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。
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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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计算机组成原理简答题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、主要应用于处理复杂随机事件、控制中低速I/O；C、例：打印机控制，故障处理。
3.在DMA方式预处理（初始化）阶段，CPU通过程序送出哪些信息？答：向DMA控制器及I/O接口（分离模式或集成模式均可）分别送出如下信息：A、测试设备状态，预置DMA控制器工作方式；B、主存缓冲区首址，交换量，传送方向；C、设备寻址信息，启动读/写。
4.总线的分类方法主要有哪几种？请分别按这几种法说明总线的分类。
答:A、按传送格式分为：串行总线、并行总线；B、按时序控制方式分为：同步总线（含同步扩展总线），异步总线；C、按功能分为：系统总线，CPU内部总线、各种局部总线。
5.（不算CPU中的寄存器级）存储系统一般由哪三级组成？请分别简述各层存储器的作用（存放什么内容）及对速度、容量的要求。
答：A、主存：存放需要CPU运行的程序和数据，速度较快，容量较大;B、Cache：存放当前访问频繁的内容，即主存某些页的内容复制。
速度最快，容量较小；C、外存：存放需联机保存但暂不执行的程序和数据。
容量很大而速度较慢。
6.中断接口一般包含哪些基本组成？简要说明它们的作用。
答：A、地址译码。
选取接口中有关寄存器，也就是选择了I/O设备；B、命令字/状态字寄存器。
供CPU 输出控制命令，调回接口与设备的状态信息；C、数据缓存。
提供数据缓冲，实现速度匹配；D、控制逻辑。
如中断控制逻辑、与设备特性相关的控制逻辑等。
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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。
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⏹1-1：机器语言、汇编语言、高级语言有何区别？答：机器语言由代码0、1组成，是机器能直接识别的一种语言。
汇编语言是面向机器的语言，它用一些特殊的符号表示指令。
高级语言是面向用户的语言，它是一种接近于人们使用习惯的语言，直观，通用，与具体机器无关。
⏹1-2：什么是硬件?什么是软件?两者谁更重要? 为什么？答：硬件是计算机系统的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件及各类光、电、机设备的实物组成，包括主机和外部设备等。
软件是指用来充分发挥硬件功能，提高机器工作效率，便于人们使用机器，指挥整个计算机系统工作的程序集合，是无形的。
硬件和软件是不可分割的统一体，前者是后者的物质基础，后者是前者的“灵魂"，它们相辅相成，互相促进。
⏹1-3：什么是计算机系统?说明计算机系统的层次结构。
答：计算机系统包括硬件和软件。
计算机系统通常有六个层次，由下至上可排序为：第一级微程序机器级，微指令由硬件直接执行；第二级传统机器级，用微程序解释机器指令；第三级操作系统级，一般用机器语言程序解释作业控制语句；第四级汇编语言机器级，这一级由汇编程序支持和执行；第五级高级语言机器级，采用高级语言，由各种高级语言编译程序支持和执行。
第六级应用语言机器级，采用各种面向问题的应用语言。
⏹2-3：简述算术移位和逻辑移位的区别，举例说明。
答：有符号数的移位称为算术移位，无符号数的移位称为逻辑移位。
逻辑移位的规则是：逻辑左移时，高位移出，低位添0；逻辑右移时，低位移出，高位添0。
例如，寄存器内容为01010011，逻辑左移为1010011，逻辑右移为00101001（最低位“1”移丢）。
又如寄存器内容为10110010，逻辑右移为01011001。
若将其视为补码，算术右移为11011001。
显然，两种移位的结果是不同的。
⏹2-16：要求设计组内先行进位，组间完全先行进位的32位ALU。
问：需要多少SN74181芯片？需要SN74182芯片多少片？试画出电路连接示意图。
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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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.简述计算机系统
计算机系统是由硬件、软件组成的多级层次结构。
计算机硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。
传统上将运算器和控制器称为ＣＰＵ，而将ＣＰＵ和存储器称为主机。
计算机软件是计算机系统结构的重要组成部分，也是计算机不同于一般电子设备的本质所在。
计算机软件一般分为系统程序和应用程序两大类。
系统程序用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能和用途，它包括：()各种服务程序，()语言类程序，()操作系统，()数据库管理系统。
应用程序是针对某一应用课题领域开发的软件。
.冯·诺依曼型计算机设计思想、主要特点。
计算机由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备五部分组成。
数据以二进制码表示。
采用存储程序的方式，程序和数据放在同一个存储器中并按地址顺序执行。
机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。
已知和，用变形补码计算，同时指出运算结
果是否溢出。
()
()
解：() [ｘ]补＝,[ｙ]补＝
[ｘ]补
＋[ｙ]补
两个符号位出现“”,表示无溢出
[]补,
() [ｘ]补＝,[ｙ]补＝
[ｘ]补
＋[ｙ]补
两个符号位出现“”,表示有正溢出。
.已知和，用变形补码计算，同时指出运算结果是否溢出。
(）(）
（）[ｘ]补＝,[ｙ]补＝, [ｙ]补＝
[ｘ]补
＋[ｙ]补
两个符号位出现“”,表示有正溢出。
（）[ｘ]补＝,[ｙ]补＝, [ｙ]补＝
[ｘ]补
＋[ｙ]补
两个符号位出现“”,表示无溢出
[]补,
. 简要说明存储器层次结构、采用层次结构的目的，说明每一层次的存储器所用的存储介质的特性。
计算机存储系统中，一般分为高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器三个层次。
采用层次模型的目标是为了解决对存储器要求容量大，速度快，成本低三者之间的矛盾，即在合理的成本范围内，通过对各级存储器的容量配置，达到可接受的性能。
高速缓冲存储器：即，它一般用的是，其特点是速度快、价格高。
主存储器：一般是，其速度相对快，价格居中。
辅助存储器：一般是硬盘，可以断电后保存数据，容量大，但速度慢。
. 比较和的主要特性，用其组成系统时，从设计和使用角度看两
者有何区别。
()和的主要性能
区别
特性静态存储器动态存储器
存储信息触发器电容
破坏性读出非是
需要刷新不要需要
送行列地址同时送分两次送
运行速度快慢
集成度低高
发热量大小
存储成本高低
()器件的特点是速度快、不用刷新，但集成度不高，价格贵。
它一般用于做高速缓存。
器件的特点是相对廉价和大容量，但须定时刷新。
它一般用于做主存储器。
. 一个具有位地址和位字长的存储器，问：
.该存储器能够存储多少字节的信息?
.如果存储器由位的芯片组成，需要多少片?
.需要多少位作芯片选择?
.存储单元数为＝,
故能存储个字节的信息。
所需芯片数为( )()＝片
(地址线位），(地址线位）
片位组成位，地址总线的低位可以直接连到芯片的管脚
组位组成位，地址总线的高两位(，)需要通过：线译码器进行芯片选择
. 设有一个具有位地址和位字长的存储器，问：
（）该存储器能够存储多少个字节的信息?
（）如果存储器由位的芯片组成，需要。