计算机组成原理

1、1.冯?诺依曼计算机的特点是什么？解：冯 ?诺依曼计算机的特点是： 1计算机由运算器、控制器、存储器、输 入设备、输出设备五大部件组成；指令和数据以同同等地位存放于存储器内， 并可以按地址访问；指令和数据均用二进制表示；指令由操作码、地址码两大 部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的 位置；指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；机器以运算器为中心2、什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线的负载总线上的部件都 应具备什么特点？答：总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。总线特点是某一时刻只能有一路信息在总线传输即分时使用。为减轻总线 负载

2、总线上的部件应通过三态驱动电路与总线连通。3、总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类是单向的还是双 向的？答：总线分类按数据传送方式分为并行传输总线和串行传输总线。 按连接部件不同分为计算机总线，测控总线，网络通信总线。系统总线是 指CPU主存，I/O设备各大部件之间的信息传输线。系统总线分为三类：地址 总线，数据总线和控制总线。数据总线是是双向传输与机器字长存储字长有 关，地址总线是单向传输，与地址线的位数和存储单元有关。4. 为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何特 点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？答：总线判优控制解决多个部件同时申请总线

3、时的使用权分配问题；常见 的集中式总线控制有三种：链式查询、计数器定时查询、独立请求；特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感；计数器定 时查询方式优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线及控制过程较复杂；独立 请求方式速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高。5. 什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。解：刷新：对DRAM定期进行的全部重写过程；刷新原因：因电容泄漏而 引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作；常用 的刷新方法有三种：集中式、分散式、异步式。集中式：在最大刷新间隔时间 内，集中安排一段时间进行刷新，存在 CPU访存死时间。分散式：

4、在每个读/写 周期之后插入一个刷新周期，无 CPU访存死时间。异步式：是集中式和分散式 的折衷。7. 什么是中断？设计中断系统需考虑哪些主要问题？答：在CPU运行过程中，由于内部或外部某个随机事件的发生，使CPU暂停 正在运行的程序 ,而转去执行处理引起中断事件的程序 ,完成后返回原来的程序继 续执行.这个过程称为中断】(1)设立必要的中断源 ,确定它们提出的中断请求的方式 .(2)根据急迫程度的不 同,规定好中断源的优先级别 ,以确定当几个中断源同时请求时 ,处理机能有一个先 后响应次序 .(3)当处理机响应中断后，需要把被中断程序的现场 ,断点保存起来 , 以便中断处理结束后能返回原程序

5、.(4)中断服务程序设计 .(5)恢复现场 ,返回原程 序.8. 什么是中断隐指令 ?有哪些功能？答：在一周期中依靠硬件实现程序切换，并不需要执行程序指令，即不需 要程序员编程序实现，所以称为中断隐指令操作。1)关中断； 2)保存断点到堆栈； 3)取得中服入口地址并且转入中服。27.试从下面七个方面比较程序查询、程序中断和 DMA三种方式的综合性 能。解：比较如下：(1)程序查询、程序中断方式的数据传送主要依赖软件，DMA主要依赖硬件。( 2)程序查询、程序中断传送数据的基本单位为字或字节，DMA 为数据块。(3) 程序查询方式传送时，CPU与I/O设备串行工作；程序中断方式时， CPU与I/

6、O设备并行工作，现行程序与I/O传送串行进行；DMA方式时，CPU与I/O设备并行工作，现行程序与I/O传送并行进行。(4) 程序查询方式时，CPU主动查询I/O设备状态；程序中断及DMA方式时，CPU被动接受I/O中断请求或DMA请求。( 5)程序中断方式由于软件额外开销时间比较大，因此传输速度最慢；程序查询方式软件额外开销时间基本没有，因此传输速度比中断快；DMA方式基本由硬件实现传送，因此速度最快；( 6)程序查询接口硬件结构最简单，因此最经济；程序中断接口硬件结构稍微复杂一些，因此较经济；DMA控制器硬件结构最复杂，因此成本最高；(7)程序中断方式适用于中、低速设备的I/O交换；程序查

7、询方式适用于 中、低速实时处理过程；DMA方式适用于高速设备的I/O交换30.什么是多重中断？实现多重中断的必要条件是什么？解：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。32.采用屏蔽技术的作用是什么？答：1在多重中断系统中，cpu响应中断后不希望有级别的其他中断请求的干扰，采用屏蔽技术可屏蔽本级和更低级的中断请求，使中断处理可靠进行。2 改变中断处理的优先级。3有选择的封锁部分

8、中断请求，使程序控制更灵活。 36.I/O 与主机交换信 息有几种方式，各有何特点。答： I/O 与外设的信息交换方式主要有： 程序查询方式（特点：简称为程控方式，它是主机与外设通信的一个主 要的方式，但对于低速外设或者外设的一些随机通信请求，程控方式就会不断 地查询，使CPU利用率降低，不能与外围设备并行地工作。） 中断方式（特点：也称为程序中断方式，中断的前是外设准备好与主机的通信条件，例如需要及时地向主机传送一个数据并且该数据已经准备好了； 或者执行完主机的某个任务，要求主机再传送一个数据等等，就向主机提出中 断请求。这就是中断方式的处理思想，以提高了CPU的利用率。） DMA 方式（特

9、点：即直接存储器存取方式，是直接依靠硬件在主存与I/O设备间传送数据的一种工作方式，在传送期间不需要CPU参加传送操作。由于省去了 CPU取指令、取数和送数操作，因此节省了 CPU大量的时间；而且主 存与外设之间数据传输速度并不比 CPU参与传输慢，因此是一个非常好的数据 成块传送模式。）35.I/O 编址方式有几种各有何特点？答：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18、比较 RAM 和 ROM。答：RAM是随机存取存储器，在程序的执行过程中既可读出又可写入。ROM 是只读存储器，在程序执行过程中只能读出信息，不能写入信息。19、比较静

10、态RAM和动态RAM答：静态RAM和动态RAM都属随机存储器，即在程序的执行过程中既可读出又可写入信息。但静态 RAM 靠触发器原理存储信息，只要电源不掉电，信 息就不丢失；动态 RAM 靠电容存储电荷原理存储信息，即使电源不掉电，由于 电容要放电，信息也会丢失，故需再生刷新。27、CPU中断周期前为何阶段，中断周期后为何阶段，中断周期完成什么 操作？答：CPU中断周期前为执行中断隐指令，中断周期后阶段执行返回指令， 中断周期完成执行中断服务程序。23、简述主存的读写过程。答：存储器的读出过程是：CPU先给出有效地址，然后给出片选（通常受 CPU访存信号控制）信号和读命令，这样就可将被选中的存

11、储单元内的各位信 息读至存储芯片的数据线上，完成了读操作。存储器的写入过程是：CPU先给出有效地址，然后给出片选（通常受 CPU 访存信号控制）信号和写命令，并将欲写入的信息送至存储器的数据线上，这 样，信息便可写入到被选中的存储单元12、什么是指令字长，什么是存储字长，什么是机器字长？答：指令字 长：一个指令字所占有的位数。存储字长：一个存储单元可存储一串二进制代 码,称这串二进制代码为一个存储字 ,这串二进制代码的个数叫做存储字长。机器 字长：计算机能直接处理的二进制数据的位数，它决定了计算机的运算精度。99.关于CU的的几种控制方式？答：常见的控制方式有同步控制，异步控 制，联合控制，人

12、工控制四种。8.微指令的操作控制有几种编码方式？各有何特点？哪一种控制速度最快？微指令编码方式有三种：直接编码方式、字段直接编码方式、字段间接编码方式。微指令的格式与微指令的编码格式有关，通常分为水平型微指令和垂直型微指令。水平型微指令的特点一次能定义并执行多个并行操作的微指令。 直接编码速度最快。垂直型微指令特点是采用类似机器指令操作码的方式，在 微指令中设置为操作码字段，有微操作码规定微指令的功能。两种格式的比较？水平型微指令比垂直型微指令并行操作能力强.效率高 ,灵活性强,。水平型微指令并行操作能力强 .效率高,灵活性强 ,垂直型微指令则较 差.。由水平型微指令解释指令的微程序 ,具有微

13、指令字比较长 ,但微程序短的特 点.垂直型微指令则相反 ,微指令字比较短而微程序长 .。水平型微指令与机器指令 差别很大垂直型微指令与机器指令比较相似。9 为实现多重中断，需有哪些硬件支持？1 中断请求触发器 2 中断屏蔽触发器 3 向量地址生成部件 4 允许中断触发器5 中断标志触发器 6 堆栈 7 中断查询信号电路 8 排队器9.1 控制单元的功能是什么？其输入受什么控制？功能：发出各种控制信号序列的功能。控制单元的输入受指令寄存器、时 钟、标志和控制总线的控制。 10.6 已知带反转指令的含义如图以下，写出及其 在完成带反转指令时，取值阶段和执行阶段所需地全部微操作和节拍安排1、简述存储

14、器的三级结构和特点？答：存储器的分级结构从上到下依次是： 高速缓冲存储器简称 cache， 它是计算机系统中的一个高速小容量半导体存储器。 主存储器简称主存，是计算机系统的主要存储器，用来存放计算机运行 期间的大量程序和数据。 外存储器简称外存，它是大容量辅助存储器。特点： 速度快的存储器 价格贵，容量小； 价格低的存储器速度慢，容量大。2、什么是操作数的寻址方式？操作数通常放在哪儿？答：形成操作数有效地址的方法，称为寻址方式。 操作数包含在指令中；操作数包含在CPU的某一个内部寄存器中；操作数包含在主存储器中； 操作数包含在I/O设备的端口中。3、简述RISC机器众多特点中的5个特点？答：寻

15、址方式少；只有取数、存数指令访问存储器； 控制器多采 用硬布线； 配备了大量的寄存器； 支持流水线并强调指令流水的优化使用。4、简述外围设备和CPU之间信息交换的四种方式及应用场合？答： 程 序控制法，应用于单片机等硬件结构简单的场合； 中断控制法，多用于实时 控制和故障处理； DMA，直接存储器存取，控制内存和外设之间的数据传送，整个传送过 程不需要CPU参与； 通道，处理机。应用于大型计算机场合1什么叫堆栈？答：堆栈是在片内 RAM 中专门开辟出来的一个区域，数据的存取是以 "后 进先出"的结构方式处理的。实质上，堆栈就是一个按照 "后进先出 "原则

16、组织的 一段内存区域。2什么是单片机的机器周期、状态周期、振荡周期和指令周期？它们之间 是什么关系？答：某条指令的执行周期由若干个机器周期构成，一个机器周期包含 6 个 状态周期（又称时钟周期），而一个状态周期又包含两个振荡周期。指令执行 周期有长有短，但一个机器周期恒等于 6 个状态周期或 12个振荡周期。3. MCS-51单片机通常内部包含哪些主要逻辑功能部件？答： 51 单片机通常由下列部件组成：微处理器，一定存储容量的程序存储 器和数据存储器， I/0 接口，定时 /计数器，时钟电路和其他一些外围电路4. MCS-51单片机片内256B的数据存储器可分为几个区？分别起什么作 用？答：M

17、CS-51单片机片内数据存储器可分为二个区：低 128B的片内RAM区 和高128B的专用寄存器区。其中低128B的RAM区又分为：工作寄存器区、位寻址区、为用户 RAM 区。工作寄存器区可作通用寄存器用，用户 RAM 区可作 堆栈和数据缓冲用。专用寄存器区又称特殊功能寄存器，5. 程序状态存储器PSW的作用是什么？常用状态标志有哪几位？作用是 什么？答：PSW用于标志程序运行状态P:奇偶标志。加器A中“1的个数如果是奇数，则置 P为1,否则置0。F1：用户标志。OV：溢出标志。有符号数运算时，如果发生溢出时，OV置1,否则清0。RS0 RS1:工作寄存器组选择位，用以选择指令当前工作的寄存器

18、组。由 用户用软件改变RS0和 RS1的组合，以切换当前选用的工作寄存器组Cy:进位标志位。如果有进位则标识为 “1”AC :辅助进位标志位。第四位向高四位有进位或借位则置“1”.6什么是指令？什么是程序？答：指令是控制计算机进行指定操作的命令。指令由二进制代码表示的。指令由操作码和操作数两部分组成。为完成某项规定任务,把计算机指令按一定次序进行编排组合所行成的指 令集称为程序。7 .什么叫寻址方式？ MCS-51有几种寻址方式？答：寻址方式就是寻找指令中操作数或操作数所在地址的方式。也就是如 何找到存放操作数的地址，把操作数提取出来的方法。MCS51的寻址方式有：立即数寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对对 址、位寻址。8 .什么是中断和中断系统？ MCS-51有哪些中断源？答：当CPU正在处理某件事情的时候，外部发生的某一件事情请求CPU去处理，于是，CPU暂时终止当前的工作，转去处