第三章计算机硬件工作原理知识点

1、第三章 计算机硬件工作原理知识点1. cpu 的组成： P49运算器和控制器 （寄存器组、 cache）2. cpu 的功能： P48 操作控制、指令控制、时间控制、数据加工3. 指令系统是： P52 是一台计算机所能执行的全部指令的集合4. 时序控制方式有几种，简述之： P62 同步控制方式：各项操作与统一的时序信号同步。基本特征：将操作 时间划分为许多时钟周期， 周期长度固定， 每个时钟周期完成一步操 作。异步控制方式： 是指各项操作按其需要选择不同的时间， 不受统一的 时钟周期的约束， 各操作之间的衔接与各位件之间的信息交换采取应 答方式。基本特征：在异步控制所涉及的范围内，没有统一的时

2、钟周 期划分和同步定时脉冲，但存在着申请、响应、询问、回答一类的应 答关系。联合控制方式： 同步控制和异步控制相结合的方式。 在功能部件内部 采用同步方式或以同步方式为主的控制方式， 在功能部件之间采用异 步方式。5. 指令周期是： P61 是指从取指令、分析取数到执行完该指令所需的全部时间。6. 微程序控制是： P64 第一是将控制器所需要的微命令以代码形式编成微指令， 存入一个用ROM构成的控制存储器中。当机器运行时，一条又一条地读出这些 微指令，从而产生全机所需要的各种操作控制信号， 使相应部件执行 所规定的操作。这一思想的关键是将存储逻辑引入了CPU。第二 是将各种机器指令的操作分解成

3、若干微操作序列。 每条微指令包含的 微命令控制实现一步操作。这一思想将程序技术引入CPU的构成 级。7. 简述存储器的几种分类： P67 按存储器在计算机系统中的作用分类 : 高速缓冲存储器、主存储器、 辅助存储器按存取方式分类：随机存取存储器、只读存储器、顺序存取存储器、 直接存取存储器按存储介质分类：磁芯存储器、半导体存储器、磁表面存储器、光存按信息的可保存性分类：易失性和非易失性8. 存储器的三层存储体系是指： P69Cache 主存、辅存9. 主存的主要性能指标有：P 69容量、存取速度、主存带宽、存储器的可靠性补充：什么是基本记忆单元？ P 70计算机中通常把寻址单位叫存储单元。 一

4、个存储单元可以存放一个数 据字或者一个字节。一个存储单元由若干个基本的记忆单元 （存储元） 组成，一个记忆单元（存储元）存放一位二进制数。10. 简述主存分为哪两类，这两类又分别如何分类 :P72RAM （随机存储器）、ROM （只读存储器）RAM分为SRAM （静态随机存储器）、DRAM （动态MOS随 机存储器）ROM分为掩模型ROM、可编程只读存储器（PROM） 、可改写 可编程只读存储器（EPROM）、电擦除可编程只读存储器（E ； PROM）11.SRAM和DRAI分别靠什么来存贮信息：SRAM利用双稳态触发器来存储信息DRAM利用MOS管栅极 电容来存储信息 它们的区别：静态存储器

5、（SRAM：读写速度快，生产成本高，多用于容量较小的 高速缓冲存储器。动态存储器（DRA：读写速度较慢，集成度高，生产成本低，多用 于容量较大的主存储器。静态和动态存储器芯片特性比较SRAMDRAM存储信息触发器电容破坏性读出非是需要刷新不要需要运行速度快慢存储成本高低动态存储器的定期刷新：在不进行读写操作时， DRAM存储器的各单 元处于断电状态，由于漏电的存在，保存在电容 CS 上的电荷会慢慢 地漏掉，为此必须定时予以补充，称为刷新操作12. 如果用 4K*4bit 的芯片组成 16K*8bit 的存储器，简述如何组织芯 片： P73要使用16K*8bit / 4K*4bit =8片芯片采

6、用字位扩展方式，13. 上题中的存储器，需要多少根地址线，多少根数据线，地址寄存 器有多少位，数据寄存器有多少位？地址线为14根，数据线为8根。地址寄存器是14位，数据寄存器有8位。14. 高速缓冲存储器是： P81 在计算机存储系统的层次结构中， 是介于中央处理器和主存储器之间 的高速小容量的一级存储器。由静态存储芯片（SRAM）组成，15：高速缓冲存储器的功能： P81用来存放那些近期需要运行的指令和数据，目的是为了提高CPU对 存储器的访问速度。16：简述高速缓冲存储器的工作原理（可图解辅助） ：Cache的工作原理是基于程序访问的局部性（通俗说就是把经常用到 的数据放在一个高速的 ca

7、che 里面）根据程序的局部性原理，可以在主存和CPU!用寄存器之间设置一个 高速的容量相对较小的存储器， 把正在执行的指令地址附近的一部分 指令或数据从主存调入这个存储器， 供CPU在一段时间内使用。这对 提高程序的运行速度有很大的作用。这个介于主存和CPU之间的高速 小容量存储器称作高速缓冲存储器 （Cache） 。系统正是依据此原理， 不断地将与当前指令集相关联的一个不太大的 后继指令集从内存读到Cache,然后再与CPU高速传送，从而达到速 度匹配。图231 Cache组成与工侑険理（了解即可）17. 简述高速缓冲存储器的两种替换策略：P84先进先出算法（FIFO）:按调入Cache的

8、先后决定淘汰的顺序, 即在需要更新时，将最先进入 Cache的块作为被替换的块。近期最少使用算法（LRU）:是把CPU近期最大少使用的块作为 被替换的块。18. 虚拟存储器是：P85是由主存储器和联机工作的辅助存储器 （通常为磁盘存储器）共同 组成。将主存或辅存的地址空间统一编址，形成一个庞大的存储空间。19. 磁盘阵列是：P87RAID，即为独立磁盘冗余阵列，或简称磁盘阵列。是一种把多块 独立的硬盘（物理硬盘）按不同方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑 硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据冗余的技术。20. 简述RAID级别的分类有哪几种：RAID技术针对不同的应用需求而使用不同的

9、技术类别，这些类别被 称为RAID级别，每一种级别代表一种技术。有RAID0 RAID1 RAID0+1RAID2 RAID3、RAID4 RAID5 RAID621. 简述前三种RAID级别的区别：RAID0无冗余无校验的磁盘阵列。RAID0的缺点是不提供数据冗余， 因此一旦用户数据损坏，损坏的数据将无法得到恢复。特别适用于对 性能要求较高，而对数据 安全不太在乎的领域，如图形工作站等。RAID1:镜像磁盘阵列。它的宗旨是最大限度的保证用户数据的可用 性和可修复性。RAID 1的操作方式是把用户写入硬盘的数据百分之百地自动复制到另外一个硬盘上。所有 RAID级别中，RAID 1提供 最高的数

10、据安全保障。RAID0+1:正如其名字一样 RAID0+1是RAID0和RAID1的组合形式， 也称为RAID 10o 0+1是存储性能和数据 安全兼顾的方案。它在提供 与RAID 1 一样的数据安全保障的同时，也提供了与 RAID 0近似的存 储性能。由于RAID 0+1也通过数据的100%&份提供数据安全保障，因此RAID0+1的磁盘空间利用率与 RAID1相同，存储成本高。RAID 0+1的特点使其特别适用于既有大量数据需要存取， 同时又对数据安全性 要求严格的领域，如银行、金融、商业超市、仓储库房、各种档案管 理等。 （了解即可 ）22. 总线是： P91是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路， 地址、数据以及控 制信息都是通过它在计算机的各部件之间传送的。23. 简述总线的几种分类： P96 按总线连接的部件分：内部总线、系统总线、外部总线 按传送方向分类：单向总线、双向总线24. 总线结构及连接方式分几类 , 哪几类： P91 分为单总线结构、双总线结构、三总线结构单总线结构：用一条单一的系统总线来连接CPU、 主存和I/O设 备的，叫单总线结构。双总线结构：保持了单总线系统简单、易于扩充的特点，但又在CPU和主存之间专门设置了一组高速的存储总线， 使C