程序查询方式

注意：由于老师没给文档，一部分是手工整理，如有发现有问题的，可以自己查查。

考试内容：5个简答15分5个名词15分5~6个问答30分2个大题40分名词解释：1.总线仲裁:总线判优,解决多个设备占用总线时,由总线控制器仲裁出优先级最高的设备占用总线2.存储周期:是指连续启动两次独立的存储操作(例如读操作)所需间隔的最小时间,通常存储周期大于存储时间3.中断屏蔽:设备发出中断请求后,用程序方式有选择的封锁部分中断,另一部分中断则继续响应(实现:为每个中断源设置一个中断屏蔽触发器来屏蔽中断请求)4.寻址方式:确定一条指令的操作数地址,与下条将要执行的指令地址的方法,与硬件结构相关,直接影响指令的格式和功能5.DMA: (Direct Memory Access)直接内存存取,是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式,在这种方式中,DMA从CPU完全接管对总线的控制,数据交换不经过CPU,直接在内存与I/O设备之间进行,工作时由DMA控制器向内存发出地址的控制信号,进行地址修改,对传送字的个数计数,并以中断方式向CPU 报告传送操作结束6.程序局部性原理:程序在执行时呈现出局部性规律,在一段时间内整个程序的执行仅限于程序的某一部分,相应的,执行所访问的存储空间也局限于某内存区域,包括时间局部性和空间局部性,时间局部性:一条指令被执行,则在将来可能再被执行,空间局部性是指如果一个存储单元被访问,则他附近的单元也很快被访问7.机器字长:指CPU一次能处理数据的位数,与CPU的寄存器位数相关8.系统总线:指CPU,主存,I/0设备之间的信息传输线,按系统总线传输信息的不同,分为数据总线,地址总线,控制总线9.总线带宽:总线在单位时间内传输数据总量,相当于总线的数据传输率,等于总线工作频率与总线宽度(字节数)的乘积10.指令周期:完成一条指令需要的时间(取指,译码,执行所需的全部时间)11.间接寻址:倘若指令字节中的形式地址不便直接给出操作数的地址,而是指出操作数的有效地址所在的存储单元地址,有效地址为形式地址间接提供12.多重中断:CPU处理中断过程中,出现了新的中断请求,若此时CPU暂停现行的中断处理,去处理新的中断请求即多重中断13.DRAM刷新:DRAM靠电容储存电荷原理存储信息,电容上的电荷要放电,造成信息的丢失,为维持所存信息,需在一定时间内,将所存信息读出在重新写入(恢复),这过程叫刷新,刷新时一行一行的进行,CPU自动完成14.PC:程序计数器,存放当前欲执行指令的地址,并可自动计数形成下条指令地址的计数器15.系统总线：系统总线是指CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输线。

计算机组成原理复习题要点MCU + NPECS的硬件是电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备。

其中运算器和存储器称为CPU(MPU/uP)，CPU和内存储器称为主机。

冯诺依曼型计算机采用了存储程序方案，这是计算机自动化工作的关键。

计算机的软件是计算机系统结构的重要组成部分。

计算机软件一般分为系统软件和应用程序软件两大类。

系统软件是指为了方便用户和发挥计算机的效率，向用户提供的一系列软件，它包括操作系统、语言类程序、各种服务性程序和数据库管理系统等，系统软件的作用是对计算机系统进行管理、调度、监控和维护。

应用软件是为了解决科学计算或信息处理等而编制的程序，是计算机厂家或用户自己开发的程序。

计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由硬联逻辑、微程序机器级、实际机器级、操作系统虚拟机、汇编语言虚拟机、应用语言虚拟机组成，每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。

1：计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。

2：早期将运算器和控制器合在一起称为CPU（中央处理器）3：存储程序并按地址顺序执行，这是冯.诺依曼型计算机的工作原理，也是CPU自动工作的关键4：计算机系统是一个由硬件、软件组成的多层次结构，它通常由微程序级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成。

5:CPU和内存称为主机。

2*3=6 10*011=10+1001：负数的加法要利用补码化为加法来做，减法运算当然也要设法化为加法来做。

2：数的真值变成机器码时有四种表示方法：原码表示法、反码表示法、补码表示法、移码表示法。

3：移码主要用于表示浮点数的阶码E，以利于比较两个指数的大小和对阶操作。

4：尾数运算结果的符号位与最高数值为同值，应执行左规格处理。

存储器是计算机系统的记忆设备，用来存放程序和数据。

出于对存储器大容量、低成本、高速度的要求，目前的计算机系统通常采用Cache-主存-辅存三级存储器体系结构。

计算机组成原理程序查询方式计算机组成原理是计算机科学中的一门基础课程，它涵盖了计算机硬件系统的各个组成部分及其工作原理。

在计算机组成原理中，程序查询是一个重要的主题。

程序查询是指通过一定的方式来查找程序中的指令或数据，以便计算机能够正确执行程序。

在计算机中，程序查询有多种方式。

其中，最常见的方式是线性查询。

线性查询是指按照程序中指令的顺序逐个查询指令并执行。

这种查询方式简单直观，适用于顺序执行的程序。

然而，在实际应用中，程序往往比较复杂，存在多个条件分支和循环结构，这时就需要引入其他的查询方式。

除了线性查询之外，还有条件查询和循环查询等方式。

条件查询是根据程序中的条件语句来判断是否执行某个指令或跳转到其他的指令。

条件查询常用的语句有if语句和switch语句等。

循环查询是通过循环语句来重复执行某个指令或一组指令，直到达到某个条件为止。

循环查询常用的语句有for循环和while循环等。

除了上述的常见查询方式之外，还有一些特殊的查询方式，比如跳转查询和中断查询。

跳转查询是通过跳转指令来实现的，它可以使程序跳转到程序中的其他位置继续执行。

中断查询是指在程序执行过程中，当发生某个事件时，计算机会暂停当前的任务，转而处理其他的任务。

中断查询常用于处理外部设备的输入输出操作。

在计算机组成原理中，程序查询的实现依赖于计算机的指令集架构和计算机的组成部分。

在计算机的指令集架构中，程序查询是通过指令的编码和解码来实现的。

在计算机的组成部分中，程序查询是通过控制单元和运算单元的协调工作来实现的。

控制单元负责解析指令并发送控制信号，而运算单元负责执行指令中的运算操作。

总结起来，程序查询是计算机组成原理中的一个重要主题，它涉及到计算机中指令的查找和执行过程。

常见的查询方式包括线性查询、条件查询和循环查询等。

程序查询的实现依赖于计算机的指令集架构和组成部分，其中控制单元和运算单元起着关键的作用。

了解程序查询的原理和实现方式，有助于我们更好地理解计算机的工作原理。

第九课输入输出控制方式[课题] 输入输出控制方式[课型] 新课[授课课时][教学目标]理解输入输出控制方式的基本概念，理解中断的执行过程[教学重点]中断的执行过程[教学难点]中断的执行过程[教学过程]一、输入输出控制方式CPU控制输入输出设备工作的方式有三种：程序查询方式、中断方式和直接存储器访问方式。

二、程序查询方式程序查询方式是在程序控制下CPU与外设之间交换数据。

其工作过程首先是用程序向外设发出进行数据传送的控制信号，然后从外设读取外设状态，检查是否可以进行数据传送，若外设准备就绪，则进行数据传送；否则反复读外设状态并检查，直到外设准备就绪再进行数据传送。

程序查询方式主要用软件方式实现，它的特点是CPU工作效率低。

三、中断方式中断是主机在执行程序过程、中，遇到突发事件而中断程序的政党执行，转去对突发事件的处理，待处理完成后返回原程序继续执行。

计算机中使用中断方式由软件和硬件共同实现。

软件部分指中断处理程序。

硬件部分指中断控制电路，其作用是负责对中断请求、中断响应等进行相应的处理，保证中断过程的政党进行。

中断过程包括中断请求、中断响应、中断处理、中断返回等步骤。

（1）中断请求。

中断源向CPU中的控制器发出中断请求。

（2）中断响应。

中断响应过程中把被中断的程序的断点地址保存起来，把中断处理程序入口地址送入指令指针寄存器，开始执行中断处理程序。

（3）中断处理。

根据不同的中断原因，中断处理程序执行相应的处理，中断处理程序运行结束后转入中断返回。

（4）中断返回。

中断返回就是恢复断点。

四、直接存储器访问方式直接存储器访问方式（DMA）指高速外设与内存之间直接进行数据交换，不通过CPU，并且CPU不参加数据交换的控制。

DMA方式下高速外设和内存之间进行数据传输需要使用总线，所以DMA方式下要解决的问题主要是总线使用权的转移。

总线使用权一般情况下由CPU掌握，在DMA期间总线使用权交给DMA控制器。

DMA方式由硬件实现。

计算机组成原理作业（第五、三章）第五章5.17 某系统对输入数据进行取样处理，每抽取一个输入数据，CPU就要中断处理一次，将取样的数据存至存储器的缓冲区中，该中断处理需P秒。

此外，缓冲区内每存储N个数据，主程序就要将其取出进行处理，这个处理需Q秒。

试问该系统可以跟踪到每秒多少次中断请求？解：5.21 中断向量通过什么总线送至什么地方？为什么？答：中断向量通过数据总线送至PC。

由于中断向量要为中断服务子程序提供入口地址，使得主程序转到中断服务子程序继续执行，所以中断向量要通过数据总线送至PC。

5.22 程序查询方式和程序中断方式都是通过“程序”传送数据，二者的区别是什么？答：程序查询方式通过“程序”传送数据时，程序对I/O的控制包括了I/O准备和I/O传送两段时间。

由于I/O的工作速度通常比CPU慢，因此程序进行时CPU要反复询问I/O的状态，使得CPU原地踏步等待，降低了其工作效率。

程序中断方式虽然也是通过“程序”传送数据，但程序仅对I/O传送阶段进行控制。

在I/O 设备准备就绪前CPU不需要进行查询，使得CPU可以与I/O并行工作，提高了其工作效率。

5.23 调用中断服务程序和调用子程序有何区别？答：调用中断服务程序和调用子程序的区别如下：（1）调用子程序是预先安排好的，而调用中断服务程序是随机发生的；（2）调用子程序是为主程序服务的，而中断服务程序与主程序并没有什么关系；（3）子程序是由调用指令给出的目标地址，中断是由隐指令获得中断服务程序的入口地址。

5.27 DMA方式有何特点？什么样的I/O设备与主机交换信息时采用DMA方式，举例说明。

答：DMA方式工作特点：由于主存和DMA接口之间存在数据通路，所以主存和设备交换信息是不通过CPU的，也不需要CPU暂停现行程序为设备服务，省去了保护和恢复现场的工作，因此DMA的工作速度比程序中断方式的快。

通常DMA与主存交换数据是采用如下三种方法：（1）停止CPU访问主存（2）周期挪用（3）DMA与CPU交替访问当I/O设备与硬盘、U盘等辅存交换信息时，即可采用DMA方式。

第三章3.4.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.3.14.设总线的时钟频率为8MHZ，一个总线周期等于一个时钟周期。

如果一个总线周期中并行传送16位数据，试问总线的带宽是多少？解：由于：f=8MHz,T=1/f=1/8M秒，一个总线周期等于一个时钟周期所以：总线带宽=16/（1/8M）= 128Mbps3.16.在异步串行传送系统中，字符格式为：1个起始位、8个数据位、1个校验位、2个终止位。

若要求每秒传送120个字符，试求传送的波特率和比特率。

解：一帧包含：1+8+1+2=12位故波特率为：（1+8+1+2）*120=1440bps比特率为：8*120=960bps第四章4.7.一个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？当选用下列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×1位，4K×8位，8K×8位解：地址线和数据线的总和= 14 + 32 = 46根；选择不同的芯片时，各需要的片数为：1K×4：（16K×32）/（1K×4）= 16×8 = 128片2K×8：（16K×32）/（2K×8）= 8×4 = 32片4K×4：（16K×32）/（4K×4）= 4×8 = 32片16K×1：（16K×32）/（16K×1）= 1×32 = 32片4K×8：（16K×32）/（4K×8）= 4×4 = 16片8K×8：（16K×32）/（8K×8）= 2×4 = 8片4.11.一个8K×8位的动态RAM芯片，其内部结构排列成256×256形式，存取周期为0.1μs。

（一）说明计算机系统的层次结构。

计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。

（二）请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。

（三）请说明程序查询方式与中断方式各自的特点。

程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU，准备输入输出的一种方法，它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些。

（四）简要描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点。

(1)外设发出DMA请求；（2）CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线的控制；（3）由DMA控制器执行数据传送操作；（4）向CPU报告DMA操作结束。

主要优点是数据数据速度快.（五）在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。

因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。

（六）什么是存储保护？通常采用什么方法？当多个用户共享主存时，为使系统能正常工作，应防止由于一个用户程序出错而破坏其它用户的程序和系统软件，还要防止一个用户程序不合法的访问不是分给它的主存区域。

为此，系统提供存储保护。

通常采用的方法是：存储区域保护和访问方式保护。

（七）说明计数器定时查询工作原理。

计数器定时查询方式工作原理：总线上的任一设备要求使用总线时，通过BR线发出总线请求。

总线控制器接到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。

每个设备接口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的设备相一致时，该设备置“1”BS线，获得总线使用权，此时中止计数查询。

计算机组成原理程序查询方式计算机组成原理是计算机科学中的一门基础课程，涉及到计算机的硬件组成和工作原理。

在计算机程序查询方面，我们可以通过以下几种方式进行查询和获取所需的信息。

一、在线文档和手册查询许多编程语言和软件都有相应的在线文档和手册，通过这些文档可以查询到具体的语法、函数和类的使用方法，以及相关的示例代码。

这些文档通常由官方维护，保证了信息的准确性和权威性。

在查询过程中，我们可以使用搜索引擎，输入关键词加上官方文档的名称，即可快速找到所需的内容。

二、编程社区和论坛查询编程社区和论坛是程序员们交流和分享经验的重要平台。

在这些平台上，我们可以通过提问或搜索来查询自己遇到的问题。

在提问时，我们应该尽量清晰和详细地描述问题，并提供相关的代码和错误信息，以便其他人更好地理解和回答。

在搜索时，我们可以使用关键词加上网站的名称或相关标签，来快速找到与自己问题相似的帖子和解决方案。

三、编程工具和集成开发环境查询许多编程工具和集成开发环境都提供了内置的帮助文档和查询功能。

在使用这些工具时，我们可以通过查看帮助文档或使用内置的查询功能来获取所需的信息。

这些工具通常会提供语法提示、自动补全和错误检查等功能，能够帮助我们更快地找到问题所在和解决方案。

四、书籍和教材查询计算机组成原理是一门较为基础的课程，有许多经典的教材和参考书籍可供查询和学习。

通过阅读这些书籍，我们可以深入了解计算机的硬件组成和工作原理，以及相关的编程技术和优化方法。

在查询时，我们可以使用书籍的目录或索引来快速定位所需的内容，也可以阅读相关章节来获取更详细的信息。

五、在线教程和视频查询在互联网上有许多免费或付费的在线教程和视频资源可供查询和学习。

这些资源通常以教学的方式来介绍和讲解计算机组成原理和编程技术，通过实例和案例来帮助我们理解和应用相关知识。

在查询时，我们可以使用搜索引擎来找到适合自己的教程和视频，也可以通过在线教育平台来选择合适的课程。

大型计算机特点：现代大型计算机并非主要通过每秒运算次数MIPS(Million Instructions Per Second) （单字长定点指令平均执行速度），来衡量性能，而是可靠性、安全性、向后兼容性和极其高效的I/O 性能。

主机通常强调大规模的数据输入输出，着重强调数据的吞吐量。

大型计算机可以同时运行多操作系统，因此不像是一台计算机而更像是多台虚拟机，因此一台主机可以替代多台普通的服务器，是虚拟化的先驱。

同时主机还拥有强大的容错能力。

主机的投资回报率取决于处理数据的规模、减少人力开支、实现不间断服务和其他成本的缩减。

由于主机的平台与操作系统并不开放，因而很难被攻破，安全性极强。

大型机体系结构的最大优势是无与伦比的I/O处理能力。

虽然大型机处理器并不总是拥有领先优势，但是它们的I/O体系结构使它们能处理好几个PC服务器放一起才能处理的数据。

程序查询方式简介：程序查询方式是一种程序直接控制方式，是早期计算机中使用的一种最简单的输入输出方式，在这种方式中，数据在CPU 与外围设备之间的传送完全依赖于计算机的程序控制，是在CPU主动控制下进行的。

当需要输入输出时，CPU暂时执行主程序，转去执行设备输入/输出的服务程序，根据服务程序中的I/O指令进行数据传送，这是主机与外设间进行信息交换（输入/输出）的最简单、最经济的方式，只需要很少的硬件，输入和输出完全通过CPU 执行程序来完成。

查询流程：利用程序控制实现CPU和外部设备之间的数据传送：一旦某一外设被选中并启动后，主机将查询这个外设的某些状态位，看其是否准备就绪？若外设未准备就绪，主机将再次查询；若外设已准备就绪，则执行一次I/O操作。

1.先向I/O设备发出命令字，请求进行数据传送2.从I/O接口读入状态字3.检查状态字中的标志，看看数据交换是否可以进行4.假如这个设备没有准备就绪，则重复进行2,3步骤，直到这个设备准备好交换数据，发出准备就绪信号”Ready” 为止。

完整版计算机组成原理简答题计算机组成原理简答题第四章1、存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？答：存储器的层次结构主要体现在Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。

Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。

主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。

综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。

主存与CACHE之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。

而主存与辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现，即将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存储器，程序员可使用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）编程，当程序运行时，再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。

因此，这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。

2. 说明存取周期和存取时间的区别。

解：存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次操作的时间，而存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。

即：存取周期 = 存取时间 + 恢复时间3. 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：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。

4. 半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？解：半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种：线选法和重合法。

中断程序和查询方式的区别
中断程序在程序开始定义中断入口地址，初始化中必须
打开中断允许位，程序运行时不用判断溢出状态位，溢
出后硬件清零；
查询方式在程序运行时必须判断溢出状态位，溢出后须
软件清零。

查询方式：发送数据——先发后查；
接收数据——先查后收。

中断方式：发送数据——发送、等待中断、
中断中发送；
接收数据——等待中断、在中断中接收
中断方式，是事件触发的，换言之只要有事件产生都会进入中断，并且取得最优运行，因此响应更快，及时。

查询方式，就是在主函数里面不停循环，查询端口状态，明显其弊端在于响应速度，在处理事件多，处理流程复杂，函数嵌套执行的情况下，由于处理不过来容易丢失
事件。

举个例子，在电话用户接入系统里面，一个单片机管理1个电话端口的摘挂机，执行周期要求8ms，用查询的
方式足够了，但是当电话增加到16个，用查询方式，效果就差了，曾出现过电话响起的时（12个电话齐呼），拿起话筒，电话还在振铃，明显处理不过来。

这个时候，有两个办法，一个采用中断方式，另一个采用更高效的CPU，明显前者只需要修改软件，后者需要增加硬件成本，还延长开发时间。