计算机组成原理简单题

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。

7.输入设备同CPU交换数据的过程1）CPU把一个地址值放在地址总线上，这一步将选择某一输入设备；2）CPU等候输入设备的数据成为有效；3）CPU从数据总线读入数据，并放在一个相应的寄存器中。

8.一个较完整的指令系统包括哪几类指令？数据传送指令、算术指令、逻辑指令、串处理指令、控制转移指令、处理机控制指令。

9.DRAM存储器采用何种方式刷新？有哪几种常用的刷新方式？DRAM采用读出方式进行刷新。

因为读出过程中恢复了存储单元的MOS栅极电容电荷，并保持原单元的内容，所以读出过程就是再生过程。

常用的刷新方式有三种：集中式、分散式和异步式。

10.列举6中操作数寻址方式1）直接寻址2）寄存器寻址3）立即数寻址4）相对寻址5）变址寻址6）基址寻址11.系列机在一个厂家内生产的具有相同的体系结构，但具有不同的组成和实现一系列型号不同的机器。

12.摩尔定律当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

13.硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的？试举例说明。

硬件和软件在逻辑功能上是等效的。

在原理上，用软件实现的功能完全可以用硬件或固件（微程序解释）来完成。

用硬件实现的功能也可以用软件来进行模拟完成，只是在反应速度、价格、实现的难易程度上，这两者是不同的。

例如，存储在光盘上的图像解压，有硬件和软件解压两种方式，软件解压方式灵活，成本低，但是解压速度慢，效果不好；硬件解压方式速度快，图像效果好，但是用户成本高。

所以，两者在物理意义上是不等效的。

14.计算机系统中提高并行性的技术途径有哪三种？简述其基本思想1）时间重叠：多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转而赢得速度。

2）资源重复：通过重复设置资源，尤其是硬件资源，大幅度提高计算机系统的性能。

3）资源共享：这是以一种软件方法，它使多个任务按一定时间顺序轮流使用同一套硬件设备。

15.简述多处理机中产生Cache一致性问题的原因Cache的引进对I/O操作产生了一致性问题，因为Cache中的内容可能与I/O子系统输入输出形成的存储器对应部分的内容不同对共享数据，不同处理器的Cahce都保存有对应存储单元的内容，因而在操作中就可能产生数据的不一致16.可以从哪三方面改进Cache的性能？1）降低失效率2）减少失效开销3）减少Cache命中时间17.冯*诺伊曼型计算机的基本特点是什么？-采用二进制形式表示数据和指令。

指令由操作码和地址码组成。

-将程序和数据存放在存储器中，使计算机在工作时从存储器取出指令加以执行，自动完成计算任务。

这就是“存储程序”和“程序控制”（简称存储程序控制）的概念。

-指令的执行是顺序的，即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移指令实现。

-计算机由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成，并规定了5部分的基本功能。

-冯*诺伊曼型计算机的基本特点也可以用“存储程序”和“程序控制”来高度概括。

18.计算机硬件有哪些部分，各部件的作用是什么？计算机的硬件系统由有形的电子器件等构成，它包括运算器、存储器、控制器、输入输出设备和总线系统组成。

而总线又分为数据总线、地址总线和控制总线，其结构有单总线、双总线和多总线结构。

存储器是用来存放数据和程序的部件；运算器是对信息进行运算处理的部件；控制器是整个计算机的控制核心。

它的主要功能是读取指令、翻译指令代码、并向计算机各部分发送控制信号，以便执行指令；输入设备能将数据和程序变换成计算机内部所能识别和接受的信息方式，并顺序地把它们送入存储器，；输出设备将计算机处理的结果以人们能接受的或其他机器能接受的形式送出。

19.什么是总线？以总线组成计算机有哪几种组成结构？总线就是计算机中用于传送信息的公共通道，是为多个部件服务的一组信息传送连接线。

按照总线的连接方式，计算机组成结构可分为单总线结构、双总线结构和多总线结构等。

20.什么是硬件、软件和固件？硬件是指构成计算机的所有实体部件的集合，通常这些部件由电路、机械等物理部件组成。

软件是指计算机工作的程序和程序运行时所需要的数据，以及与这些程序和数据有关的文字说明和图表资料，其中文字说明和图标资料又称文档。

固件是一种介于软硬件之间的实体，功能上类似软件，但形态上又是硬件。

微程序是计算机软硬件结合的重要形式。

21.软硬件逻辑等价含义任何一个由软件所完成的操作也可以由硬件来实现。

任何一条由硬件所执行的指令也能用软件来完成在物理意义上软件和硬件是不等价的。

22.解释如下概念：ALU：算术逻辑运算单元，是运算器的核心组成，功能是完成算术和逻辑运算。

CPU：中央处理单元，包括运算器和控制器，是计算机的信息处理的中心部件。

存储器和控制器在信息处理操作中起到主要作用，是计算机硬件的主体部分，通常被称为“主机”。

字长：决定了计算机的运算精度、指令字长度、存储单元长度等。

23.常用的计算机性能指标有哪些？-主频很大程度上决定了计算机的运行速度-字长决定了计算机的运算精度、指令字长度、存储单元长度等-运算速度衡量计算机速度-存储容量-可靠性-可用性-可维护性-兼容性24.运算器由哪几部分组成？-能实现算术和逻辑运算功能的部件ALU-存放待加工的信息或加工后的结果信息的通用寄存器-按操作要求控制数据输入的部件：多路开关或数据锁存器-按操作要求控制数据输出的部件：输出移位和多路开关-计算器与其他部件进行信息传送的总线以及总线接收器与发送器；总线接收器与发送器通常是由三态门构成的。

25.说明存储周期和存取时间的区别存储周期是指主存进行一次完整的读写操作所需的全部时间，即连续访问两次存储器操作之间所需要的最短时间。

存取时间是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。

存储周期一定大于存取时间。

26.指令长度和机器字长有什么关系？两者之间没有固定关系。

指令长度可以等于机器字长，也可以大于或小于机器字长。

通常，把指令长度等于机器子长的指令称为单字长指令；指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令；指令长度等于两个机器字长的叫双字长指令。

27.比较单总线、双总线和多总线结构的性能特点在单总线结构中，要求连接到总线上的逻辑部件必须高速运行，以便在某些设备需要使用总线时，能够迅速获得总线控制权；而当不再使用总线时，能迅速放弃总线控制权，否则由于一条总线由多种功能部件共用，可能导致很大的时间延迟。

在双总线结构中，存在2种总线，存储总线，用于CPU与主存储器的信息交换；I/O总线，用于外设与主机的信息交换。

在双总线结构的基础上，为了使高速外设(如磁盘机)能够高速地与主存储器进行数据交换，在高速外设和主存储器之间可以增设直接存储器访问(DMA)方式的高速I/O总线，从而形成多总线结构。

28.接口电路在系统结构中的作用是什么？外设接口(I/O接口)是主机和外设(控制器)之间的实体部件，是实现主机与外设之间信息交换所必不可少的硬件支持。

29.接口电路的功能-数据的暂存和缓冲-保存设备的工作状态-信息交换方式的控制-通信联络控制-外设的识别-数据格式的变换控制。