位（因?yàn)椋?GB=232B）；若按字（假定一個(gè)字為32位）編址，則主存單元的地址就是30位（因?yàn)椋?GB=232B=230x4B）。8.累加器型指令有什么特點(diǎn)？答：累加器型指令的一個(gè)源操作數(shù)和目操作數(shù)總是在累加器中，是隱含指定的，所以指令中不需要給出累加器的編號(hào)。因而，累加器型指令的指令字相對來說較短，但由于每次運(yùn)算結(jié)果都只能放到累加器中，可能會(huì)增加一些從累加器取數(shù)的指令而使程序變長。9.堆棧型指令有什么特點(diǎn)？答：與堆棧有關(guān)的操作有：入棧（PUSH）、出棧（POP）和運(yùn)算類操作。運(yùn)算類指令分單目運(yùn)算和雙目運(yùn)算，總是從棧頂取操作數(shù)，運(yùn)算后的結(jié)果自動(dòng)放到棧頂。所以，指令中不需要給出操作數(shù)地址，因此，堆棧指令是零地址指令，指令字較短。但因?yàn)樗械牟僮鲾?shù)都只能在棧頂，所以，會(huì)增加很多入棧指令而使得程序變長。堆棧指令的訪存次數(shù)，取決于采用的是軟堆棧還是硬堆棧。如果是軟堆棧（堆棧區(qū)由內(nèi)存實(shí)現(xiàn)）的話，對于雙目運(yùn)算，需要訪問四次內(nèi)存：取指、取源數(shù)1、取源數(shù)2、存結(jié)果。如果是硬堆棧（堆棧區(qū)由寄存器實(shí)現(xiàn)）的話，則只需取指令時(shí)訪問一次內(nèi)存。10.通用寄存器型指令有什么特點(diǎn)？答：通用寄存器型指令，是相對于累加器型指令和堆棧型指令而言的，指令中的操作數(shù)和運(yùn)算的結(jié)果既不是隱含在累加器中，也不是隱含在堆棧中。而是在CPU中提供了多個(gè)通用寄存器，操作數(shù)和結(jié)果可以放在這些寄存器中，指令必須明顯地指出操作數(shù)和結(jié)果在哪個(gè)寄存器或哪個(gè)主存單元中，要給出寄存器的編號(hào)或主存單元地址。目前大多數(shù)指令系統(tǒng)采用通用寄存器型指令風(fēng)格。11.裝入/存儲(chǔ)型指令有什么特點(diǎn)？答:裝入/存儲(chǔ)型指令是用在規(guī)整型指令系統(tǒng)中的一種通用寄存器型指令風(fēng)格。為了規(guī)整指令格式，使指令具有相同的長度，規(guī)定只有裝入/存儲(chǔ)（Load/Store）指令才能訪問內(nèi)存，而運(yùn)算指令不能直接訪問內(nèi)存，只能從寄存器取數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果也只能送到寄存器。因?yàn)?，寄存器編?hào)較短，而主存地址位數(shù)較長，通過某種方式可以使運(yùn)算指令和訪存指令的長度一致。這種裝入/存儲(chǔ)型風(fēng)格的指令系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是指令格式規(guī)整，指令長度一致，一般為32位。由于只有Load/Store指令才能訪問內(nèi)存，程序中可能會(huì)包含許多裝入指令和存儲(chǔ)指令，與一般通用寄存器型指令風(fēng)格相比，其程序長度會(huì)更長。12.指令尋址方式和數(shù)據(jù)尋址方式有什么不同？答：程序被啟動(dòng)時(shí)，程序所包含的指令和數(shù)據(jù)都被裝入到內(nèi)存中。在程序指令過程中，需要取指令和操作數(shù)，確定指令存放位置的過程稱為指令尋址方式，確定操作數(shù)存放位置的過程稱為數(shù)據(jù)尋址方式。指令尋址和數(shù)據(jù)尋址其復(fù)雜度是不一樣的。指令尋址：指令基本上按執(zhí)行順序存放在主存中，執(zhí)行過程中，指令總是從內(nèi)存單元被取到指令寄存器IR中。順序執(zhí)行時(shí)，用指令計(jì)數(shù)器PC+“1”來得到下一條指令的地址；跳轉(zhuǎn)執(zhí)行時(shí)，通過轉(zhuǎn)移指令的尋址方式，計(jì)算出目標(biāo)地址，送到PC中即可。目標(biāo)轉(zhuǎn)移地址的形成方式主要有三種：立即尋址（直接地址）、相對尋址（相對地址）和間接尋址（間接地址）。數(shù)據(jù)尋址：開始時(shí)，數(shù)據(jù)被存放在內(nèi)存中，但在指令執(zhí)行過程中，內(nèi)存的數(shù)據(jù)可能被裝入到CPU的寄存器中，或者內(nèi)存的堆棧區(qū)中；還有的操作數(shù)可能是I/O端口中的內(nèi)容，或本身就包含在指令中（即：立即數(shù)）。另外，運(yùn)行的結(jié)果也可能要被送到CPU的寄存器中、堆棧中、I/O端口或內(nèi)存單元中，所以，數(shù)據(jù)的尋址要涉及到對寄存器、內(nèi)存單元、堆棧、I/O端口、立即數(shù)的訪問。此外，操作數(shù)可能是某個(gè)一維或二維數(shù)組的元素，因此，還要考慮如何提供相應(yīng)的尋址方式，以方便地在內(nèi)存找到數(shù)組元素。綜上所述，數(shù)據(jù)的尋址比指令的尋址要復(fù)雜得多。13.如何指定指令的尋址方式？答：CPU根據(jù)指令約定的尋址方式對地址碼的有關(guān)信息進(jìn)行解釋，以找到下條要執(zhí)行的指令，或指令所需的操作數(shù)。有的指令設(shè)置專門的尋址方式字段，顯式說明采用何種尋址方式，有的指令通過操作碼隱含尋址方式。規(guī)整型指令一般在一條指令中只包含一種尋址方式，這樣，就可在指令操作碼中隱含尋址方式，不需要專門有尋址方式字段。但是對于不規(guī)整型指令，一條指令中的若干操作數(shù)可能存放在不同的地方，因而每個(gè)操作數(shù)可能有各自的尋址方式字段。14.指令的操作數(shù)可能存放在機(jī)器的哪些地方？答：指令的操作數(shù)可能存放在以下五個(gè)地方：（1）內(nèi)存單元：指令必須以某種方式給出內(nèi)存單元的地址。又可分為以下幾種情況：對單個(gè)獨(dú)立的操作數(shù)進(jìn)行處理；對一個(gè)數(shù)組中的若干個(gè)連續(xù)元素或一個(gè)數(shù)組元素進(jìn)行處理；對一個(gè)表格或表格中的某個(gè)元素進(jìn)行處理，等等。這些不同的情況需要提供不同的尋址方式進(jìn)行操作數(shù)的訪問。（2）寄存器：指令中只要直接給出寄存器的編號(hào)即可。（3）堆棧區(qū)：指令中不需要給出操作數(shù)的地址，數(shù)據(jù)的地址隱含地由堆棧指針給出。（4）I/O端口：當(dāng)某個(gè)I/O接口中的寄存器內(nèi)容要和CPU中的寄存器內(nèi)容交換時(shí)，要用I/O指令。在I/O傳送指令中，需提供I/O端口號(hào)。（5）指令中（立即數(shù)）：操作數(shù)是指令的一部分，直接從指令中的立即數(shù)字段取操作數(shù)。15.有哪些常用的數(shù)據(jù)尋址方式？答：數(shù)據(jù)尋址方式可以歸為以下幾類：（1）立即尋址：指令中的立即數(shù)字段，可以作為操作數(shù)，也可以作為直接轉(zhuǎn)移地址。取到ALU運(yùn)算前，可能要對其進(jìn)行擴(kuò)展。（2）直接尋址類：指令中直接給出操作數(shù)所在的寄存器編號(hào)、I/O端口號(hào)或主存單元地址。如：直接尋址方式、寄存器尋址方式。（3）間接尋址類：操作數(shù)在主存單元中，而操作數(shù)的地址存放在寄存器或另一個(gè)主存單元中，指令中給出操作數(shù)的地址所在的寄存器編號(hào)或主存單元地址。如：間接尋址方式、寄存器間接尋址方式。（4）偏移尋址類：指令通過某種方式給出一個(gè)形式地址和一個(gè)基地址（往往在某個(gè)寄存器中），經(jīng)過相應(yīng)的計(jì)算（基地址加形式地址）得到操作數(shù)所在的內(nèi)存單元地址。如：變址尋址方式、相對尋址方式、基址尋址方式等。16.取直接尋址的操作數(shù)要訪問幾次內(nèi)存？答：一次。只要根據(jù)指令中給出的內(nèi)存單元地址訪問一次內(nèi)存，取出來的就是操作數(shù)。17.取間接尋址的操作數(shù)要訪問幾次內(nèi)存？答：至少兩次。先根據(jù)指令中給出的內(nèi)存單元地址訪問一次內(nèi)存，取出來的是操作數(shù)的地址；再根據(jù)操作數(shù)的地址去內(nèi)存訪問一次，取出來的才是操作數(shù)。所以，一共訪問兩次內(nèi)存。如果是多級間接地址的話，可能還要訪問內(nèi)存。18.取寄存器尋址的操作數(shù)要訪問幾次內(nèi)存？答：不需要訪問內(nèi)存。從指定寄存器中取出的就是操作數(shù)。19.取寄存器間接尋址的操作數(shù)要訪問幾次內(nèi)存？答：一次。先從指令給出的寄存器中取出操作數(shù)地址，再根據(jù)操作數(shù)地址到內(nèi)存訪問，得到的就是操作數(shù)。20.什么是變址尋址方式？答：變址尋址方式下，指令中的地址碼給出一個(gè)形式地址，并且隱含或明顯地指定一個(gè)寄存器作為變址寄存器，變址寄存器的內(nèi)容（變址值）和形式地址相加，得到操作數(shù)的有效地址，根據(jù)有效地址到內(nèi)存訪問，去取操作數(shù)或?qū)戇\(yùn)算結(jié)果。變址尋址方式的應(yīng)用很廣泛。最基本的使用場合是用在對數(shù)組元素的訪問。指令將數(shù)組的首地址指定為形式地址，變址寄存器的內(nèi)容是數(shù)組元素的下標(biāo)，隨著下標(biāo)的變化，可以訪問數(shù)組中不同的元素。所以變址寄存器的內(nèi)容是變化的，反映的是所訪問的數(shù)據(jù)到數(shù)組首地址的距離，稱為變址值。這種應(yīng)用場合下，形式地址的位數(shù)較長，而變址值位數(shù)少。變址尋址方式的指令一般包含在一個(gè)循環(huán)體內(nèi)。每次進(jìn)入循環(huán)時(shí)，變址值都增或減一個(gè)定長值，這個(gè)定長值等于數(shù)組元素的長度。21.什么是基址尋址方式？答：基址尋址方式下，指令中的地址碼給出一個(gè)形式地址，作為位移量，并且隱含或明顯地指定一個(gè)寄存器作為基址寄存器，基址寄存器的內(nèi)容和形式地址相加，得到操作數(shù)的有效地址，根據(jù)有效地址到內(nèi)存訪問，去取操作數(shù)或?qū)戇\(yùn)算結(jié)果?；穼ぶ返牡湫蛻?yīng)用有兩個(gè)：一個(gè)是程序重定位，在多道程序運(yùn)行的系統(tǒng)中，每個(gè)用戶程序在一個(gè)邏輯地址空間里編寫程序。裝入計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，由操作系統(tǒng)給用戶程序分配主存空間，每個(gè)用戶程序有一個(gè)基地址，存放在基址寄存器中，在程序執(zhí)行時(shí)，通過基址寄存器的值加上指令中的形式地址就可以形成實(shí)際的主存單元地址。第二個(gè)應(yīng)用是擴(kuò)展有限長度指令的尋址空間。即在運(yùn)行時(shí)將某個(gè)主存區(qū)間的首地址或程序段的首地址裝入基址寄存器，而形式地址給出要訪問的單元相對于該首地址的距離（即偏移量），因此指令中只要用較短的地址碼來表示偏移量。訪問操作數(shù)時(shí)，用基址寄存器的值和偏移量相加，得到操作數(shù)的內(nèi)存單元地址。只要基址寄存器的內(nèi)容更改到另外的一個(gè)主存地址，則操作數(shù)的地址空間就移到另一個(gè)主存區(qū)間。因而可以訪問到主存的整個(gè)地址空間，以實(shí)現(xiàn)短地址訪問大空間的目的。22.變址尋址和基址尋址的區(qū)別是什么？答：變址尋址方式和基址尋址方式的有效地址形成過程類似。但是，基址尋址方式與變址尋址方式在以下方面不同：（1）具體應(yīng)用的場合不同。變址尋址面向用戶，可用于訪問字符串、數(shù)組、表格等成批數(shù)據(jù)或其中的某些元素?；穼ぶ访嫦蛳到y(tǒng)，用于解決程序的重定位問題和短地址訪問大空間的問題。（2）使用方式不同。變址尋址時(shí)，指令中提供的形式地址是一個(gè)基準(zhǔn)地址，位移量由變址寄存器給出；而基址尋址時(shí)，指令中給出的形式地址為位移量，而基址寄存器中存放的是基準(zhǔn)地址。不過，這里所講的使用方式并不是絕對的，在實(shí)際的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中，可能會(huì)有不同的應(yīng)用場合和使用方式。23.什么是相對尋址方式？答：相對尋址方式的有效地址形成方法如下：指令中的形式地址給出一個(gè)位移量D。而基準(zhǔn)地址由程序計(jì)數(shù)器PC提供。即：有效地址EA=（PC）+D。位移量給出的是相對于當(dāng)前指令所在內(nèi)存單元的距離，位移量可正、可負(fù)。也就是說，要找的可以在當(dāng)前指令前D個(gè)單元處的信息，也可以是當(dāng)前指令后D個(gè)單元處的信息。24.相對尋址方式用在哪些場合？答：相對尋址方式用在以下兩種場合：（1）公共子程序的浮動(dòng)。因?yàn)楣沧映绦蚩赡鼙辉S多用戶程序調(diào)用，因而會(huì)隨著用戶程序裝入到內(nèi)存不同的地方運(yùn)行。為了讓公共子程序能在不同的內(nèi)存區(qū)正確運(yùn)行，一般在公共子程序內(nèi)部采用相對尋址方式，以保證指令的操作數(shù)總在相對于指令的距離一定的單元內(nèi)。這樣，不管子程序浮動(dòng)到哪里，指令和數(shù)據(jù)的相對位置不變。例如，現(xiàn)行指令的地址為2000H，指令中給出的形式地址為05H，說明操作數(shù)在當(dāng)前指令后面第05H個(gè)單元處，即2005H處。當(dāng)程序向后浮動(dòng)了1000H，使當(dāng)前指令的地址為3000H時(shí)，此時(shí)公共子程序中的指令、數(shù)據(jù)以及相對位置都不變，指令中給出的相對地址還是05H，操作數(shù)還是應(yīng)該在當(dāng)前指令后面的第05H個(gè)單元處，所以應(yīng)該在3005H處，因此，指令取到的還是同一個(gè)數(shù)據(jù)。（2）轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址的尋址。當(dāng)需要轉(zhuǎn)到當(dāng)前指令的前面或后面第n條指令執(zhí)行時(shí)，可以用相對尋址方式。此時(shí)，得到的轉(zhuǎn)移地址是一個(gè)相對地址。25.相對尋址方式中如何確定相對位置？答：相對尋址方式中，相對位置的確定比較復(fù)雜。必須注意兩個(gè)方面的問題：（1）位移量的問題。位移量位數(shù)有限，在進(jìn)行有效地址計(jì)算時(shí)需要擴(kuò)展。一般位移量用補(bǔ)碼表示，所以應(yīng)采用補(bǔ)碼擴(kuò)展填充方式（即：符號(hào)擴(kuò)展方式）。（2）基準(zhǔn)地址問題。相對尋址的基本思路是把相對于當(dāng)前指令前面或者后面第n個(gè)單元作為操作數(shù)或目標(biāo)轉(zhuǎn)移指令的地址。但在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，不同機(jī)器對“當(dāng)前指令”的含義有不同的理解。有的機(jī)器在計(jì)算相對地址時(shí)，PC中存放的還是當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的地址，但有的機(jī)器PC加“1”的操作在取指令的同時(shí)完成，所以在計(jì)算相對地址時(shí)，PC中已經(jīng)是下一條指令的地址。因此，不同的機(jī)器在計(jì)算相對地址時(shí)可能有一點(diǎn)細(xì)微的差別。26.堆棧尋址方式中如何對堆棧進(jìn)行操作？答：堆棧是一塊特殊的存儲(chǔ)區(qū)。采用“先進(jìn)后出”的方式進(jìn)行訪問。棧底固定不動(dòng)，棧頂浮動(dòng)，用一個(gè)專門的寄存器(SP)來作為棧頂指針。從堆棧生長的方向來分，可以有“自頂向下”和“自底向上”兩種堆棧，它們在進(jìn)、出棧時(shí)對棧指針的修改是不同的。假定棧指針指向的總是棧頂處非空元素，則應(yīng)該按以下方式修改棧指針：對于“自底向上”生成的堆棧，進(jìn)棧時(shí)先修改棧指針：（SP）-1→SP，然后再壓入數(shù)據(jù)；出棧時(shí)先將數(shù)據(jù)彈出，然后再修改棧指針（SP）+1→SP。對于“自頂向下”生成的堆棧，進(jìn)棧時(shí)先修改棧指針：（SP）+1→SP，然后再壓入數(shù)據(jù)；出棧時(shí)先將數(shù)據(jù)彈出，然后再修改棧指針（SP）-1→SP。假定棧指針指向的總是棧頂處的空元素，則應(yīng)該按以下方式修改棧指針：對于“自底向上”生成的堆棧，進(jìn)棧時(shí)先壓入數(shù)據(jù)，然后再修改棧指針：（SP）-1→SP；出棧時(shí)先修改棧指針：（SP）+1→SP，然后再將數(shù)據(jù)彈出。對于“自頂向下”生成的堆棧，進(jìn)棧時(shí)先壓入數(shù)據(jù)，然后再修改棧指針：（SP）+1→SP；出棧時(shí)先修改棧指針：（SP）-1→SP，然后再將數(shù)據(jù)彈出。若每個(gè)棧中的元素只占一個(gè)內(nèi)存單元，則修改指針時(shí)，通過“+1”或“-1”實(shí)現(xiàn)；若占多個(gè)內(nèi)存單元，則應(yīng)該加上或減去相應(yīng)的值。27.返回指令要不要有地址字段？答：不一定。子程序的最后一條指令一定是返回指令。一般返回地址保存在堆棧中，所以返回指令中不需要明顯給出返回地址，直接從棧頂取地址作為返回地址。如果有些計(jì)算機(jī)不采用堆棧保存返回地址，而是存放到其他不確定的地方，則返回指令中必須有一個(gè)地址碼，用來指出返回地址或指出返回地址的存放位置。28.轉(zhuǎn)移指令和轉(zhuǎn)子（調(diào)用）指令的區(qū)別是什么？答：轉(zhuǎn)移指令有無條件轉(zhuǎn)移指令和條件轉(zhuǎn)移指令（也叫分支指令）。這種轉(zhuǎn)移指令用于改變程序執(zhí)行的順序，轉(zhuǎn)移后不再返回來執(zhí)行，所以無需保存返回地址。而轉(zhuǎn)子指令是一種子程序調(diào)用指令，子程序執(zhí)行結(jié)束時(shí)，必須返回到轉(zhuǎn)子指令后面的指令執(zhí)行。所以轉(zhuǎn)子指令執(zhí)行時(shí)，除了和轉(zhuǎn)移指令一樣要計(jì)算跳轉(zhuǎn)的目標(biāo)地址外，還要保存返回地址。一般將轉(zhuǎn)子指令后面那條指令的地址作為返回地址保存到堆棧中。址保存到堆棧中。第五章CPU1.一條指令的執(zhí)行過程中要做哪些事情呢？答：一條指令的執(zhí)行過程包括：取指令、指令譯碼、（計(jì)算操作數(shù)地址）、取操作數(shù)、運(yùn)算、送結(jié)果。其中取指令和指令譯碼是每條指令都必須進(jìn)行的操作。有些指令需要到內(nèi)存單元取操作數(shù)，因此，需要在取數(shù)之前計(jì)算操作數(shù)的內(nèi)存單元地址。取操作數(shù)和送結(jié)果這兩個(gè)步驟，對于不同的指令，其取和送的地方可能不同，有些指令要求在寄存器取/送數(shù)，有些是在內(nèi)存單元取/送數(shù)，還有些是對I/O端口取/送數(shù)。因此，一條指令的執(zhí)行階段（不包括取指令階段），可能只有CPU參與，也可能要通過總線去訪問主存，也可能要通過總線去訪問I/O端口。2.指令周期、機(jī)器周期之間的關(guān)系是什么？答：一條指令從讀取到執(zhí)行完成所花的全部時(shí)間被稱為指令周期。一個(gè)指令周期中要完成多個(gè)步驟，包括取指令、指令譯碼（計(jì)算操作數(shù)地址）、取操作數(shù)、運(yùn)算、送結(jié)果。這些步驟中，最復(fù)雜的操作是訪問存儲(chǔ)器取指令或讀/寫數(shù)據(jù)，以及訪問I/O讀/寫數(shù)據(jù)。它們都涉及到總線操作，通過系統(tǒng)總線來和CPU之外的部件進(jìn)行信息交換。通常把通過一次總線事務(wù)訪問一次主存或I/O的時(shí)間稱為機(jī)器周期。所以一個(gè)指令周期包含了多個(gè)機(jī)器周期。不同機(jī)器的指令周期所包含的機(jī)器周期數(shù)不同。典型的機(jī)器周期有：取指令、主存讀（間址周期是一種主存讀機(jī)器周期）、主存寫、I/O讀、I/O寫、中斷響應(yīng)等。3.CPU總是在執(zhí)行指令嗎？會(huì)不會(huì)停下來什么都不做？答：CPU的功能就是不斷地周而復(fù)始地執(zhí)行指令，而每條指令又都有不同的步驟，每個(gè)步驟在一定的時(shí)間內(nèi)完成。因此，CPU總是在不停地執(zhí)行指令。有時(shí)我們會(huì)說，CPU停止或CPU正在等待，什么事情也不做。事實(shí)上，CPU還是在執(zhí)行指令的，只不過可能處于以下幾種類似的情況：(1)在執(zhí)行指令過程中，正在等待主存或I/O完成讀/寫；(2)正在執(zhí)行一連串的空指令（NOP）；（3）可能正在執(zhí)行一個(gè)循環(huán)（循環(huán)內(nèi)只是不斷地取狀態(tài)、判斷、不滿足時(shí)繼續(xù)循環(huán)），直到滿足某個(gè)條件（如：查詢外設(shè)有沒有完成任務(wù)）；等等。因而，CPU不可能不在執(zhí)行指令。4.CPU除了執(zhí)行指令外，還做什么事情？答:CPU的工作過程就是周而復(fù)始地執(zhí)行指令，計(jì)算機(jī)各部分所進(jìn)行的工作都是由CPU根據(jù)指令的要求來啟動(dòng)的。為了使CPU和外部設(shè)備能夠很好地協(xié)調(diào)工作，盡量使CPU不等待、甚至不參與外部設(shè)備的輸入和輸出過程，采用了程序中斷方式和DMA方式。這兩種方式下，外部設(shè)備需要向CPU提出中斷請求或DMA請求，因此，在執(zhí)行指令過程中，CPU還要按時(shí)通過采樣相應(yīng)的引腳來查詢有沒有中斷請求或DMA請求。一般，在一個(gè)機(jī)器周期結(jié)束時(shí)，查詢是否有DMA請求，如果有的話，CPU脫離總線，由DMA控制器控制使用總線。在一個(gè)指令周期結(jié)束時(shí)，查詢是否有中斷請求，如果有的話，則進(jìn)入中斷響應(yīng)機(jī)器周期，相當(dāng)于執(zhí)行了一條中斷響應(yīng)隱指令。在中斷響應(yīng)過程中，得到中斷服務(wù)程序的入口地址，并送程序計(jì)數(shù)器PC中，下個(gè)指令周期開始時(shí)，取出中斷服務(wù)程序的第一條指令執(zhí)行。5.CPU中的所有寄存器，用戶都能訪問嗎？答：CPU中的寄存器分為用戶可訪問寄存器和用戶不可見寄存器。一般把用戶可訪問寄存器稱為通用寄存（GPR）。這些寄存器都有一個(gè)編號(hào)，在指令中用編號(hào)標(biāo)識(shí)寄存器。所以執(zhí)行指令時(shí)，指令中的寄存器編號(hào)要送到一個(gè)地址譯碼器進(jìn)行譯碼，然后才能選中某個(gè)寄存器進(jìn)行讀寫。通用寄存器可以用來存放操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果，或作為地址指針、變址寄存器、基址寄存器等。CPU中有一些寄存器是用戶不可見的，沒有編號(hào)、不能通過程序直接訪問。如：程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR、程序狀態(tài)字寄存器PSWR、存儲(chǔ)器地址寄存器MAR、存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器MDR等。6.CPU執(zhí)行指令的過程中，其他部件在做什么?答：計(jì)算機(jī)的工作過程就是連續(xù)執(zhí)行指令的過程，整個(gè)計(jì)算機(jī)各個(gè)部分的動(dòng)作都是由CPU中的控制部件CU通過對指令譯碼送出的控制信號(hào)來控制的。其他部件不知道自己該做什么，該完成什么動(dòng)作，只有CPU通過對指令譯碼才知道。如果指令中包含有對存儲(chǔ)器或I/O模塊的訪問，則必須由CPU通過總線，把要訪問的地址和操作命令（讀還是寫）等信息送到存儲(chǔ)器或I/O接口（I/O模塊）來啟動(dòng)相應(yīng)的讀或?qū)懖僮?。例如，每次指令?zhí)行前，都要通過向總線發(fā)出主存地址、主存讀命令等來控制存儲(chǔ)器取指令；若當(dāng)前執(zhí)行的是寄存器定點(diǎn)加法指令，則CU控制定點(diǎn)運(yùn)算器進(jìn)行動(dòng)作；若是I/O指令，則CU會(huì)通過總線發(fā)出I/O端口地址、I/O讀或?qū)懨畹葋砜刂茖δ硞€(gè)I/O接口中的寄存器進(jìn)行讀