计算机组成原理 期末考试知识点

时间:2024-02-01 13:30:54

简单题部分

1.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。

2.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。

3.简述中断隐指令及其功能;

答:

中断隐指令是在机器指令系统中没有的指令,它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令,其功能包括保护程序断点、寻找中断服务程序的入口地址、关中断等功能。

4.什么是中断嵌套?

答: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;

递归嵌套

5.中断的过程与子程序调用的区别是什么?

答:

(1)中断的过程与中断时CPU正在运行的程序是相互独立的,它们之间没有确定的关系。子程序调用是转入的子程序与正在执行的程序是同一个程序。

(2)中断一般是由硬件信号产生的,软中断除外,子程序调用是转移指令引起的。

(3)中断服务程序的地址是由硬件决定的,子程序调用是转移指令在地址码中指定子程序的地址;

(4)中断过程要存储所有的状态信息,子程序调用时可以只保存 PC 的值;

(5)中断程序的调用的过程包括确定产生中断的原因、对多个同时进行的中断裁决等,而在一般的子程序调用时没有这种操作;

6.简述多重中断系统中CPU响应中断的步骤。

答:

(1)、关中断。暂时禁止所有中断;

(2)、保护现场信息,包括保存 PC 的值;

(3)、判别中断条件根据中断优先条件,从而确定中断服务程序的地址;

(4)、开中断,设置 CPU 优先级为当前中断优先级,允许响应外部中断。

(5)、执行中断服务程序。完成中断请求的操纵;

(6)、关闭中断,暂时禁止所有中断;

(7)、恢复现场保护,包括 PC 的值

(8)、开中断,继续执行源程序;

8.基本的DMA控制器的主要部件有哪些?

答:

逻辑结构包括时序和控制逻辑;内部计数器、寄存器组、程序命令控制逻辑;优先级编码逻辑;地址、数据缓冲器组等部分。

12.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。

13.总线的定义

一组可由多个部件分时共享的信息传输线。

14.简要说明集中式仲裁的三种方式。

答:

链式查询方式:容易扩充设备,但对询问链的电路故障很敏感,且查询链中的优先权是固定的。

计数器定时查询方式:计数可以从0开始,也可以从中止点开始,这样很方便灵活的改变了优先次序。

独立请求方式:最大的优点是响应时间快,而且对优先次序的控制相当灵活,如可以预先固定,也可以用程序来改变,还可以用屏蔽的方法改变。

18.总线上有哪些信息传输方式?各有哪些特点?

答:

串行,并行,复合,消息;复合:在同一条总线,传送不同的信号;可以提高总线的利用率,但会影响性能;消息:把各种信息组合成一个有一定格式的数据包在总线中进行传输,可以一次发送跟多的信息,进一步减少线路的数量,提高总线的利用率。

19.(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。

20. 解释DRAM。

答:动态随机存取存储器,即需要采取动态刷新的RAM

21. RAM与ROM有何异同?

答:ROM是只读存储器,对它只能读,不能写,断电后其数据能保存。RAM随机读写存储器,速度快,断电后数据消失;

23. 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序,作为主存活跃区的副本;

(2)设置它,是为了解决 CPU 与主存的速度匹配;

27. 计算机指令中一般包含哪些字段?各有什么作用?

答:包含地址码和操作吗;操作码表示操作的类型;地址码表示操作数和操作结果的存储位置。

29. 什么是指令格式?计算机指令为什么要有一定的格式?

答:对计算机指令的编码的格式称为指令格式;以便计算机能区分指令和数据;

31. 什么是逻辑地址?

答:程序员编程时使用的,与内存物理地址无固定对应关系的地址。

32. CPU主要由哪些基本部件构成?CPU主要有哪些基本功能?

答:

(1)主要由控制器,运算器两部分组成

(2)指令控制、操作控制、数据运算、异常处理和中断;

33. 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)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)程序状态寄存器PS,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。

34. 什么是程序计数器PC?为什么要设置PC寄存器?

答:

PC 通常是一个存放指令地址的寄存器,它通常具有计数功能;在计算机中,程序中大多数指令是按执行的顺序存放在存储器中的,下一条指令的地址,就是上一条指令的地址加该指令的长度。所以设置 PC 可以简化指令地址的形成;

35. 机器周期和时钟周期指令周期;

答:

机器周期:完成一个基本操作的时间单元,例如:取指周期、取数周期等。时钟周期:CPU时钟频率的倒数,机器基本操作的最小单位。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

36. 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

填空题部分

总线控制逻辑基本集中在一起的称为:集中式总线控制

总线控制逻辑分布在总线各个部位上,称为:分布式总线控制

按总线上两种部件通讯时采用的同步方式不同,总线控制可分为:同步通信异步通信

集中式总线控制可分为:链式查询 ,计数器定时查询,独立请求方式。其中,独立请求方式响应时间最快,链式查询方式对电路故障最敏感

高速cache一般采用:随机存取方式

静态SRAM的存储原理:信息不再变化

存储周期:存储器进行连续读或写操作所允许的最短时间间隔。

主存,缓存,辅存组成三级存储系统,分级目的是:解决存储器的容量,速度,价位三者之间的矛盾

半导体静态RAM:靠触发器原理存储信息

半导体动态RAM:靠电容充放电原理存储信息,信息动态半导体存储器的刷新分:集中刷新和分散刷新,之所以刷新是因为电容上的电荷一般只能维持一定时间。

主机与设备传送数据时采用:程序查询方式,主机与设备是串行工作的。

中断向量地址中断服务程序入口地址的地址。 (子程序的入口地址)

I/O与主机交换信息的方式中,中断方式的特点CPU设备并行工作,传送与主程序并行工作

I/O的编址方式分 不统一编址和统一编址,前者需要专用的I/O指令,后者可通过访存指令和设备交换信息。

I/O和CPU的联络方式可分为立即响应方式,异步应答信号联络,同步时标联络。

CPU管理主机与外围设备之间信息交换方式有:I/O编址方式,设备寻址传送方式,联络方式。

DMA方式中,

CPU与DMA控制器通常采用三种方法来分时使用内存,它们是:停止CPU访问,周期挪用,DMA与CPU交替访问

指令周期CPU完成一条指令的时间,它包括若干个机器周期。

向量中断:由硬件形成向量地址,在由向量地址找到中断服务器程序的入口地址。

指令中期:是CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间。

同步控制:由统一的时序信号控制的方式。

异步控制:常用于CPU控制中。

指令周期大于机器周期。

中断标志触发器:用于向CPU发出中断请求。

隐指令:指系统中没有的指令。

允许中断触发器:用于开放或关闭中断系统。

响应中断的条件是 ENIT=1,

响应终端的时间是指令执行后周期结束的时间。

指令系统:某计算机所执行的所有指令。

微地址是指微指令在控制储存器中的储存位置。

程序计数器的位数取决于指令字长。

存储器的层次结构主要体现在:缓存---主存,主存—辅存

解决CPU速度不匹配的途径?

采用高速的主存或加长存储的字长

采用并向操作的双端存储器

在CPU和主存储器之间插入高速cache

采用多体交叉存储器