計(jì)算機(jī)組成原理

1、5- ，答 : 根據(jù) c得地址線、數(shù)據(jù)線，可確定整個(gè)主存空間為k 。系統(tǒng)程序區(qū)由ro 芯片組成 ; 用戶程序區(qū)與系統(tǒng)程序工作區(qū)均由ra 芯片組成。共需：8k 得 rom芯片 1片, k 得sra芯片 3片, k 得s m 芯片片。主存地址分配如圖523所示, 主存得連接框圖如圖2 所示 .5 20答：存儲(chǔ)器邏輯圖如圖5所示, 為簡(jiǎn)單起見，在圖中沒有考慮行選信號(hào)與列選信號(hào)，行選信號(hào)與列選信號(hào)得邏輯式可參考下題。在 b 空間得最后 1b 為i o 空間，在此區(qū)間 cs無(wú)效，不訪問(wèn)主存。5 23答:什么就是高速緩沖存儲(chǔ)器? 它與主存就是什么關(guān)系？其基本工作過(guò)程如何？解：高速緩沖存儲(chǔ)器位于主存與cpu

2、 之間，用來(lái)存放當(dāng)前正在執(zhí)行得程序段與數(shù)據(jù)中得活躍部分, 使pu得訪存操作大多數(shù)針對(duì) c he 進(jìn)行 , 從而使程序得執(zhí)行速度大大提高. 高速緩沖存儲(chǔ)器得存取速度接近于cpu 得速度，但就是容量較小，它保存得信息只就是主存中最急需處理得若干塊得副本。當(dāng) u 發(fā)出讀請(qǐng)求時(shí)，如果 cace 命中 , 就直接對(duì) cach 進(jìn)行讀操作 , 與主存無(wú)關(guān)；如果 cach 不命中，則仍需訪問(wèn)主存，并把該塊信息一次從主存調(diào)入 cache 內(nèi). 若此時(shí) cahe 已滿，則須根據(jù)某種替換算法，用這個(gè)塊替換掉 cce 中原來(lái)得某塊信息。5-答 :什么叫虛擬存儲(chǔ)器?采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)能解決什么問(wèn)題？解: 虛擬存儲(chǔ)器由主

3、存儲(chǔ)器與聯(lián)機(jī)工作得輔助存儲(chǔ)器（通常為磁盤存儲(chǔ)器同管理下工作 , 對(duì)于應(yīng)用程序員，可以把它們瞧作就是一個(gè)單一得存儲(chǔ)器。) 共同組成，這兩個(gè)存儲(chǔ)器在硬件與系統(tǒng)軟件得共采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)可以解決主存容量不足得問(wèn)題。虛擬存儲(chǔ)器將主存與輔存得地址空間統(tǒng)一編址 , 形成一個(gè)龐大得存儲(chǔ)空間這個(gè)大空間里 , 用戶可以自由編程，完全不必考慮程序在主存就是否裝得下以及這些程序?qū)?lái)在主存中得實(shí)際存放位置。. 在第 6 章61答：控制器得控制方式可以分為種: 同步控制方式、異步控制方式與聯(lián)合控制方式。同步控制方式得各項(xiàng)操作都由統(tǒng)一得時(shí)序信號(hào)控制, 在每個(gè)機(jī)器周期中產(chǎn)生統(tǒng)一數(shù)目得節(jié)拍電位與工作脈沖。這種控制方式設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，

4、容易實(shí)現(xiàn) ; 但就是對(duì)于許多簡(jiǎn)單指令來(lái)說(shuō)會(huì)有較多得空閑時(shí)間, 造成較大數(shù)量得時(shí)間浪費(fèi)，從而影響了指令得執(zhí)行速度。異步控制方式得各項(xiàng)操作不采用統(tǒng)一得時(shí)序信號(hào)控制，而根據(jù)指令或部件得具體情況決定，需要多少時(shí)間，就占用多少時(shí)間. 異步控制方式?jīng)]有時(shí)間上得浪費(fèi)，因而提高了機(jī)器得效率, 但就是控制比較復(fù)雜。聯(lián)合控制方式就是同步控制與異步控制相結(jié)合得方式。 3答： 3控制器有哪些基本功能？它可分為哪幾類？分類得依據(jù)就是什么?解：控制器得基本功能有：（ ) 從主存中取出一條指令，并指出下一條指令在主存中得位置.（ ) 對(duì)指令進(jìn)行譯碼或測(cè)試，產(chǎn)生相應(yīng)得操作控制信號(hào)，以便啟動(dòng)規(guī)定得動(dòng)作。( ） 指揮并控制 u

5、、主存與輸入輸出設(shè)備之間得數(shù)據(jù)流動(dòng)。控制器可分為組合邏輯型、存儲(chǔ)邏輯型、組合邏輯與存儲(chǔ)邏輯結(jié)合型 3類，分類得依據(jù)在于控制器得核心- 微操作信號(hào)發(fā)生器 ( 控制單元 cu）得實(shí)現(xiàn)方法不同。69答: 指令與數(shù)據(jù)都存放在主存, 如何識(shí)別從主存儲(chǔ)器中取出得就是指令還就是數(shù)據(jù)？解: 指令與數(shù)據(jù)都存放在主存，它們都以二進(jìn)制代碼形式出現(xiàn)，區(qū)分得方法為：(1 ） 取指令或數(shù)據(jù)時(shí)所處得機(jī)器周期不同: 取指周期取出得就是指令; 分析取數(shù)或執(zhí)行周期取出得就是數(shù)據(jù)。（2）取指令或數(shù)據(jù)時(shí)地址得來(lái)源不同：指令地址來(lái)源于程序計(jì)數(shù)器; 數(shù)據(jù)地址來(lái)源于地址形成部件.6 15答:什么就是微命令與微操作？什么就是微指令？微程序與

6、機(jī)器指令有何關(guān)系？微程序與程序之間有何關(guān)系？解：微命令就是控制計(jì)算機(jī)各部件完成某個(gè)基本微操作得命令。微操作就是指計(jì)算機(jī)中最基本得、不可再分解得操作。微命令與微操作就是一一對(duì)應(yīng)得，微命令就是微操作得控制信號(hào)，微操作就是微命令得操作過(guò)程. 微令就是若干個(gè)微命令得集合。微程序就是機(jī)器指令得實(shí)時(shí)解釋器，每一條機(jī)器指令都對(duì)應(yīng)一個(gè)微程序. 微程序與程序就是兩個(gè)不同得概念。微程序就是由微指令組成得，用于描述機(jī)器指令, 實(shí)際上就是機(jī)器指令得實(shí)時(shí)解釋器, 微程序就是由計(jì)算機(jī)得設(shè)計(jì)者事先編制好并存放在控制存儲(chǔ)器中得，一般不提供給用戶; 程序就是由機(jī)器指令組成得, 由程序員事先編制好并存放在主存儲(chǔ)器中.6-16答:

7、. 什么就是垂直型微指令? 什么就是水平型微指令？它們各有什么特點(diǎn)？又有什么區(qū)別 ?解: 垂直型微指令就是指一次只能執(zhí)行一個(gè)微命令得微指令；水平型微指令就是指一次能定義并能并行執(zhí)行多個(gè)微命令得微指令。垂直型微指令得并行操作能力差, 一般只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)微操作，控制 個(gè)信息傳送通路 , 效率低 , 執(zhí)行一條機(jī)器指令所需得微指令數(shù)目多，執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng); 但就是微指令與機(jī)器指令很相似, 所以容易掌握與利用, 編程比較簡(jiǎn)單 , 不必過(guò)多地了解數(shù)據(jù)通路得細(xì)節(jié)，且微指令字較短. 水平型微指令得并行操作能力強(qiáng), 效率高 , 靈活性強(qiáng)，執(zhí)行一條機(jī)器指令所需微指令得數(shù)目少, 執(zhí)行時(shí)間短 ; 但微指令字較長(zhǎng) , 增加了控

8、存得橫向容量, 同時(shí)微指令與機(jī)器指令得差別很大, 設(shè)計(jì)者只有熟悉了數(shù)據(jù)通路, 才有可能編制出理想得微程序, 一般用戶不易掌握。 20答:解：因?yàn)槲⒅噶畹貌僮骺刂谱侄沃挥? 位，所以不能采用直接控制法. 又因?yàn)槲⒅噶钪杏卸鄠€(gè)微命令就是兼容性得微命令，如微指令i 中得微命令 a , 故也不能采用最短編碼法。最終選用字段編碼法與直接控制法相結(jié)合得方法. 將互斥得微命令安排在同一段內(nèi)，兼容得微命令安排在不同得段內(nèi)。、 、這個(gè)微命令就是互斥得微命令，把它們安排在一個(gè)段內(nèi) , 、f、 h 這3 個(gè)微命令也就是互斥得，把它們也安排在另一個(gè)段內(nèi)。此微指令得操作控制字段格式如圖 1 所示。其中 : 字段得譯碼器

9、輸出對(duì)應(yīng)得微命令為無(wú)01b i1 j字段得譯碼器輸出對(duì)應(yīng)得微命令為無(wú)e01h將全部 8 條微指令代碼化可以得到i1 ： 1 0 01i ：01100i ：0000i :10 00 5 : 11100 ： 1 1111i7 ： 1100i8： 100 018 1答 :外部設(shè)備有哪些主要功能？可以分為哪些大類？各類中有哪些典型設(shè)備?解: 外部設(shè)備得主要功能有數(shù)據(jù)得輸入、輸出、成批存儲(chǔ)以及對(duì)信息得加工處理等.外部設(shè)備可以分為五大類: 輸入輸出設(shè)備、輔助存儲(chǔ)器、終端設(shè)備、過(guò)程控制設(shè)備與脫機(jī)設(shè)備. 其典型設(shè)備有鍵盤、打印機(jī)、磁盤、智能終端、數(shù)/ 模轉(zhuǎn)換器與鍵盤軟盤數(shù)據(jù)站等。9-1答 :什么就是計(jì)算機(jī)得輸

10、入輸出系統(tǒng)? 輸入輸出設(shè)備有哪些編址方式？有什么特點(diǎn) ?解：計(jì)算機(jī)得輸入輸出系統(tǒng)包括輸入輸出接口與輸入輸出信息傳送控制方式等，它們就是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最具有多樣性與復(fù)雜性得部分。輸入輸出設(shè)備有兩種編址方式：i/ 映射方式（獨(dú)立編址) 與存儲(chǔ)器映射方式（統(tǒng)一編址) ，獨(dú)立編址得優(yōu)點(diǎn)就是指令與訪存指令容易區(qū)分, 外設(shè)地址線少 , 譯碼簡(jiǎn)單，主存空間不會(huì)減少，缺點(diǎn)就是控制線增加了i 讀與 i o寫信號(hào)；統(tǒng)一編址得優(yōu)點(diǎn)就是總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 全部訪存類指令都可用于控制外設(shè)，可直接對(duì)外設(shè)寄存器進(jìn)行各種運(yùn)算，占用主存一部分地址 , 縮小了可用得主存空間。9 2答 :什么就是 /o 接口？o 接口有哪些特點(diǎn)與功

11、能？接口有哪些類型 ?解： i o 接口就是主機(jī)與外設(shè)之間得交接界面, 通過(guò)接口可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)之間得信息交換。接口得基本功能有: 實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)得通信聯(lián)絡(luò)控制；進(jìn)行地址譯碼與設(shè)備選擇；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖；完成數(shù)據(jù)格式得變換; 傳遞控制命令與狀態(tài)信息。接口按數(shù)據(jù)傳送方式分類, 有串行接口與并行接口; 按控制方式分類，有程序查詢接口、程序中斷接口、接口; 按靈活性分類 , 有可編程接口與不可編程接口；按通用性分類, 有通用接口與專用接口；按i/o信號(hào)分類，有數(shù)字接口與模擬接口; 按應(yīng)用分類 , 有運(yùn)行輔助接口、用戶交互接口、傳感接口、控制接口。程序查詢方式、程序中斷方式、ma 方式各自適用什么范圍?

12、 下面這些結(jié)論正確嗎？為什么？( ） 程序中斷方式能提高c 利用率 , 所以在設(shè)置了中斷方式后就沒有再應(yīng)用程序查詢方式得必要了。（）ma 方式能處理高速外部設(shè)備與主存間得數(shù)據(jù)傳送，高速工作性能往往能覆蓋低速工作要求，所以ma 方式可以完全取代程序中斷方式。解: 程序查詢方式、程序中斷方式、dma 方式各自適用得范圍見前述。（1) 不正確 . 程序查詢方式接口簡(jiǎn)單，可用于外設(shè)與主機(jī)速度相差不大，且外設(shè)數(shù)量很少得情況。( 不正確。 dma方式用于高速外部設(shè)備與主存間得數(shù)據(jù)傳送，但dm 結(jié)束時(shí)仍需程序中斷方式做后處理.9 18答：現(xiàn)有 a、b、c 、d 共4個(gè)中斷源 , 其優(yōu)先級(jí)由高向低按、b 、

13、c 、d 順序排列。若中斷服務(wù)程序得執(zhí)行時(shí)間為 0s , 請(qǐng)根據(jù)圖 8所示時(shí)間軸給出得中斷源請(qǐng)求中斷得時(shí)刻，畫出cp執(zhí)行程序得軌跡 .解:c 執(zhí)行程序得軌跡如圖8- 所示。 1答 :解： (1)各級(jí)中斷服務(wù)程序中得各中斷屏蔽碼設(shè)置如表- 所示（）級(jí)中斷同時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)求，各級(jí)中斷處理過(guò)程示意如圖8 8所示。9-24答：簡(jiǎn)述 da 傳送得工作過(guò)程。解:dm 傳送得工作過(guò)程為 : 預(yù)處理：在 dma 傳送之前必須要做準(zhǔn)備工作 , 即初始化 . pu 首先執(zhí)行幾條 i/o 指令，用于測(cè)試外設(shè)得狀態(tài)、向dma控制器得有關(guān)寄存器設(shè)置初值、設(shè)置傳送方向、啟動(dòng)該外部設(shè)備等. 在這些工作完成之后，cu 繼續(xù)執(zhí)行

14、原來(lái)得程序，由外設(shè)向 da 控制器發(fā) dma 請(qǐng)求，再由 dm 控制器向 cu 發(fā)總線請(qǐng)求。 數(shù)據(jù)傳送 :dm 得數(shù)據(jù)傳送可以單字節(jié)( 或字 ) 為基本單位，也可以數(shù)據(jù)塊為基本單位。dma 后處理：當(dāng)傳送長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器計(jì)到時(shí)， da 操作結(jié)束 ,da 控制器向 cpu發(fā)中斷請(qǐng)求， cp 停止原來(lái)程序得執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序做ma 結(jié)束處理工作 .計(jì)算機(jī)輸入 / 輸出控制方式有哪幾種？各有什么特點(diǎn)?答： cu 與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送, 系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)傳送得控制方式一般分為四種：?程序控制方式， 程序控制方式就是指u與外設(shè)間得數(shù)據(jù)傳送就是在程序得控制下完成得一種數(shù)據(jù)傳送方式, 這種方式又分為無(wú)條件傳送與

15、條件傳送二種。在這種 i/o 方式中 , 程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 , 硬件軟件較省， 但費(fèi)時(shí)， cpu效率較低 , 實(shí)時(shí)性差， 主要用于中低速外設(shè)與實(shí)時(shí)性要求不高得場(chǎng)合。中斷控制方式，中斷控制方式就是指利用中斷技術(shù)控制cpu與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送得一種方式. 這種方式實(shí)時(shí)性好，不需要反復(fù)查詢等待 , 減少了 cpu等待時(shí)間， cpu與外設(shè)可并行工作, 但這種方式需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)及恢復(fù)等工作, 仍花費(fèi) pu時(shí)間。? m方式，ma方式就是指由專門硬件控制, 不需介入， 直接由存儲(chǔ)器與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送得方式。這種方式不需cu介入 , 減少了得開銷, 能實(shí)現(xiàn)高速得數(shù)據(jù)塊傳送, 提高了效率 . 但這種方式增加了硬件開銷，提高了系統(tǒng)得成本。?方式， iop 方式就是指由輸入/ 輸出協(xié)處理器 op控制數(shù)據(jù)傳送得方式。這種控制方式由于輸入/ 輸出協(xié)處理器具有單獨(dú)得指令系統(tǒng) , 因此能在數(shù)據(jù)傳送時(shí)，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)傳送支持dma方式 , 因此傳送速度快而且不須cpu介入， cpu與 iop 可并行工作，效率高。這四種方式中，程序控制方式與中斷方式屬于軟件控制方式,dm方式與 op方式屬于硬件方式。例 52試述 i o端口兩種編址方法得特點(diǎn)與區(qū)別。、答： i/o 端口得編址方法有二種 : 即 i/ 端口單獨(dú)編址方式與 /o 端口與存儲(chǔ)器單元統(tǒng)一編址方式。 /o 址統(tǒng)一編址方式就是將 i/o 端口地址與內(nèi)存地