计算机组成原理简答题
计算机组成原理简答题
1.说明计算机系统的层次结构。
解答：一，微程序设计级二，一般机器级三，操作系统级四，汇编语言级五，高级语言级2.静态存储器依靠什么存储信息？动态存储器又依靠什么原理存储信息？试比较它们的优缺点。
解答：①静态存储器以双稳态触发器为存储信息的物理单元，依靠内部交叉反馈保存信息。
速度较快，不需动态刷新，但集成度稍低，功耗大。
②动态存储器依靠电容上暂存电荷来存储信息，电容上有电荷为1，无电荷为0.集成度高，功耗小，速度悄慢，需定时刷新。
3.请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？解答：SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。
4.16位无符号整数和16位定点原码整数的表示范围分别是多少？解答：对于无符号整数而言，其表示范围是0~65535，即全0到全1 对于n位定点原码整数（有一位是符号位）而言，其表示范围是)-(2^(n-1)-1)~+(2^(n-1)-1)所以16位定点原码整数的表示范围为-32768~+327685.在浮点数中，阶码的正负和尾数的正负各代表什么含意？对实际数值的正负与大小有何影响？解答：①阶码为正，表示将尾数扩大。
②阶码为负，表示将尾数缩小。
③尾数的正负代表浮点数的正负。
6.什么是指令周期？什么是机器周期？什么是时钟周期？三者之间的关系如何？解答：指令周期是完成一条指令所需的时间。
包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间。
机器周期也称为CPU周期，是指被确定为指令执行过程中的归一化基准时间，通常等于取指时间（或访存时间）。
时钟周期是时钟频率的倒数，也可称为节拍脉冲或T周期，是处理操作的最基本单位。
一个指令周期由若干个机器周期组成，每个机器周期又由若干个时钟周期组成。
7.请说明程序查询方式与中断方式各自的特点。
解答：程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU，准备输入输出的一种方法，它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些。
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1、冯诺依曼体系结构要点答：二进制；存储程序顺序执行；硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成2、什么是存储容量？什么是单元地址？解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、MB、GB来度量，存储容量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。
单元地址：单元地址简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地址。
3、什么是外存？简述其功能。
外存：为了扩大存储容量，又不使成本有很大的提高，在计算机中还配备了存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器，称为外存储器，简称外存。
外存可存储大量的信息，计算机需要使用时，再调入内存。
4、什么是内存？简述其功能。
解：内存：一般由半导体存储器构成，装在底版上，可直接和CPU交换信息的存储器称为内存储器，简称内存。
用来存放经常使用的程序和数据。
5、指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的信息即为数据信息。
6、简述常见的总线仲裁方式。
解：仲裁方式：（1）集中式仲裁方式：①链式查询方式；②计数器定时查询方式；③独立请求方式；（2）分布式仲裁方式。
7、简述波特率和比特率的区别。
波特是信号传输速度的单位，波特率等于每秒内线路状态的改变次数。
标准波特率有：1200、2400、4800、9600、19200等，1200波特率即指信号能在1秒钟内改变1200次值。
二进制系统中，信息的最小单位是比特，仅当每个信号元素代表一比特信息时，波特率才等于比特率。
8、简述接口的典型功能。
解：接口通常具有：控制、缓冲、状态、转换、整理、程序中断等功能。
9、简述总线特性包括哪4个方面。
物理特性：描述总线的物理连接方式（电缆式、主板式、背板式）；功能特性：描述总线中每一根线的功能；电气特性：定义每一根线上信号的传递方向、传递方式（单端方式或差分方式等），以及有效电平范围；时间特性：定义了总线上各信号的时序关系。
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1.试比较单重中断和多重中断服务程序的处理流程，说明他们不同的原因
比较处理流程，可以发现他们“开中断”的设置时间不同。
对于单重中断，开中断指令设置在最后中断返回之前，意味着在整个中断服务处理过程中，不能再响应其他中断源的请求。
对于多重中断，开中断指令提前到保护现场之后，意味着在保护现场后，若有级别更改的中断源发出请求，CPU也可以响应，即再次中断现行的服务程序转至新的服务中断程序，这是单重中断与多重中断的主要区别。
2.什么是多重中断？实现多重中断的必要条件是什么？
多重中断是指：当CPU执行某个中断服务程序的过程中，发生了更高级、更紧迫的事件，CPU暂停现行中断服务程序的执行，转去处理该事件的中断，处理完返回现行中断服务程序继续执行的过程。
实现多重中断的必要条件是：在现行中断服务期间，中断允许触发器为1，即开中断
3.DMA方式有何特点？什么样的I/O设备与主机交换信息时采用DMA方式，
举例说明。
由于主存和DMA接口之间有一条数据通路，因此主存和设备交换信息是，
不通过CPU，也不需要CPU暂停现行程序为设备服务，省去了保护和恢复现场，因此工作速度比程序中断方式的高。
通常DMA与主存交换数据是采用如下三种方法：（1）停止CPU访问主存（2）周期挪用（周期窃取）（3）DMA与CPU交替访问。
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1.简述数字计算机的分类数字计算机分为专用计算机和通用计算机，通用计算机又可分为超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机、单片机等。
2.简述指令和数据在内存中均以二进制信息方式存储，计算机如何区分它们？从时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。
从空间上讲，从内存读出指令流向指令寄存器，从内存读出数据流向通用寄存器。
3.简述CPU的主要功能1）指令控制：程序的顺序控制2）操作控制：CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。
3）时间控制：对各种操作实施时间上的控制4）数据加工：对数据进行算术运算和逻辑运算处理，完成数据的加工处理4.指令周期、机器周期、时钟周期三者之间的关系如何？指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周期数来表示，CPU周期也称为机器周期，而一个CPU周期又包括若干个时钟周期。
5.CPU中有哪些主要寄存器？简述这些寄存器的功能。
1）指令寄存器IR；用来保存当前正在执行的一条指令。
2）程序计数器PC：用来确定下一条指令的地址。
3）地址寄存器AR：用来保存当前CPU所访问的内存单元地址。
4）缓冲寄存器DR：a.作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。
b.补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。
c.单累加器结构的运算器中，还可兼作操作数寄存器。
5）通用寄存器AC：当运算器的算术逻辑运算单元ALU执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。
6）状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。
除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器和程序运行状态。
6.简述计算机的层次结构计算机系统由硬件系统和软件系统两部分所构成，而如果按照功能再细分，可分为七层，分别是数字逻辑层、微体系结构层、指令系统层、操作系统层、汇编语言层和高级语言层。
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一、精简指令和复杂指令集：RISC（精简指令集）特点：1、选取使用频率高的一些简单指令，指令条数少；2、指令长度固定，指令格式少，寻址方式种类少；3、只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。
CISC（复杂指令集）1、指令系统多大二三百条，使计算机的研制周期变长，难以保持正确性，不易调试维护，而且由于采用了大量使用频率低的复杂指令而试硬件资源浪费。
二、映射缓存知识：1、全相联映射：优点冲突概率小，cache的利用率高。
缺点：比较器难实现，需要一个访问速度很快代价高的相联存储器。
2、直接映射方式：优点：比较电路少m倍电路，所以硬件实现简单，cache 地址为主存地址的低几位，不需变换。
缺点：冲突概率高3、组相连映射：主存中的每一块可以被放置到cache 中唯一的一个组中的任意一个位置。
是全相联映射和组相连映射的折中。
三、仲裁优缺点：集中式仲裁：设置集中式的仲裁电路，它连接所有总线主设备并根据某种策略选中其中的1个总线主设备获得总线使用权。
优点：仲裁过程及总线设备接口简单。
缺点：仲裁电路出现故障，将导致整个系统瘫痪；扩展设备需要对仲裁电路进行大的修改，难度较大。
分布式仲裁：所有主设备均设置自己的仲裁电路。
当主设备发出请求时，各仲裁电路根据一定的策略，共同决定总线使用权。
优点：线路可靠性高，设备扩展灵活，设备接插比较随意。
缺点：确定总线主设备是否在正常工作，系统需要进行超时判断。
由于每个主设备需要在其接口设计仲裁电路，导致设计的复杂性加大。
四、流水线问题：1、资源相关：解决冲突的办法，一是第I4条指令停顿一拍后再启动，二是，增设一个存储器，将指令和数据分别放在两个存储器中。
2、数据相关：解决冲突的办法，流水CPU的运算器特意设置若干运算结果缓冲寄存器，暂时保留运算结果，以便后继指令直接使用，这称为“向前”或定向传送技术。
3、控制相关冲突是由指令转移指令引起的，为了减少转移指令对流水线性能的影响，采用延迟转移法和转移预测法。
计算机组成原理简答题
第一章概论1.试说明冯诺依曼计算机的基本特征，请画出其框图并简要说明每个部分的主要功能。
答：1、采用二进制代码形式表示信息。
2、采用存储程序工作方式。
3、计算机硬件系统由五大部件（存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备）组成运算器：完成算术和逻辑运算；存储器：存储指令和数据；控制器：负责全机操作；输入输出部件：信息的输入和输出。
2.存储程序控制方式：即事先编写程序，再由计算机把这些信息存储起来，然后连续地、快速地执行程序，从而完成各种运算过程。
3.计算机内部有哪两种信息流，它们之间有什么关系答：计算机内部有控制信息流和数据信息流。
控制信息流包括指令信息、状态信息、时序信息，这些信息的组合产生各类控制信号，对数据信息进行加工处理，并控制数据信息的流向，实现计算机的各项功能。
4.试举例说明计算机硬件和软件功能在逻辑上的等价性答：在计算机中，实际上有许多功能既可以直接由硬件实现，也可以在硬件支持下依靠软件实现，对用户而言，在功能上是等价的。
这种情况称为硬、软件在功能上的逻辑等价。
例如：硬件可以直接做乘法运算，也可以通过软件用相加和移位的方式实现乘法运算。
第二章计算机中的信息表示1.》2.试述浮点数规格化的目的和方法答：浮点的规格化是为了使浮点数尾数的最高数值位为有效数位。
当尾数用补码表示时，若符号位与小数点后的第一位不相等，则被定义为已规格化数，否则便是非规格化数。
通过规格化，可以保证运算数据的精度。
通常，采用向左规格化，即尾数每左移一位，阶码减1，直至规格化完成。
3.请简要说明什么是计算机系统硬件与软件之间的界面，其主要功能是什么答：从程序的编制与执行角度看，指令规定了计算机的操作类型及操作数地址，它们是产生各种控制信号的基础。
另外，从硬件设计角度看，在设计计算机的时候先要确定硬件能够直接执行哪些操作，表现为一组指令集合，称之为计算机的指令系统。
因此，指令系统体现了一台计算机的软、硬件界面。
4. 如果堆栈采用自底向上生成方式，对于下述两种情况，分别讨论压入和弹出时，应先后做哪些操作（1） 栈顶单元是已存数据的实单元（2） 栈顶单元是待存元素的空单元答：如果是实单元：压栈时先SP SP →-1,后存入数据；弹出时先取出数据，后SP SP →+1。
计算机组成原理（简答题）
计算机组成原理（简答题）计算机组成原理(简单题)第一章概论1、计算机的应用领域：科学计算、数据处理、实时控制、辅助设计、通信和娱乐。
2、计算机的基本功能：存储和处理外部信息，并将处理结果向外界输出。
3、数字计算机的硬件由：运算器、控制器、存储器、输入单元和输出单元。
4、软件可以分成系统软件和应用软件。
其中系统软件包括：操作系统、诊断程序、编译程序、解释程序、汇编程序和网络通信程序。
5、计算机系统按层次进行划分，可以分成，硬件系统、系统软件和应用软件三部分。
6、计算机程序设计语言可以分成：高级语言、汇编语言和机器语言。
第二章数据编码和数据运算1、什么是定点数？它有哪些类型？答：定点数是指小数点位置固定的数据。
定点数的类型有定点整数和定点小数。
2、什么是规格化的浮点数？为什么要对浮点数进行规格化？答：规格化的浮点数是指规定尾数部分用纯小数来表示，而且尾数的绝对值应大于或等于1/R并小于等于1。
在科学计数法中，一个浮点数在计算机中的编码不唯一，这样就给编码带来了很大的麻烦，所有在计算机中要对浮点数进行规格化。
3、什么是逻辑运算？它有哪些类型？答：逻辑运算时指把数据作为一组位串进行按位的运算方式。
基本的逻辑运算有逻辑或运算、逻辑与运算和逻辑非运算。
4、计算机中是如何利用加法器电路进行减法运算的？答：在计算机中可以通过将控制信号M设置为1，利用加法器电路来进行减法运算。
第三章存储系统1、计算机的存储器可以分为哪些类型？答：计算机的存储器分成随机存储器和只读存储器。
2、宽字存储器有什么特点？答：宽字存储器是将存储器的位数扩展到多个字的宽度，访问存储器时可以同时对对个字进行访问，从而提高数据访问的吞吐量。
3、多体交叉存储器有什么特点？答：多体交叉存储器是由对个相互独立的存储体构成。
每个存储器是一个独立操作的单位，有自己的操作控制电路和存放地址的寄存器，可以分别进行数据读写操作，各个存储体的读写过程重叠进行。
4、什么是相联存储器？它有什么特点？答：相联存储器是一种按内容访问的存储器。
计算机组成原理简答题缩印版
计算机组成原理简答题缩印版1.硬连线控制器如何产生微命令？产生微命令的主要条件是哪些？答:1.硬连线控制器依靠组合逻辑电路产生微命令;组合逻辑电路的输入是产生微命令的条件，主要有：A、指令代码B、时序信号C、程序状态信息与标志位D、外部请求信号。
2.何谓中断方式？它主要应用在什么场合？请举二例。
答：A、中断方式指：CPU在接到随机产生的中断请求信号后，暂停原程序，转去执行相应的中断处理程序，以处理该随机事件，处理完毕后返回并继续执行原程序；B、谓存储总线？何谓I/O总线？各有何特点？答：（1）存储总线是连接CPU和主存储器之间的专用总线，速度高.（2）I/O总线是连接主机（CPU、M）与I/O设备之间的总线，可扩展性好。
2、在浮点数中，阶码的正负和尾数的正负各代表什么含意？对实际数值的正负与大小有何影响？答：（1）阶码为正，表示将尾数扩大（2）阶码为负，表示将尾数缩小（3）尾数的正负代表浮点数的正负4、在CPU中，哪些寄存器属于控制用的指令部件？它们各起什么作用？答：（1）程序计数器PC，提供取指地址，从而控制程序执行顺序。
（2）令，即以并行操作方式将两条或两条以上指令编译并执行。
超流水线（Superpipelining）技术是将一些流水线寄存器插入到流水线段中，好比将流水线再分道。
21.微程序：用来实现一条机器指令的多条微指令构成的序列称为一条微程序；22.主设备：在总线的数据传输的多个设备中，获得总线控制权的设备称为主设备；23.中断嵌套：多级中断系统中，cpu在处理一个中断的过程中又去响应另一个中断请求；24.高速缓存Cache用来存放什么内容设置它的主要目的是什么答：（1）用来存放当前活跃的数据与程存，可以减少cpu的I/O的负担；适合大批量得数据传输；18.指令周期：指令周期是执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成，是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间19.计算机硬件由哪些部分组成？答：中央处理器，存储器，输入输出设备组成；20.宽体存储器有什么特点？答：.宽体存储器将存储的位数扩到多个字的宽度，访问存储器时可以同时对多个字进行访问，从而提高数据的吞吐率。
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1.现代计算机系统如何进行多级划分？这种分级观点对计算机设计会产生什么影响？
可分为：微程序设计级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级和高级语言级。
用这种分级的观点来设计计算机，对了解计算机如何组成提供了一种好的结构和体制,对保证产生一个良好的系统结构是有很大帮助的。
2.在计算机中实现浮点加减法运算一般需要几个步骤？
分为如下5步：
（1）0操作数检查；（2）比较阶码大小并完成对阶
（3）尾数进行加或减运算；（4）结果规格化并进行舍入处理；（5）检查是否溢出。
3.计算机的主要工作特点是什么？
1）存储程序与自动控制 2）高速度与高精度 3）可靠性与可用性4）有记忆能力
4.举例说明计算机中的ALU通常可以提供的至少五种运算功能
运算器中的ALU通常至少可以提供算术加运算、算术减运算、逻辑或运算、逻辑与运算、逻辑异或运算5种功能。
运算器采用多累加器可以简化指令的执行步骤。
乘商寄存器的基本功能是在完成乘除运算时能自行左右移位。
5.为了提高计算机系统的输入输出能力可以在总线设计与实现中采用哪种方案
（1）提高总线时钟的频率，以便在单位时间内完成更多次数的数据传送；(2)增加数据总线的位数，以便在每次数据传送时传送更多数的数据；(3)采用成组数据传送（BURST 传送）方式，使得在一组数据传送的过程中，尽可能地把发送地址和传送数据在时间是重叠起来；(4)采用总线结构，使得多个数据同时通过不同的总线完成传送。
最终达到在单位时间内传送尽可能多的数据的目的，即提高了输出输入能力。
6.一条指令通常由哪些部分组成并简述各部分功能
一条指令由操作码和操作数地址码两部分组成
第一部分，是指令的操作码。
操作码用于指明本条指令的操作功能，计算机需要为每条指令分配一个确定的操作码。
第二部分，是指令的操作数地址，用于给出被操作的信息（指令或数据）的地址，包括参加运算的一或多个操作数所在的地址，运算结果的保存地址，程序的转移地址、被调用的子程序的入口地址等。
7.集中式总线采用哪三种方式，简述链式查询方式的优缺点
①菊花链式查询方式；②计数器定时查询方式；③独立请求方式。
优点：只用很少几根线就能按一定的优先次序实现总线控制，并且这种链式结构容易扩充设备。
缺点：对电路的故障敏感；查询的优先级固定。
8.举例说明计算机中常用的变址寻址，堆栈寻址方式，从形式地址到得到操作数的寻址处理过程
(1)变址寻址，形式地址为变址寄存器名（或编号）和变址偏移值，把变址寄存器中内容与变址偏移值相加得到操作数的地址，再读一次内存得到操作数。
(2)堆栈寻址，通常形式地址为将写入堆栈的、或接收堆栈读出内容的寄存器名（或编号），指令中不直接给出内存地址，用默认堆栈指针SP，修改SP操作。
9.简要说明硬布线控制器应由哪几个功能部件组成
指令部件、地址部件、时序部件、操作控制部件和中断控制部件组成
10.简述计算机控制器的主要功能
主要功能有：
(1)从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位置。
(2)对指令进行译码或测试，并产生相应的控制信号，以便启动规定的动作。
(3)算术逻辑运算操作，或一个输入/输出操作。
(4)指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动的方向。
11.中断方式的接口控制器功能有哪些
中断方式的接口控制器功能：（1）能向CPU发出中断请求信号；（2）能发出识别代码提供引导CPU在响应中断请求后转入相应服务程序的地址；（3）CPU要能够对中断请求进行允许或禁止的控制；（4）能使中断请求参加优先级排队。
12.以I/O设备的中断处理过程为例，说明一次程序中断的全过程
1）中断请求2）中断判优3）中断响应4）中断服务5）中断返回
(1)中断请求：中断源向CPU发出中断请求。
(2)中断响应：是中断处理开始的公操作，包括:
a.关中断,即CPU内部的中断屏蔽寄存器IM置位(IM=1)
b.中断现行程序并保护断点(PC及PSW的内容)
c.发中断响应信号INTA
(3)中断识别:确定应该处理哪一个中断，并调用其对应的中断服务程序。
中断源的识别方法有软件查询和中断向量法。
(4)中断服务：由中断服务程序完成，包括如下处理：
a.保护现场
b.执行中断服务程序
c.恢复现场。