计算机组成原理简答题

为什么用二进制？

答：容易用数据电路表示，数据运算和存储方式简单，是高效的数据表示方式。

运算器中有哪些寄存器？

答：寄存器是运算器中临时存放数据的的部件。运算器中有存储数据的寄存器，存放一些中间运算结果等。保存指令的寄存器、运算状态的寄存器，保存存储器地址的寄存器。

如何区分ASCII代码和汉字编码？

答：ASCII代码是7位的代码，在存储时可以在它前面增加一位形成8位的代码，增加的位用0表示是ASCII码，1表示是汉字编码。

为什么虚拟存储器中，页面的大小不能太小，也不能太大？

答：当页面小时，平均页内剩余空间较少，可节省存储空间，但页表增大，页面太小时不能充分利用访存的空间局部性提高命中率；当页面大时，可减少页表空间，但平均页内剩余空间较大，浪费较多存储空间，页面太大还使页面调入调出时间较长。

基址寻址方式和变址寻址方式有什么优点？

答：基址寻址方式用于程序定位，，可使程序装内存不同的位置运行，只要相应地改变基址寄存器的值。基址寻址还支持虚存管理，以实现段式虚拟存储器。

变址寻址方式适合于对一组数据进行访问，这时在访问了一个数据元素之后，只要改变变址寄存器的值，该指令就可形成另一个数据元素的地址。

中央处理器有哪些基本功能？有哪些基本部件构成？

答：基本功能

（1） 指令控制。即对程序运行的控制，保证指令序列的的执行结果的正确性。

（2） 操作控制。即指令内操作步骤的控制，控制操作步骤的实施。

（3） 数据运算。即对数据进行算术运行和逻辑运算。

（4） 异常处理和中断处理。如处理运算中的溢出等错误情况以及处理外部设备的服务请求等。

中央处理器主要由控制器和运算器两部分构成，此外在CPU中有多种寄存器，寄存器与运算之间传递信息的线路称为数据通路。

微指令编码有哪三种方式？微指令格式有哪几种？微程序控制有哪些特点？

答：微指令编码方式有三种：直接表示法、编码表示法、混合表示法。微指令的格式大体分成两类：水平型微指令和垂直型微指令。水平型微指令又分为三种：全水平型微指令、字段编码的水平型微指令、直接和编码相混合的水平型微指令。微程序的控制器具有规整性、可维护性和灵活性的优点，可实现复杂指令的操作控制，使得在计算机中可以较方便地增加和修改指令，甚至可以实现其他计算机的指令。

猝发传输方式：在一个总线周期内传输存储地

址连续的多个数据字的总线传输方式

四边沿协议： 全互锁的总线通信同步方式，就绪信号和应答信号在上升边沿和下降边沿都是触发边沿。

波特率： 码元传输率，每秒钟通过信道的码元数。

比特率： 信息位传输率，每秒钟通过信道的有效信息量。

位时间： 码元时间，即传输一位码元所需要的时间，波特率的倒数。

UAPT： 通用异步接收器/发送器，一种典型的集成电路异步串行接口电路。

主设备： 负责在总线上数据传输的设备，如中央控制器、DMA控制器等。

从设备： 总线上具有对地址线，控制信号线进行译码的功能和与主设备传输数据功能的设备。

总线事务： 总线操作的请求主方与响应方之间的一次通信。

总线协议： 总线通信同步方式规则，规定实现总线数传输的定时规则。

菊花链方式： 各申请总线的设备合用一条总线作为请求信号线，而总线控制设备的响应信号线则串接在各设备间。

独立请求方式：集中式总线裁决方式之一，每一个设备都有一个独立的总线请求信送到总线控制器，控制器也给各设备分别发送一个总线响应信号。

计数器定时查询方式：集中式总线裁决方式之一，设备要求使用总线时通过一条公用请求线发出，总线控制器按计数器的值对各设备进行查询。

系统总线： 处理器总线，连接处理器和方存是计算机系统的主干线。

数据帧： 串行数据传输的信格式，包括起始位、数据位、校验位、结束位和空闲位。

消息传输： 总线的信息传输方式之一，将总线需要传送的数据信息、地址信息和控制信息等组合成一个固定的数据结构以猝发方式进行传输。

CRT： 阴极射线管，显示器的一种。

LCD： 液晶显示器。

CCD： 电荷耦合器件，用于图像输入。

MIDI： 音乐器材数字化接口，规定电子乐器与计算机之间传递的方式。

分辩率： 衡量显示器显示清晰度的指标，以像素的个数为标志。

灰度级： 显示器所显示的像素点的亮度差别。

归零制： 一种磁盘信息记录方式，正脉冲表示1，负脉冲表示0，在记录下一个信息之前要恢复到零电流。

不归零制： 一种磁盘信息记录方式，磁头线圈上始终有电流，正向电流代表1，反向电流代表0.

调相制： 一种磁盘信息记录方式，在一个磁化元的中间位置，利用电流相位的变化进行写1或者写0.

调频制： 一种磁盘信息记录方式，写1电流的变化频率是写0电流频率的2倍。

RLL码： 游程长度受限码，将原始数据序列变换

成0、1游程长度受限制的代码。

寻道时间： 在磁盘中，将磁头定位到所要求的磁道上所需的时间。

温彻斯特技术：硬盘中采用的一种技术，将磁头、盘片和线圈电机组合在一个密封的盒内，避免产生磁头与介质的磨损，并且采用接触式启停。

气泡式喷墨打印机：一种非击打式打印设备，喷头通过电加热，使墨水在蒸气的作用下从喷头喷射到纸上。

绘图机： 计算机图形输出设备，主要用于工程图纸的输出。

数字化仪： 一种二维坐标输入系统，主要用于输入工程图，包括一个游标和一个图形板。

触摸屏： 一种具有触摸式输入功能显示屏式者附加在显示屏上的输入设备，用于输入屏幕位置信息，通常与屏幕菜单配合使用。

扫描仪： 一种图像输入设备，主要用与各类计算机静态图象的输入。

音频识别： 一个对于音频信息提练和压缩的过程，如将语音信号转化成文字信息以便于计算机的存储和处理。

音频合成： 使计算机能够朗读文本或者演奏出音乐的过程，如将文字信息转化成语音信息，或者将MIDI数据文件转经成音乐信号。

音效处理： 改进音频设备输出效果的过程，分为三种类型：混响和延时处理；声音的回放效果；环绕声的处理。

CD-ROM： 计算机中只读型光盘的主要标准。

WORM： 写一次读多次型光盘，可由用户一次性写放信息，写入后可以反复读取。

CD-R： 可写光盘，WORM型光盘的标准。

EFM码： 通道码，CD-ROM中的一个14位的代码，表示8位的数据。

磁光盘： 一种可擦写光盘，在激光的作用下将信息以磁化形式记录在光盘上。

统一编址： 一种外围设备的寻址方式，将输入输出设备中的控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器和内存单元一样看待，将它们和内存单元联合在一起编排地址。

单独编址： 一种外围设备的寻址方式，采用专门的控制信号进行输入输出操作，内存的地址空间和输入输出设备的地址空间是分开的。

单级中断： 简单的处理中断方法，在处亘个中断时不响应另一个中断的请求，所以是单重中断。与多级中断对应，各和中断的优先级一样。

多级中断： 处理多重中断的方法，采用按优先级的方法，在处理某级中断时，与它同级的中断或比它低级的中断请求不能中断它的处理，而比它优先级高的中断请求则能中断它的处理。

中断屏蔽： 在处理中断时阻止其他中断。

DMA： 直接存储器访问，一种高速输出方法。

现场保护： 保存CPU的工作信息，如各寄存器的值。

中断向量： 由发出中断请求的设备通过输入输出总线主动向CPU发出一个识别代码。

自陷： 由CPU的某种内部因素引起的内部中断。

软件中断： 由自陷指令引起的中断。

通道命令： 通道控制自己的指令，可完成输入输出操作。



















1. 8位无符号整数和8位定点原码整数的表示范围分别是多少？
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？
3. SRAM依靠什么存储信息？DRAM依靠什么存储信息？何为存“0”？何为存“1”？
4、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。
5. 存储器芯片中采用地址复用技术有什么优点？
6. 在“Cache－主存－辅存”三级存储体系中，“Cache－主存”结构与“主存－辅存”结构的引入各为了解决什么问题？
7. 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？
8. 微程序控制器如何产生微指令？微指令、微程序与机器指令之间的对应关系如何？
9. 总线接口的分类方法有哪几类？请分别按这几种方法说明接口的分类。
10. 何谓存储总线？何谓I/O总线？各有何特点？
11. 何谓同步传送方式？何谓异步传送方式？
12. 计算机系统中异步控制方式的三个主要特点是什么？
13. 在字符显示器中，何时访问一次字符发生器？其地址码如何形成？
14. 请说明常见的中断处理程序入口产生方法。
15. 以DMA方式实现传送，大致可分为哪几个阶段？
16. 请比较说明中断方式与DMA方式的异同（产生方式、处理方式、应用场合等方面）。
答案：
1.① 8位无符号整数的范围：0－255.
② 8位定点原码整数的范围：-127－127.
2.
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。
3.
① SRAM依靠双稳态电路（内部交叉反馈）存储信息，其中一种稳态为0，另一种稳态则为1.
② DRAM依靠电容暂存电荷存储信息，充电至高电平为1，放电至低电平为0.
4.
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。
5.
要增加一存储器芯片的容量时，其所需的地址线也要随之增加，如果采用地址复用技术，将把地址

分批送入芯片。这样可以保证不增加芯片的地址引脚，从而保证芯片的外部封装不变。
6.
① “Cache－主存”结构的引入是为了解决主存与CPU速度不匹配的问题。
② “主存－辅存”结构的引入是为了解决主存储器容量不足的问题。
7.
① 程序计数器PC，提供取指地址，从而控制程序执行顺序。
② 指令寄存器IR，存放现行指令，作为产生各种微操作命令的基本逻辑依据。
③ 状态寄存器SR，记录程序运行结果的某些特征标志，或用来设置程序运行方式与优先级。参与形成某些微操作命令。
8.
① 微程序控制器是从控制存储器中读取微指令，从而产生微指令。
② 一条微指令包含的微指令控制实现一步（一个时钟周期）操作，若干条微指令组成的一段微程序解释执行一条机器指令，整个微程序实现指令系统功能。
9.
① 按数据传送的格式分为：串行接口、并行接口。
② 按时序控制方式分为：中断接口、DMA接口、程序查询方式接口。
10.
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。
11.
① 同步方式：数据传送由一个统一的时序信号同步定时（或：从同一个公共的时钟信号中获得定时信号）。有固定的时钟周期、总线周期划分。
② 异步方式：数据传送用应答方式实现，没有时钟周期划分；总线周期根据实际需要而定，需长则长、能短则短。
12.
系统中没有统一的时钟，各部件有自己的时钟信号，各个微操作的进行是采用应答方式工作。
13.
① 每当点（列）计数器一个计数循环后，就访问一次缓冲存储器，紧跟着访问一次字符发生器。
② 由缓冲存储器读出的字符代码作为高位地址，线（行）计数器的计数值作为低位地址。
14.
现在普遍采用向量中断方式：将各中断处理程序入口地址组织在中断向量表中，存在主存中的一段特定区域；获得批准的中断源向CPU送入一个编码（如中断类型码），CPU将它变换为一个向量地址；据此访问中断向量表，从中读取处理程序入口地址。
15.
① DMA传送前的预置阶段（DMA初始化）
② 数据传送阶段（DMA传送）
③ 传送后的结束处理
16.
① 相同点：二者都由随机请求引起。
② 不同点：中断方式通过执行处理程序进行处理，DMA方式直接依靠硬件实现数据直传。中断方式可处理复杂事件、控制中低速I/O操作，DMA方式适于简单的、高速的数据批量传送。









1.

冯.诺依曼计算机的基本特点是什么？
冯.诺依曼计算机采用了存储程序的方案，其基本特点如下：
计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成；
采用存储程序的方式，程序和数据放在同一个存储器中，指令和数据一样可以送到运算器中运算；
数据以二进制码表示；
指令由操作码和地址码组成；
指令在存储器中按执行顺序存放；
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

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2.简述执行一条直接寻址指令的过程
直接寻址指令LD A,(n)的取指过程
1. 把程序计数器PC中的地址码送到地址寄存器AR中，PC自动加1
2. 地址寄存器中的地址码经地址总线AB送到主存储器，经地址译码器选中相应单元 3. 控制器发出读操作命令
4. 将选中的存储器单元中的指令操作码读出，经数据总线DB存入数据寄存器DR
5. 经CPU内部总线将DR中的指令操作码送到指令寄存器DR，再送到指令译码器ID中进行译码
6. 译码后产生控制信号，经PLA分解成时间序列的微操作命令，用以控制执行这个指令所涉及的计算机中的有关部件
7. 转入指令的执行阶段
直接寻址指令LD A,(n)的执行过程
1. 把程序计数器PC中的地址码送到地址寄存器AR中，PC自动加1
2. 地址寄存器中的地址码经地址总线AB送到主存储器，经地址译码器选中相应单元
3. 控制器发出读操作命令
4. 将选中的存储器单元中的地址码读出，经数据总线DB存入地址寄存器AR
5. 地址寄存器中的地址码经地址总线AB送到主存储器，经地址译码器选中相应单元
6. 控制器发出读操作命令
7. 将选中的存储器单元中的指令操作数读出，经数据总线DB存入数据寄存器DR
8. 经CPU内部总线将DR中的操作数送到运算器的I1端口，与累加器中原有的数相加，结果送存回累加器
9. 转入下一条指令

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3.操作数的寻址方式有哪些？
立即寻址(立即操作数) ：指令中直接给出了操作数
直接寻址：指令中给出操作数地址
间接寻址(间址) ：指令中给出的地址码所对应的存储单元存放的是操作数的地址码
寄存器直接寻址：指令中给出存放操作数的寄存器名
寄存器间接寻址：指令中给出的寄存器中的地址单元是一个存放操作数的地址码
变址寻址：操作数的地址由变址寄存器的内容和指令的地址码相加得到
基址寻址: 操作数的地址由基址寄存器的内容和指令的地址码相加得到
基址变址寻址：操作数的地址由基址寄存器的内容、变址寄存器的内容和指令的地址码相加得到
相对寻址: 把

程序计数器的内容加上指令格式中的形式地址D形成操作数的有效地址
堆栈寻址：对堆栈的操作有数据压入PUSH和弹出POP两种，原则是先进后出
段寻址：将16位段寄存器中的地址码左移4位与16位的地址码相加得到20位的实际地址。

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4.存储器的层次结构是什么？
现代的计算机的存储系统构成cache-主存-辅存三级存储层次
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5.DRAM为什么要刷新？
静态随机存储器有两个稳定状态表示1信息和0信息。只要不断开电源，这种稳定状态会保持不变，直到写入新信息。
动态随机存储器是靠MOS电路中的电容存储电荷来表示、维持1信息和0信息。使用时需不断给电容充电才能使信息保持。线路集成度比SRAM高而成本低，是计算机主存RAM的主角。
DRAM存储元是通过栅极电容存储电荷来暂存信息。由于存储的信息电荷终究是有泄漏的，电荷数又不能像SRAM存储元那样由电源经负载管来补充，时间一长，信息就会丢失。为此必须设法由外界按一定规律给栅极充电，按需要补给栅极电容的信息电荷，此过程叫“刷新”。

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6.什么是输入输出系统？输入输出设备端口地址的编码方式有哪些？
输入输出系统包括外部设备（输入输出设备和辅助存储器）及其与主机（CPU和主存储器）之间的控制部件。 后者称之为设备控制器，有时也称为设备适配器或接口，其作用是控制并实现主机与外部设备之间的数据传送。
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7.I/O设备数据传送控制方式有哪几种？简述中断方式的原理。
程序直接控制方式
程序中断传送方式
直接存储器存取(DMA)方式
I/O通道控制方式
外围处理机方式
程序中断传送(program interrupt control)方式
在程序中安排一条指令，发出START信号启动外围设备，然后机器继续执行程序。当外围设备完成数据传送的准备后，便向CPU发“中断请求”信号。CPU接到请求后若可以停止正在运行的程序，则在一条指令执行完后，转去执行中断服务程序，完成传送数据工作。传送完毕后仍返回原来的程序。

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8.DMA的工作方式有哪几种？各自的特点是什么？
CPU暂停方式：主机响应DMA请求后，让出存储总线，直到一组数据传送完毕后，DMA控制器才把总线控制权还给CPU。
CPU周期窃取方式：DMA控制器与主存之间传送一个数据，占用一个CPU周期，即CPU暂停工作一个周期，然后继续

执行程序。
直接访问存储器工作方式：这是标准的DMA工作方式，如传送数据时CPU正好不占用存储总线，则对CPU不产生任何影响。

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9.通道的功能有哪些？通道可分成几类？
(1) 根据CPU要求选择某一指定外设与系统相连，向该外设发出操作命令，并进行初始化
(2) 指出外设读/写信息的位置以及与外设交换信息的主存缓冲区地址
(3) 控制外设与主存之间的数据交换
(4) 指定数据传送结束时的操作内容，并检查外设的状态
字节多路通道
选择通道
数组多路通道

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10.简述CPU的基本功能，CPU有哪些部分组成？
(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的部件，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定时。
(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，是CPU的根本任务
1. 运算器
2. 控制器
3. Cache(指令cache和数据cache)

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11.什么是磁记录方式？磁记录方式有哪几种？磁性存储的基本原理是什么？
磁记录方式是一种编码方式，指的是按照某种规律将一连串二进制数字信息变换成存储介质磁层的相应磁化翻转形式，并经读写控制电路实现这种转换规律。
磁记录方式可分成：
归零制(RZ)
不归零制(NRZ)
见1就翻的不归零制(NRZ1)
调相制(PM)
调频制(FM)
改进调频制(MFM)
磁表面存储器通过磁头和记录介质的相对运动完成写入和读出。

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12.光盘可分成几类？记录原理有几种？
（1）只读型光盘（CD-ROM）
（2）只写一次型光盘（WORM）
（3）可擦写型光盘
记录原理有形变、相变和M-O存储等。

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13.信息的传送方式有哪几种？各自的特点是什么？
计算机系统中，传输信息采用三种方式：串行传送、并行传送和分时传送。
当信息以串行方式传送时，只有一条传输线，且采用脉冲传送。在串行传送时，按顺序来传送表示一个数码的所有二进制位的脉冲信号，每次一位，通常以第一个脉冲信号表示数码的最低有效位，最后一个脉冲信号表示数码的最高有效位。
串行传送的优点只需要一条传输线，成本比较低廉。
用并行方式传送二进制信息时，对每个数据位都需要单独一条传输线。
并行传送一般采用电位传

送。
分时传送的概念之一是总线复用方式：某个传输线上既传送地址信息，又传送数据信息。
分时传送的另一个概念是共享总线的部件分时使用总线

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14.总线由哪几部分组成？
（1）传输线
（2）接口逻辑
（3）总线控制器

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15.集中式总线仲裁有哪几种方式？哪种方式对电路故障最敏感，哪种方式速度最快？
就集中式总线仲裁方式而言，有3种常见的方式：链式查询方式、计数器定时查询方式、独立请求方式，其中链式查询方式对电路故障最敏感，独立请求方式速度最快。