計算機組成原理 復習資料一、名詞解釋：異步控制方式: 異步控制不存在基準時標信號，微操作的時序是由專用的應答線路控制的，即控制器發(fā)出某一個微操作控制信號后，等待執(zhí)行部件完成該操作時所發(fā)回的“回答”或“

計算機組成原理 復習資料

一、名詞解釋：

異步控制方式: 異步控制不存在基準時標信號，微操作的時序是由專用的應答線路控制的，即控制器發(fā)出某一個微操作控制信號后，等待執(zhí)行部件完成該操作時所發(fā)回的“回答”或“終了”信號，再開始下一個微操作。

向量地址: 是存放服務程序入口地址的存儲單元地址，它由硬件形成 多重中斷: 即指CPU 在處理中斷的過程中，又出現(xiàn)了新的中斷請求，此時若CPU 暫?，F(xiàn)行的中斷處理，轉去處理新的中斷請求，即多重中斷

CMDR: 控制存儲器地址寄存器

總線判優(yōu): 是當總線上各個主設備同時要求占用總線時，通過總線控制器，按一定的優(yōu)先等級順序確定某個主設備可以占用總線。系統(tǒng)的并行性:

進位鏈: 是傳遞進位的邏輯電路

間接尋址: 有效地址是由形式地址間接提供的

微操作命令和微操作: 微操作命令是控制完成微操作的命令；微操作是由微操作命令控制實現(xiàn)的最基本操作。

快速緩沖存儲器: 為了提高訪存速度，在CPU 和主存之間增設的高速存儲器， 基址尋址: 有效地址等于形式地址加上基址寄存器的內容。

流水線中的多發(fā)技術: 為了提高流水線的性能，設法在一個時鐘周期（機器主頻的倒數(shù)）內產(chǎn)生更多條指令的結果

指令字長: 一條指令的二進制代碼位數(shù)

周期竊取: DMA 方式中由DMA 接口向CPU 申請占用總線，占用一個存取周期。 雙重分組跳躍進位: n 位全加器分成若干大組，大組內又分成若干小組，大組中小組的最高進位同時產(chǎn)生，大組與大組間的進位串行傳送。

硬件向量法: 是利用硬件產(chǎn)生向量地址，再由向量地址找到中斷服務程序的入口地址。

總線: 是連接多個部件的信息傳輸線，是各個部件共享的傳輸介質。 指令流水: 是改變各條指令按順序串行執(zhí)行的規(guī)則, 使機器在執(zhí)行上一條指令的同時, 取出下一條指令, 即上一條指令的執(zhí)行周期和下一條指令的取指周期同時進行。

尋址方式: 是指確定本條指令的數(shù)據(jù)地址以及下一條將要執(zhí)行的指令地址的方法，它與硬件緊密相關，而且直接影響指令格式和指令功能。

微程序控制: 采用與存儲程序類似的方法來解決微操作命令序列的形成，將一條機器指令編寫成一個微程序，每一個微程序包含若干條微指令，每一條指令包含一個或多個微操作命令。

RISC: 即精簡指令系統(tǒng)計算機

存儲器帶寬: 指單位時間內從存儲器進入信息的最大數(shù)量。

中斷隱指令及功能: 中斷隱指令是在機器指令系統(tǒng)中沒有的指令，它是CPU 在中斷周期內由硬件自動完成的一條指令，其功能包括保護程序斷點、尋找中斷服務程序的入口地址、關中斷等功能。

機器字長: CPU能同時處理的數(shù)據(jù)位數(shù)

時鐘周期: 節(jié)拍，時鐘頻率的倒數(shù)，機器基本操作的最小單位。

向量地址: 中斷方式中由硬件產(chǎn)生向量地址，可由向量地址找到入口地址。 系統(tǒng)總線: 是指CPU 、主存、I/O（通過I/O 接口）各大部件之間的信息傳輸線。按傳輸信息的不同，又分數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。

機器指令: CPU能直接識別并執(zhí)行的指令，它的表現(xiàn)形式是二進制編碼。

超流水線: 是將一些流水線寄存器插入到流水線段中，好比將流水線再分道，提高了原來流水線的速度，在一個時鐘周期內一個功能部件被使用多次。

超標量: 指在每個時鐘周期內可同時并發(fā)多條獨立指令，即以并行操作方式將兩條或兩條以上指令編譯并執(zhí)行，在一個時鐘周期內需要多個功能部件。

填空題

1．在DMA 方式中，CPU 和DMA 控制器通常采用三種方法來分時使用主存，它們是 停止 CPU 訪問主存 、周期挪用 和 DMA 和CPU 交替訪問主存 。

2．一個總線傳輸周期包括 申請分配階段 、 尋址階段 、 傳數(shù)階段 和 結束階段 四個階段。

3．CPU 采用同步控制方式時，控制器使用機器周期和節(jié)拍組成的多極時序系統(tǒng)。

4．在組合邏輯控制器中，微操作控制信號由指令操作碼、時序和狀態(tài)條件決定。

5．CPU 從主存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間叫 指令周期 ，它通常包含若干個 機器周期 ，而后者又包含若干個 節(jié)拍 。 機器周期 和 節(jié)拍 組成多級時序系統(tǒng)。

6．I/O與主機交換信息的控制方式中，程序查詢方式CPU 和設備是串行工作的。 DMA 和 程序中斷 方式CPU 和設備是并行工作的，前者傳送與主程序是并行的，后者傳送和主機是串行的。

7．I/O與主機交換信息的方式中，程序查詢方式和中斷方式都需通過程序實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，其中程序查詢方式體現(xiàn)CPU 與設備是串行工作的。

8．對于一條隱含尋址的算術運算指令，其指令字中不明確給出操作數(shù)的地址，其中一個操作數(shù)通常隱含在累加器中。

9．在總線的異步通信方式中，通信的雙方可以通過不互鎖、 半互鎖和 全互鎖 三種類型聯(lián)絡。

10．在微程序控制器中，一條機器指令對應一個 微程序 ，若某機有38條機器指令，通?？蓪?41個微程序 。

11．完成一條指令一般分為 取指 周期和 執(zhí)行 周期，前者完成 取指令和分析指令 操作，后者完成 執(zhí)行指令 操作。

12．在寫操作時，對Cache 與主存單元同時修改的方法稱作 寫直達法 ，若每次只暫時寫入Cache ，直到替換時才寫入主存的方法稱作 回法 。

13．在小數(shù)定點機中，采用1位符號位，若寄存器內容為10000001，當它分別表示為原碼、補碼和反碼時，其對應的真值分別為-0 、 -1 和-120/128（均用十進制表示）。

14．指令尋址的基本方式有兩種，一種是 順序 尋址方式，其指令地址由 程序計數(shù)器 給出，另一種是 跳躍 尋址方式，其指令地址由 指令本身 給出。

15．在一個有四個過程段的浮點加法器流水線中，假設四個過程段的時間分別是T 1 = 60ns﹑T 2 = 50ns﹑T 3 = 90ns﹑T 4 = 80ns。則加法器流水線的時鐘周期至

少為90ns 。如果采用同樣的邏輯電路，但不是流水線方式，則浮點加法所需的時間為280ns 。

16．按序寫出多重中斷的中斷服務程序包括保護現(xiàn)場、 開中斷 、 設備服務、恢復現(xiàn)場 和中斷返回幾部分。

17．變址尋址和基址尋址的區(qū)別是：在基址尋址中，基址寄存器提供 基地址 ， 指令提供 偏移量 ； 而在變址尋址中，變址寄存器提供 偏移量，指令提供基地址 。

18 .影響流水線性能的因素主要反映在訪存沖突和相關問題兩個方面。

19．利用 輸出輸入 指令進行輸入輸出操作的I/O編址方式為統(tǒng)一編址。

20．主存—輔存和 緩存—主存 組成存儲系統(tǒng)的層次結構。

選擇題

1．一條指令中包含的信息有 。

A ．操作碼、控制碼；B ．操作碼、向量地址；C √．操作碼、地址碼。

2．在各種異步通信方式中，______速度最快。

A ．全互鎖； B．半互鎖； C√．不互鎖。

3．一個512KB 的存儲器，其地址線和數(shù)據(jù)線的總和是______。

A ．17； B√．19； C．27。

4．在下列因素中，與Cache 的命中率無關的是 。

A ．Cache 塊的大??；B ．Cache 的容量；C √．主存的存取時間。

5．在計數(shù)器定時查詢方式下，若計數(shù)從0開始，則______。

A √．設備號小的優(yōu)先級高；B ．每個設備使用總線的機會相等；

C ．設備號大的優(yōu)先級高。

6．Cache 的地址映象中，若主存中的任一塊均可映射到Cache 內的任一塊的位置上，稱作 。

A ．直接映象；B √．全相聯(lián)映象；C ．組相聯(lián)映象。

7．中斷服務程序的最后一條指令是______。

A ．轉移指令； B．出棧指令；C √．中斷返回指令。

8．微指令操作控制字段的每一位代表一個控制信號，這種微程序的控制（編碼）方式是______。

A ．字段直接編碼；B √．直接編碼；C ．混合編碼。

9．在取指令操作之后，程序計數(shù)器中存放的是______。

A ．當前指令的地址；B ．程序中指令的數(shù)量；C √．下一條指令的地址。

10．以下敘述中______是正確的。

A √．RISC 機一定采用流水技術；B ．采用流水技術的機器一定是RISC 機；

C ．CISC 機一定不采用流水技術。

11．在一地址格式的指令中，下列 是正確的。

A ．僅有一個操作數(shù)，其地址由指令的地址碼提供；B √．可能有一個操作數(shù)，也可能有兩個操作數(shù)；C ．一定有兩個操作數(shù)，另一個是隱含的。

12．在浮點機中，判斷原碼規(guī)格化形式的原則是______。

A．尾數(shù)的符號位與第一數(shù)位不同；B √．尾數(shù)的第一數(shù)位為1，數(shù)符任意；

C．尾數(shù)的符號位與第一數(shù)位相同；D ．階符與數(shù)符不同。

13．I/O采用不統(tǒng)一編址時，進行輸入輸出操作的指令是______。

A ．控制指令； B．訪存指令； C √．輸入輸出指令。

14．尋址便于處理數(shù)組問題。

A ．間接尋址；B √．變址尋址；C ．相對尋址。

15．超標量技術是______。

A ．縮短原來流水線的處理器周期；B √．在每個時鐘周期內同時并發(fā)多條指令；

C ．把多條能并行操作的指令組合成一條具有多個操作碼字段的指令。

16．以下敘述中______是錯誤的。

A ．取指令操作是控制器固有的功能，不需要在操作碼控制下完成；

B √．所有指令的取指令操作都是相同的；

C ．在指令長度相同的情況下，所有指令的取指操作都是相同的。

17．I/O與主機交換信息的方式中，中斷方式的特點是______。

A ．CPU 與設備串行工作，傳送與主程序串行工作；

B √．CPU 與設備并行工作，傳送與主程序串行工作；

C ．CPU 與設備并行工作，傳送與主程序并行工作。

18．用戶與計算機通信的界面是______。

A ．CPU ；B √．外圍設備；C ．應用程序；D ．系統(tǒng)程序。

19．零地址運算指令在指令格式中不給出操作數(shù)地址，它的操作數(shù)來自______。

A ．立即數(shù)和棧頂； B ．暫存器；C √．棧頂和次棧頂；D ．程序計數(shù)器自動加 1。

20．主機與設備傳送數(shù)據(jù)時，采用______，主機與設備是串行工作的。 A √．程序查詢方式；B ．中斷方式；C ．DMA 方式；D ．通道。

21．計算機中有關ALU 的描述，______是正確的。

A ．只做算術運算，不做邏輯運算；B ．只做加法；

C ．能存放運算結果；D √．以上答案都不對。

22．所謂三總線結構的計算機是指______。

A ．地址線、數(shù)據(jù)線和控制線三組傳輸線。

B √．I/O總線、主存總統(tǒng)和 DMA總線三組傳輸線；

C ．I/O總線、主存總線和系統(tǒng)總線三組傳輸線；

D ．以上都不對。

23．集中式總線控制中，______方式對電路故障最敏感。

A √．鏈式查詢；B ．計數(shù)器定時查詢；C ．獨立請求；D ．總線式。

24．以下敘述______是正確的。

A ．外部設備一旦發(fā)出中斷請求，便立即得到CPU 的響應；

B ．外部設備一旦發(fā)出中斷請求，CPU 應立即響應；

C √．中斷方式一般用于處理隨機出現(xiàn)的服務請求；

D ．程序查詢用于鍵盤中斷。

25．下列______種說法有誤差。

A ．任何二進制整數(shù)都可用十進制表示；B ．任何二進制小數(shù)都可用十進制表示；

C ．任何十進制整數(shù)都可用二進制表示；D √．任何十進制小數(shù)都可用二進制表示。

26．指令寄存器的位數(shù)取決于______。

A ．存儲器的容量；B √．指令字長；C ．機器字長；D ．存儲字長。

27．在控制器的控制方式中，機器周期內的時鐘周期個數(shù)可以不相同，這屬于______。

A √．同步控制；B ．異步控制；C ．聯(lián)合控制；D ．人工控制。

28．CPU 中的譯碼器主要用于______ 。

A ．地址譯碼；B √．指令譯碼；C ．選擇多路數(shù)據(jù)至ALU ；D ．數(shù)據(jù)譯碼。

29．直接尋址的無條件轉移指令功能是將指令中的地址碼送入______。 A √．PC ； B．地址寄存器；C ．累加器；D ．ALU 。

30．直接、間接、立即三種尋址方式指令的執(zhí)行速度，由快至慢的排序是______。

A ．直接、立即、間接；B ．直接、間接、立即；

C √．立即、直接、間接；D ．立即、間接、直接。

31．存放欲執(zhí)行指令的寄存器是______。

A ．MAR ；B ．PC ；C ．MDR ；D √．IR 。

32．在獨立請求方式下，若有N 個設備，則______。

A ．有一個總線請求信號和一個總線響應信號；

B √．有N 個總線請求信號和N 個總線響應信號；

C ．有一個總線請求信號和N 個總線響應信號；

D ．有N 個總線請求信號和一個總線響應信號。

33．下述說法中______是正確的。

A ．半導體RAM 信息可讀可寫，且斷電后仍能保持記憶；

B ．半導體RAM 是易失性RAM ，而靜態(tài)RAM 中的存儲信息是不易失的；

C √．半導體RAM 是易失性RAM ，而靜態(tài)RAM 只有在電源不掉時，所存信息是不易失的。

34．DMA 訪問主存時，向CPU 發(fā)出請求，獲得總線使用權時再進行訪存，這種情況稱作______。

A ．停止CPU 訪問主存；B √．周期挪用；C ．DMA 與CPU 交替訪問；D ．DMA 。

35．計算機中表示地址時，采用______ 。

A ．原碼；B ．補碼；C ．反碼；D √．無符號數(shù)。

36．采用變址尋址可擴大尋址范圍，且______。

A ．變址寄存器內容由用戶確定，在程序執(zhí)行過程中不可變；

B ．變址寄存器內容由操作系統(tǒng)確定，在程序執(zhí)行過程中可變；

C √．變址寄存器內容由用戶確定，在程序執(zhí)行過程中可變；

D ．變址寄存器內容由操作系統(tǒng)確定，在程序執(zhí)行過程不中可變；

37．由編譯程序將多條指令組合成一條指令，這種技術稱做_______。

A ．超標量技術；B ．超流水線技術；C √．超長指令字技術；D ．超字長。

38．微程序放在______中。

A ．存儲器控制器；B √．控制存儲器；C ．主存儲器；D ．Cache 。

39．在CPU 的寄存器中，______對用戶是完全透明的。

A ．程序計數(shù)器；B √．指令寄存器；C ．狀態(tài)寄存器；D ．通用寄存器。

40．運算器由許多部件組成，其核心部分是______。

A ．數(shù)據(jù)總線；B √．算術邏輯運算單元；C ．累加寄存器；D ．多路開關。

41．DMA 接口______。

A ．可以用于主存與主存之間的數(shù)據(jù)交換；B √．內有中斷機制；

C ．內有中斷機制，可以處理異常情況；D ．內無中斷機制

42．CPU 響應中斷的時間是______。

A ．中斷源提出請求；B ．取指周期結束；C √．執(zhí)行周期結束；D ．間址周期結束。

43．直接尋址的無條件轉移指令功能是將指令中的地址碼送入______。 A √．PC ；B ．地址寄存器；C ．累加器；D ．ALU 。

44．一個16K ×32位的存儲器，其地址線和數(shù)據(jù)線的總和是______。

A ．48；B √．46；C ．36；D ．32．

45．以下敘述中錯誤的是______。

A ．指令周期的第一個操作是取指令；B √．為了進行取指令操作，控制器需要得到相應的指令；C ．取指令操作是控制器自動進行的；

D ．指令第一字節(jié)含操作碼。

46．主存和CPU 之間增加高速緩沖存儲器的目的是______。

A √．解決CPU 和主存之間的速度匹配問題；B ．擴大主存容量；

C ．既擴大主存容量，又提高了存取速度；D ．擴大輔存容量。

47．以下敘述______是錯誤的。

A √．一個更高級的中斷請求一定可以中斷另一個中斷處理程序的執(zhí)行；

B ．DMA 和CPU 必須分時使用總線；

C ．DMA 的數(shù)據(jù)傳送不需CPU 控制；D ．DMA 中有中斷機制。

48．______可區(qū)分存儲單元中存放的是指令還是數(shù)據(jù)。

A ．存儲器；B ．運算器；C √．控制器；D ．用戶。

49．某計算機字長是32位，它的存儲容量是256KB ，按字編址，它的尋址范圍是______。

A ．128K ；B √．64K ；C ．64KB ；D ．128KB 。

50．在整數(shù)定點機中，下述第______種說法是正確的。

A ．原碼和反碼不能表示 -1，補碼可以表示 -1；B √．三種機器數(shù)均可表示 -1；

C ．三種機器數(shù)均可表示 -1，且三種機器數(shù)的表示范圍相同；

D ．三種機器數(shù)均不可表示 -1。

51．變址尋址方式中，操作數(shù)的有效地址是______。

A ．基址寄存器內容加上形式地址（位移量）；B ．程序計數(shù)器內容加上形式地址； C √．變址寄存器內容加上形式地址；D ．以上都不對。

52．向量中斷是______。

A ．外設提出中斷；B ．由硬件形成中斷服務程序入口地址；C √．由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中斷服務程序入口地址D ．以上都不對。

53．一個節(jié)拍信號的寬度是指______。

A ．指令周期；B ．機器周期；C √．時鐘周期；D ．存儲周期。

54．隱指令是指______。

A ．操作數(shù)隱含在操作碼中的指令；B ．在一個機器周期里完成全部操作的指令；

C ．指令系統(tǒng)中已有的指令；D √．指令系統(tǒng)中沒有的指令。

55．DMA 方式______。

A ．既然能用于高速外圍設備的信息傳送，也就能代替中斷方式；B √．不能取代中斷方式；C ．也能向CPU 請求中斷處理數(shù)據(jù)傳送；D ．內無中斷機制。

56．在中斷周期中，由______將允許中斷觸發(fā)器置“0”。

A ．關中斷指令；B ．機器指令；C ．開中斷指令；D √．中斷隱指令。

57．在單總線結構的CPU 中，連接在總線上的多個部件______。

A ．某一時刻只有一個可以向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，并且只有一個可以從總線接收數(shù)據(jù)； B √．某一時刻只有一個可以向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，但可以有多個同時從總線接收數(shù)據(jù)；

C ．可以有多個同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，并且可以有多個同時從總線接收數(shù)據(jù)；

D ．可以有多個同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，但可以有一個同時從總線接收數(shù)據(jù)。

58．在間址周期中，______。

A ．所有指令的間址操作都是相同的；

B ．凡是存儲器間接尋址的指令，它們的操作都是相同的；

C √．對于存儲器間接尋址或寄存器間接尋址的指令，它們的操作是不同的；

D ．以上都不對。

59．下述說法中______是正確的。

A ．EPROM 是可改寫的，因而也是隨機存儲器的一種；

B √．EPROM 是可改寫的，但它不能用作為隨機存儲器用；

C ．EPROM 只能改寫一次，故不能作為隨機存儲器用；

D ．EPROM 是可改寫的，但它能用作為隨機存儲器用。

60．打印機的分類方法很多，若按能否打印漢字來區(qū)分，可分為______。

A ．并行式打印機和串行式打印機；B ．擊打式打印機和非擊打式打印機； C √．點陣式打印機和活字式打印機；D ．激光打印機和噴墨打印機。

簡答題

1．某機主存容量為4M ×16位，且存儲字長等于指令字長，若該機的指令系統(tǒng)具備97種操作。操作碼位數(shù)固定，且具有直接、間接、立即、相對、基址五種尋址方式。

（1）畫出一地址指令格式并指出各字段的作用；

M 尋址方式特征字段，共3 位，可反映5 種尋址方式；

A 形式地址字段，共16 – 7 – 3 = 6 位 （1 分）

（2）該指令直接尋址的最大范圍（十進制表示）；

直接尋址的最大范圍為26 = 64

（3）一次間址的尋址范圍（十進制表示）；

由于存儲字長為16 位，故一次間址的尋址范圍為216 = 65536

（4）相對尋址的位移量（十進制表示）。

相對尋址的位移量為 – 32 ~ 31

2．控制器中常采用哪些控制方式，各有何特點？

答：控制器常采用同步控制、異步控制和聯(lián)合控制。（1 分）

同步控制即微操作序列由基準時標系統(tǒng)控制，每一個操作出現(xiàn)的時間與基準時標保持一致。異步控制不存在基準時標信號，微操作的時序是由專用的應答線路控制的，即控制器發(fā)出某一個微操作控制信號后，等待執(zhí)行部件完成該操作時所發(fā)回的“回答”或“終了”信號，再開始下一個微操作。聯(lián)合控制是同步控制和異步控制相結合的方式，即大多數(shù)微操作在同步時序信號控制下進行，而對那些時間難以確定的微操作，如涉及到 I/O 操作，則采用異步控制。

3．指出零的表示是唯一形式的機器數(shù)，并寫出其二進制代碼（機器數(shù)字長自定）。 答：補碼 0.0000000 移碼 1.0000000

4．除了采用高速芯片外，分別指出存儲器、運算器、控制器和I/O系統(tǒng)各自可采用什么方法提高機器速度，各舉一例簡要說明。

答：存儲器：采用多體交叉存儲器 運算器：采用快速進位鏈

控制器：采用指令流水 I/O 系統(tǒng)：采用DMA 方式

5．總線通信控制有幾種方式，簡要說明各自的特點。

答：同步通信：通信雙方由統(tǒng)一時標控制數(shù)據(jù)傳送

異步通信：采用應答方式通信。半同步通信：統(tǒng)一時鐘，可插入等待信號

分離式通信：都是主設備，充分發(fā)揮總線的有效占用。

6．以I/O設備的中斷處理過程為例，說明一次程序中斷的全過程。

答：一次程序中斷大致可分為五個階段。

中斷請求 中斷判優(yōu) 中斷響應 中斷服務 中斷返回

7．完整的總線傳輸周期包括哪幾個階段？簡要敘述每個階段的工作。

答： 總線在完成一次傳輸周期時，可分為四個階段：

申請分配階段：由需要使用總線的主模塊（或主設備）提出申請，經(jīng)總線仲裁機構決定下一傳輸周期的總線使用權授于某一申請者；

尋址階段：取得了使用權的主模塊，通過總線發(fā)出本次打算訪問的從模塊（或從

設備）的存儲地址或設備地址及有關命令，啟動參與本次傳輸?shù)膹哪K； 傳數(shù)階段：主模塊和從模塊進行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)由源模塊發(fā)出經(jīng)數(shù)據(jù)總線流入目的模塊；

結束階段：主模塊的有關信息均從系統(tǒng)總線上撤除，讓出總線使用權。

8．除了采用高速芯片外，從計算機的各個子系統(tǒng)的角度分析，指出6種以上（含6種）提高整機速度的措施。

答：針對存儲器，采用高速芯片

針對存儲器，可以采用Cache-主存層次的設計和管理提高整機的速度； 針對存儲器，可以采用多體并行結構提高整機的速度；

針對控制器，可以通過指令流水設計技術提高整機的速度；

針對控制器，可以通過超標量設計技術提高整機的速度；

針對運算器，可以對運算方法加以改進，如兩位乘，或用快速進位鏈； 針對I/O 系統(tǒng)，可以運用DMA 技術不中斷現(xiàn)行程序，提高CPU 的效率。

9．CPU 包括哪幾個工作周期？每個工作周期的作用是什么。

答：取指周期是為了取指令 間址周期是為了取有效地址

執(zhí)行周期是為了取操作數(shù) 中斷周期是為了保存程序斷點

10．什么是指令周期、機器周期和時鐘周期？三者有何關系?

答：指令周期是CPU 取出并執(zhí)行一條指令所需的全部時間，即完成一條指令的時間。機器周期是所有指令執(zhí)行過程中的一個基準時間，通常以存取周期作為機器周期。時鐘周期是機器主頻的倒數(shù)，也可稱為節(jié)拍，它是控制計算機操作的最小單位時間。一個指令周期包含若干個機器周期，一個機器周期又包含若干個時鐘周期，每個指令周期內的機器周期數(shù)可以不等，每個機器周期內的時鐘周期數(shù)也可以不等。

11. 程序查詢方式和程序中斷方式都要由程序實現(xiàn)外圍設備的輸入/輸出，它們有何不同？

答：程序查詢方式是用戶在程序中安排一段輸入輸出程序，它由I/O 指令、測試指令和轉移指令等組成。CPU 一旦啟動I/O 后，就進入這段程序，時刻查詢I/O 準備的情況，若未準備就緒就踏步等待；若準備就緒就實現(xiàn)傳送。在輸入輸出的全部過程中，CPU 停止自身的操作。

程序中斷方式雖也要用程序實現(xiàn)外部設備的輸入、輸出，但它只是以中斷服務程序的形式插入到用戶現(xiàn)行程序中。即CPU 啟動I/O 后，繼續(xù)自身的工作，不必查詢I/O 的狀態(tài)。而I/O 被啟動后，便進入自身的準備階段，當其準備就緒時，向CPU 提出中斷請求，此時若滿足條件，CPU 暫停現(xiàn)行程序，轉入該設備的中斷服務程序，在服務程序中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。

12．什么是計算機的主頻，主頻和機器周期有什么關系？

. 答：一臺機器時鐘信號的頻率即為主頻，主頻的倒數(shù)稱作時鐘周期，機器周期內包含若干個時鐘周期。

13. 馮·諾依曼計算機的特點是什么？

馮氏計算機的特點是：

1 由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大部件組成； 2 指令和數(shù)據(jù)以同一形式（二進制形式）存于存儲器中；

3 指令由操作碼、地址碼兩大部分組成；

4 指令在存儲器中順序存放，通常自動順序取出執(zhí)行；

5 以運算器為中心（原始馮氏機）。

14、指令和數(shù)據(jù)都存于存儲器中, 計算機如何區(qū)分它們？

計算機硬件主要通過不同的時間段來區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，即：取指周期（或取指微程序）取出的既為指令，執(zhí)行周期（或相應微程序）取出的既為數(shù)據(jù)。

另外也可通過地址來源區(qū)分，從PC 指出的存儲單元取出的是指令，由指令地址碼部分提供操作數(shù)地址

15、什么是總線？總線傳輸有何特點？為了減輕總線負載，總線上的部件應具備什么特點？

總線是多個部件共享的傳輸部件。

總線傳輸?shù)奶攸c是：某一時刻只能有一路信息在總線上傳輸，即分時使用。 為了減輕總線負載，總線上的部件應通過三態(tài)驅動緩沖電路與總線連通。

16、說明存取周期和存取時間的區(qū)別。

存取周期和存取時間的主要區(qū)別是：存取時間僅為完成一次操作的時間，而存取周期不僅包含操作時間，還包含操作后線路的恢復時間。即：

存取周期 = 存取時間 恢復時間

17. 什么叫刷新？為什么要刷新？說明刷新有幾種方法。

動態(tài)RAM 靠電容存儲電荷原理存儲信息，電容上的電荷要放電，信息即丟失。為了維持所存信息，需在一定時間（2ms ）內，將所存信息讀出再重新寫入（恢復），這一過程稱作刷新，刷新是一行一行進行的，由CPU 自動完成。

18、I/O有哪些編址方式？各有何特點？ I/O的編址方式有獨立編址和統(tǒng)一編址兩種方式

1. 獨立編址(專用的I/O端口編址)----存儲器和I/O端口在兩個獨立的地址空間中

(1)優(yōu)點：I/O端口的地址碼較短，譯碼電路簡單，存儲器同I/O端口的操作指令不同，程序比較清晰；存儲器和I/O端口的控制結構相互獨立，可以分別設計

(2)缺點：需要有專用的I/O指令，程序設計的靈活性較差

2. 統(tǒng)一編址(存儲器映像編址)----存儲器和I/O端口共用統(tǒng)一的地址空間，當一個地址空間分配給I/O端口以后，存儲器就不能再占有這一部分的地址空間

(1)優(yōu)點：不需要專用的I/O指令，任何對存儲器數(shù)據(jù)進行操作的指令都可用于I/O端口的數(shù)據(jù)操作，程序設計比較靈活；由于I/O端口的地址空間是內存空間的一部分，這樣，I/O端口的地址空間可大可小，從而使外設的數(shù)量幾乎不受限制

(2)缺點：I/O端口占用了內存空間的一部分，影響了系統(tǒng)的內存容量；訪問I/O端口也要同訪問內存一樣，由于內存地址較長，導致執(zhí)行時間增加

19、在什么條件下，I/O設備可以向CPU 提出中斷請求？

I/O設備向CPU 提出中斷請求的條件是：I/O接口中的設備工作完成狀態(tài)為1（D=1），中斷屏蔽碼為0 （MASK=0），且CPU 查詢中斷時，中斷請求觸發(fā)器狀態(tài)為1（INTR=1）。

20、什么是中斷允許觸發(fā)器？它有何作用？

解：中斷允許觸發(fā)器是CPU 中斷系統(tǒng)中的一個部件，他起著開關中斷的作用（即

中斷總開關，則中斷屏蔽觸發(fā)器可視為中斷的分開關）。

21、 （1）畫出主機框圖（要求畫到寄存器級）；

作命令及節(jié)拍安排。

(3)T0 PC→MAR 1→R

T1 M(MAR)→MDR (PC) 1→PC

T2 MDR→IR OP(IR)→ID

T0 Ad(IR)→MAR 1→W

T1 AC→MDR

T2 MDR→M(MAR)

22．畫出DMA 方式接口電路的基本組成框圖，并說明其工作過程（以輸入設備為例）。