计算机组成与系统组成原理复习

计算机组成原理经典复习题集锦(附答案)计算机组成原理复习题一、填空题1.用二进制代码表示的计算机语言称为（机器语言），用助记符编写的语言称为（汇编语言）。

2. 计算机硬件由（控制单元）、（运算器）、（存储器）、输入系统和输出系统五大部件组成。

3.十六进制数CB8转换成二进制数为（110010111000）。

4.某数x的真值-0.1011B，其原码表示为（ 1.1011）。

5.在浮点加减法运算过程中，在需要（对阶）或（右规）时，尾数需向右移位。

6.指令通常由（操作码）和（地址码）两部分组成。

7.要组成容量为4K*8位的存储器，需要（8）片4K×1位的芯片并联，或者需要（4）片1K×8位的芯片串联。

8. 中断处理过程包括（关中断）、（保护现场）、（执行中断服务程序）、（恢复现场）和（开中断）阶段。

9.操作数寻址方式包括（直接寻址）、（间接寻址）、（立即寻址）、（隐含寻址）、（寄存器寻址）、（寄存器间接寻址）、（基址寻址）等。

10.动态RAM的刷新包括（分散刷新）、（集中刷新）和（异步刷新）三种方式。

11.高速缓冲存储器的替换算法有（先进先出）和（近期最少使用）。

12.影响流水线性能的因素有（数据相关）、（控制相关）和（资源相关）。

13.主存储器容量通常以KB为单位，其中1K=（），硬盘的容量以GB为单位，其中1G=（）。

14.主存储器一般采用（动态RAM）存储器，CACHE采用（静态RAM ）存储器。

15.世界上第一台计算机产生于（1946 ）年，称为（ENIAC）。

16. I/O的编址可分为（不统一编址）和（统一编址），前者需要单独的I/O指令，后者可通过（访存）指令和设备交换信息。

17.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的全部时间叫做（指令周期），它通常包含若干个（机器周期），而后者又包含若干个（时钟周期）。

18.计算机中各个功能部件是通过（总线）连接的，它是各部件之间进行信息传输的公共线路。

第一章一、填空1．计算机系统主要由（）、（）两大部分组成。

2．计算机硬件子系统由（）、（）、（）、（）、（）3．计算机软件子系统由（）、（）4．计算机应用软件由（）、（）、（）、（）5．计算机系统软件由（）、（）、（）、（）6．计算机的主要技术指标（）、（）、（）7．计算机发展五代主要代表计算机（）、（）、（）、（）、（）8．计算机未来发展方向（）、（）、（）、（）9．计算机按功能可分为（）、（）、（）10. ( )与（）、输入输出接口和系统总线合称为计算机主机。

11．用高级语言编写的程序称为（）程序，经编译程序或解释程序翻译后成为（）程序。

12．程序设计语言一般分为三类()、()、()。

13．数控机床是计算机在（）方面的应用，邮局自动分拣信件是计算机在（）方面的应用。

14．现代计算机主要采用（）结构作为计算机硬件之间的连接方式。

15．用二进制代码表示的计算机语言称为（），用助记符编写的语言称为（）。

二、选择题1.“从中间开始”设计的“中间”目前多数在（）A.传统机器语言机器级与操作系统机器级之间B.传统机器语言机器级与微程序机器级之间C.微程序机器级与汇编语言机器级之间D.操作系统机器级与汇编语言机器级之间2．在计算机系统设计中，比较好的方法是( )A ．从上向下设计B．从下向上设计C ．从两头向中间设计D ．从中间开始向上、向下设计第二章1.R-S触发器逻辑框图是什么？它有几个输入端各是什么？它有几个输出端？各是什么？2.D触发器逻辑框图是什么？它有哪几个同步输入端？哪几个异步输入端？它有哪几个输出端？3.二—四译码器的工作原理？（如图）4.并行四位寄存器的工作原理？（如图）1． 三态开关的工作原理：D IN D OUTE5.半加器本位和逻辑表达式6. 半加器进位逻辑表达式。

7．全加器本位和逻辑表达式是： 8 . 全加器向高位进位的逻辑表达式：9．SN74181是什么芯片？作什么运算取决哪些引脚？ 10. SN74182是什么芯片？作用?11．用SN74181芯片组成一个16位运算器，片内并行进位片间串行进位。

计算机组成原理期末复习资料（陆瑶编著）第一章计算机的系统概述（P1-8）1.1计算机的组成任务（P1）1.计算机系统由硬件和软件两个子系统组成；2.计算机系统结构主要有a、研究计算机系统硬件、软件功能的分配；b、确定硬件和软件的界面；c、完成提高计算系系统性能的方法；3.计算机的组成是按照计算机系统结构分配给硬件子系统的功能以与确定的概念结构，研究硬件子系统各组成部分的内部构造和相互联系，以实现机器指令集的各种功能和特性。

4.计算机实现是计算机组成的物理实现，即按计算机组成制定的方案，制作出实际的计算机系统，它包括处理器、主存、总线、接口等各部件的物理结构的实现，器件的集成度和速度的选择和确定，器件、模块、插件、底板的划分和连接，专用器件的设计，电源配置、冷却、装配等各类技术和工艺问题的解决等。

1.2计算机的硬件系统结构P2（1.2.1）5.电子数字计算机普遍采用冯·诺依曼计算机系统结构。

6. 主机：由、存储器与接口合在一起构成的处理系统称为主机。

7. ：中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。

8.冯·诺依曼计算机系统结构由运算器、控制器、储存器、输入设备、输出设备5大部件组成，相互间以总线连接。

9.运算器的作用：计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。

运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以与移位、比较和传送等操作，亦称算术逻辑部件()。

（算数逻辑部件（）：用于完成各种算术运算和逻辑运算（主要用于条件判断、设备控制等）。

）10.控制器的作用：是计算机的指挥中心,负责决定执行程序的顺序,给出执行指令时机器各部件需要的操作控制命令.由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的"决策机构"，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。

11储存器的作用：是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。

第1章计算机系统概述一、选择题1、在下列四句话中，最能准确反映计算机主要功能的是 C。

A、计算机可以存储大量信息B、计算机能代替人的脑力劳动C、计算机是一种信息处理机D、计算机可实现高速运算2、1946年2月，在美国诞生了世界上第一台电子数字计算机，它的名字叫（1）C，1949年研制成功的世界上第一台存储程序式的计算机称为（2）。

（1）A、EDVAC B、EDSAC C、ENIAC D、UNIVAC-Ⅰ（2）A、EDVAC B、EDSAC C、ENIAC D、UNIVAC-Ⅰ3、计算机硬件能直接执行的只能是B。

A、符号语言B、机器语言C、汇编语言D、机器语言和汇编语言4、对计算机软、硬件资源进行管理，是 A 的功能。

A、操作系统B、数据库管理系统C、语言处理程序D、用户程序二、填空题1、计算机的各大部件通过____总线____________连接在一起，它是各部件之间传输信息的通道。

2、计算机按内部信息形式可以分为___模拟____________和___数字信号_两类。

3、计算机硬件一般由_运算器，控制器_______、__存储器______、_输入_______和、____输出____和五大部分组成。

4、运算器是一个数据加工部件，主要完成二进制___算术_______运算及__逻辑________运算。

5、运算器的___位数________越多，计算的精度就越高，但是所费的电子器件也越多，成本越高。

三、简答题1、简述计算机的发展过程。

1、第一代电子管计算机1946年2月，诞生了世界上第一台电子数字计算机——ENIAC ，1949年研制成功的世界上第一台存储程序式的计算机EDSAC 。

2、第二代晶体管计算机1947年在贝尔实验室制成第一个晶体管，进入20世纪50年代全球出现一场以晶体管代替电子管的革命。

3、第三代集成电路计算机4、大规模集成电路计算机5、超大规模集成电路计算机3、冯.诺依曼计算机的特点是什么？它包括哪些主要组成部分？各部分的功能是什么？1、计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成2、指令和数据以同等的地位存放在存储器内，并可以按地址寻访3、指令和数据均用二进制数表示4、指令由操作码和地址组成。

此文档下载后即可编辑计算机组成原理一、缩写词解释CPU:中央处理器ALU:算术逻辑单元I/O:输入输出接口RAM:随机存储器SRAM:静态随机访问存储器DRAM:动态随机访问存储器ROM:只读存储器PROM:用户可编程的只读存储器EPROM:紫外线可擦除可编程只读存储器FLASH:闪速存储器EEPROM:用电可擦除可编程只读存储器ISA:工业标准总线EISA:扩展工业标准总线PCI:外围部件互连总线USB:通用串行总线RS—232C:串行通信总线Cache:高速缓存FIFO:先进先出算法LRU:近期最少使用算法CRC:循环冗余校验码A/D:模拟/数字转换器D/A:数字/模拟转换器DMA:直接存储器存取方式DMAC:直接内存访问控制器LED:发光二极管FA:全加器OP:操作码CISC:复杂指令系位计算机RISC:精简指令系位计算机VLSI:超大规模集成电路LSI:大规模集成电路MAR:存储器地址寄存器MDR:存储器数据寄存器CU:控制单元CM:控制存储器二、选择题（自己看书吧····）三、名词解释1.计算机系统：由硬件和软件两大部分组成，有多种层次结构。

2.主机：CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。

3.主存：用于存放正在访问的信息4.辅存：用于存放暂时不用的信息。

5.高速缓存：用于存放正在访问信息的付本。

6.中央处理器：是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。

7.硬件：是指计算机实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成。

软件：指看不见摸不着，由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。

8.系统软件：又称系统程序，主要用来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理调度，高效运行。

应用软件：又称应用程序，它是用户根据任务需要所编制的各种程序。

9.源程序：通常由用户用各种编程语言编写的程序。

目的程序：由计算机将其翻译机器能识别的机器语言程序。

《计算机组成原理》课程知识复习学习材料试题与参考答案一、单选题1、乘法器的硬件结构通常采用（C）。

A串行加法器和串行移位器B并行加法器和串行左移C并行加法器和串行右移D串行加法器和串行右移2、一张3、5英寸软盘的存储容量为（A），每个扇区存储的固定数据是（）。

A 1.44MB,512B B 1MB,1024BC 2MB,256BD 1.44MB,512KB3、计算机中表示地址时使用（A）。

A无符号数B原码C反码D补码4、用存储容量为16K*1位的存储器芯片来组成一个64K*8位的存储器，则在字方向和位方向分别扩展了（D）倍。

A4、2 B8、4 C2、4 D4、85、ALU属于（A）部件。

A运算器B控制器C存储器D寄存器6、下列选项中，能引起外部中断的事件是（B）。

A键盘输入B除数为0 C浮点运算下溢D访存缺页7、人们根据特定需要预先为计算机编制的指令序列称为（D）。

A软件B文件C集合D程序8、在大量数据传送中常用且有效的检验法是（D）。

A海明码校验B偶校验C奇校验DCRC校验9、CPU的组成中不包含（A）。

A存储器B寄存器C控制器D运算器10、程序访问的局限性是使用（B）的依据。

A缓冲Bcache C虚拟内存D进程11、可编程的只读存储器（B）。

A不一定可以改写B可以改写C不可以改写D以上都不对12、操作数地址存放在寄存器的寻址方式叫（D）。

A相对寻址方式B变址寄存器寻址方式C寄存器寻址方式D寄存器间接寻址方式13、以下有关指令系统的说法错误的是（D）。

A指令系统是一台机器硬件能执行的指令全体B任何程序运行前都要先转化为机器语言程序C指令系统是计算机软件、硬件的界面D指令系统和机器语言是无关的14、微程序存放在（A）中。

A控制存储器BRAM C指令寄存器D内存储器15、磁盘存储器的记录方式一般采用（C）。

A归零制B不归零制C改进的调频制D调相制16、冯、诺依曼机工作方式的基本特点是（B）。

A多指令流数据流B按地址访问顺序执行指令C堆栈操作D存储器按内容选择住址17、32个汉字的机内码需要（C）。

第一章计算机系统概论1、基本概念硬件：是指可以看得见、摸得着的物理设备部件实体,一般讲硬件还应包括将各种硬件设备有机组织起来的体系结构;软件：程序代码+ 数据 + 文档;由两部分组成,一是使计算机硬件能完成运算和控制功能的有关计算机指令和数据定义的组合,即机器可执行的程序及有关数据；二是机器不可执行的,与软件开发、过程管理、运行、维护、使用和培训等有关的文档资料; 固件：将软件写入只读存储器ROM中,称为固化;只读存储器及其写入的软件称为固件;固件是介于硬件和软件之间的一种形态,从物理形态上看是硬件,而从运行机制上看是软件;计算机系统的层次结构：现代计算机系统是由硬件、软件有机结合的十分复杂的整体;在了解、分析、设计计算机系统时,人们往往采用分层分级的方法,即将一个复杂的系统划分为若干个层次,即计算机系统的层次结构;最常见的是从计算机编程语言的角度划分的计算机系统层次结构;虚拟计算机：是指通过配置软件扩充物理机硬件/固件实现功能以后所形成的一台计算机,而物理机并不具备这种功能;虚拟机概念是计算机分析设计中的一个重要策略,它将提供给用户的功能抽象出来,使用户摆脱具体物理机细节的束缚;2、计算机的性能指标;1 吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量,用bps度量;2 响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量,用时间单位来度量;3 利用率：在给定的时间间隔内,系统被实际使用的时间所在的比率,用百分比表示;4 处理机字长：常称机器字长,指处理机运算中一次能够完成二进制运算的位数,如32位机、64位机;5 总线宽度：一般指CPU从运算器与存储器之间进行互连的内部总线一次操作可传输的二进制位数;6 存储器容量：存储器中所有存储单元通常是字节的总数目,通常用KB、MB、GB、TB来表示;7 存储器带宽：单位时间内从存储器读出的二进制数信息量,一般用B/s字节/秒表示;8 主频/时钟周期：CPU的工作节拍受主时钟控制,按照规定在某个时间段做什么从什么时候开始、多长时间完成,主时钟不断产生固定频率的时钟信号;主频主时钟的频率度量单位是MHZ、GHZ；时钟周期主频的倒数度量单位是微秒、纳秒;9 CPU执行时间：表示CPU执行一段程序所占用的CPU时间,可用下式计算CPU时间=CPU时钟周期数 X CPU时钟周期长;10 CPI：执行一条指令所需要的平均时钟周期数,可用下式计算 CPI=执行某段程序所需的CPU时钟周期数/该程序包含的指令条数;11 MIPS：平均每秒执行多少百万条定点指令数,用下式计算MIPS=指令条数 /程序执行时间× 10612 FLOPS：平均每秒执行浮点操作的次数,用来衡量机器浮点操作的性能,用下式计算FLOPS=程序中的浮点操作次数/程序执行时间秒3、计算机硬件系统的概念性结构,各个部分的作用;1计算机硬件系统由运算器、控制器、内存储器、输入设备、输出设备五大部分构成,一般还要包括它们之间的连接结构总线结构；2将运算器、控制器、若干的寄存器集成在一个硅片上,称为中央处理器CPU；3由于输入设备、输出设备与CPU、内存的处理速度差异,所以输入、输出设备通过适配器与总线、CPU、内存连接；4概念性结构如下图所示；译码翻译、产生控制信号控制取操作数源操作数、目的操作数控制执行运算控制保存结果形成下条指令地址顺序、转移6运算器的作用：由算术逻辑运算部件ALU、寄存器、数据通路组成;实现数据的加工和处理算术运算、逻辑运算、移位运算、关系比较运算、位运算；7存储器的作用：存储程序和数据,记忆部件；8适配器的作用：在主机与I/O设备之间起数据缓冲、地址识别、信号转换等；9总线的作用：多个部件分时共享的信息传送通路,用来连接多个部件并为之提供信息传输交换服务;注：后续章节还会逐步扩充4、指令流、数据流计算机如何区分指令和数据指令流：在取指周期中从内存中读出的信息流称为指令流,它通过总线、CPU内部数据通路流向控制器;数据流：在执行周期中从内存中读出的信息流称为数据流,它通过总线、CPU内部数据通路流向运算器;从时间上来说,取指令事件发生在取指周期取指令阶段,取数据事件发生在执行周期执行指令阶段；从空间处理部件上来说,指令一定送给控制器,数据一定送给运算器;5、冯·诺依曼计算机的技术特点由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分构成计算机硬件系统概念结构；采用二进制代码表示数据和指令；采用存储程序控制方式指令驱动;第二章运算方法和运算器1、原码、补码、反码、移码的求法及表示范围; 1首先应明确机器字长；2原码、补码、反码、移码的求法；3表示范围；2、补码加减法运算,加法运算溢出检测;1补码加法运算规则2补码减法运算规则3变形补码表示法00 表示正数11 表示负数4变形补码运算：规则同补码加减法运算规则,双符号位数值化、参加运算;5加法运算溢出检测1单符号位法2双符号位法参见例题、习题3、并行加法器的进位方法及逻辑表达式1直接从全加器的进位公式推导;C2=G1+P1C1C3=G2+P2C2C4=G3+P3C33并行进位：所有进位可以同时产生,实际上只依赖于数位本身、来自最低位的进位C0;C1=G0+P0C0C2=G1+P1G0+P1P0C0C3=G2+P1G1+P2P1G0+P2P1P0C0C4=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1G0+P3P2P1P0C0其中：G0=A0B0 P0=A0+B0G1=A1B1 P1=A1+B1G2=A2B2 P2=A2+B2G3=A3B3 P3=A3+B3Gi：进位产生函数,表示两个数位都为1Pi：进位传递函数,表示某位上的两个数位有一个为1,如果来自低位的进位为1,则肯定会产生进位;4、浮点加减法运算方法;●比较阶码大小、对阶●尾数加减法运算●规格化处理●尾数舍入处理●溢出判断参见例题、习题5、流水线原理、时钟周期确定、时间公式、加速比、时空图1把一个任务分割为一系列的子任务,使各子任务在流水线中时间重叠、并行执行;过程段Si之间重叠执行;2时钟周期的确定所有Si中执行时间最大者,参见例;3时间公式理想K+n-1T4加速比●Ck = TL / Tk = n·k/k＋n－1●当任务数很大时,采用一个任务的完成时间相比,参见例; 5流水线时空图第三章存储系统1、基本概念存储容量：指一个存储器中可以容纳的存储单元总数;典型的存储单元存放一个字节,因此通常用字节数来表示,KB、MB、GB、TB; 存取时间：读操作时间指一次读操作命令发出到该操作完成、数据读出到数据总线上所经历的时间;通常写操作时间等于读操作时间,故称为存取时间;存取周期：也称读写周期,指连续启动两次读/写操作所需间隔的最小时间;通常存储周期略大于存取时间,因为数据读出到总线上,还需要经过数据总线、CPU内部数据通路传递给控制器/运算器;存储器带宽：单位时间里存储器可以存取的信息量,通常用位/秒、字节/秒表示;2、存储器的分级结构;对存储器的要求是容量大、速度快、成本低,但是在一个存储器中要求同时兼顾这三个方面的要求是困难的;为了解决这方面的矛盾,目前在计算机系统中通常采用多级存储器体系结构,即高速缓冲存储器、主存储器和外存储器;CPU能直接访问高速缓冲存储器cache和内存；外存信息必须调入内存后才能为CPU进行处理;1高速缓冲存储器：高速小容量半导体存储器,强调快速存取指令和数据；2主存储器：介于cache与外存储器之间,用来存放计算机运行期间的大量程序和数据;要求选取适当的存储容量和存取周期,使它能容纳系统的核心软件和较多的用户程序；3外存储器：大容量辅助存储器,强调大的存储容量,以满足计算机的大容量存储要求,用来存放系统程序、应用程序、数据文件、数据库等;3、主存储器的逻辑设计;第一步：根据设计容量、提供的芯片容量构建地址空间分布图类似搭积木,可能需要字、位扩展；第二步：用二进制写出连续的地址空间范围；第三步：写出各片组的片选逻辑表达式;第四步：按三总线分析CPU和选用存储器芯片的数据线、地址线、控制线,以便设计CPU与存储器的连接;第五步：设计CPU与存储器连接的逻辑结构图;参见例题、习题4、顺序存储器和交叉存储器的定量分析;顺序存储器：mT交叉存储器：可以使用流水线存取,T+m-1τ参见例题、习题5、高速缓冲存储器cache的基本原理,cache命中率相关计算Cache的基本原理：cache是一种高速缓冲存储器,为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术;主存和cache均按照约定长度划分为若干块；主存中一个数据块调入到cache中,则将数据块地址块编号存放到相联存储器CAM中,将数据块内容存放在cache中；当CPU访问主存时,同时输出物理地址给主存、相联存储器CAM,控制逻辑判断所访问的块是否在cache中：若在,则命中,CPU直接访问cache;若不在,则未命中,CPU直接访问主存,并将该单元所在数据块交换到cache中;基于程序和数据的局部性访问原理,通过cache和主存之间的动态数据块交换,尽量争取CPU访存操作在cache命中,从而总体提高访存速度;cache命中率相关计算：命中率主存/cache系统平均访问时间访问效率参加例题、习题;第四章指令系统1、基本概念指令系统：一台计算机中所有机器指令的集合,称为这台计算机的指令系统;指令系统是表征一台计算机性能的重要因素,其格式与功能直接影响机器的硬件结构、软件、适用范围等;寻址方式：告诉计算机如何获取指令和运算所需要的操作数;即如何提供将要执行的指令所在存储单元的物理地址；如何提供运算所需要的操作数所在存储单元的物理地址、或者操作数所在内部寄存器的编号;CISC：指令条数多、结构形式复杂多样、寻址方式种类繁多、功能复杂多样、翻译执行效率低、很多指令难得用到;CISC使计算机的研制周期长,难以保证正确性,不易调试、维护,大量使用频率很低的复杂指令浪费了系统硬件资源;RISC：选取使用频率最高的一些简单指令,指令条数少,复杂功能通过宏指令实现；指令长度、格式、结构形式、寻址方式种类少,翻译执行效率高；只有取数/存数指令访问存储器,其余指令的操作均在CPU内部寄存器之间进行; RISC可缩短计算机的研制周期、易于保证正确性、调试、维护,系统硬件资源使用效率高;2、指令格式及寻址方式辨析参见例题、习题第五章中央处理器1、基本概念指令周期：取出一条指令并执行这条指令所需要的时间;微指令周期：从控制存储器中读出一条微指令的时间加上执行该条微指令的时间;微命令：控制部件通过控制线向执行部件发送的各种控制信号/操作命令;微操作：执行部件接收微命令以后所完成的操作,微操作是执行部件中最基本的、不可再分解的操作;微指令：一组实现一定操作功能的微命令的组合形式,称为微指令;由操作控制和顺序控制两大部分组成;指令流水线：指指令执行步骤的并行;将指令流的处理过程划分为取指令、指令译码、执行、写结果等几个并行处理的过程段;2、CPU的功能;1指令控制控制程序的执行顺序；由于程序是一个指令序列,这些指令的相互顺序不能任意颠倒,必须严格按照程序规定的顺序进行;2操作控制控制器产生取指令、执行指令的所需要的全部操作控制信号,并依序送往相应的部件,从而控制这些部件按指令的要求完成规定的动作;3时间控制对各种操作实施时间上的定时；在计算机中,各种指令的操作信号和整个执行过程均受到时间的严格定时和事件先后顺序控制应在规定的时间点开始,在规定的时间内结束 ,以保证计算机有条不紊地自动工作;4数据加工完成指令规定的运算操作;3、根据给定的模型机和数据通路结构,画出指令周期流程1根据模型机和数据通路结构,分析指令周期流程;2指令周期流程实际上是一个指令流、数据流在数据通路上的流动过程;参见例题、习题;4、微程序控制器的原理及组成框图;1基本原理设计阶段：首先,根据CPU的数据通路结构、指令操作定义等,画出每条指令的指令周期流程图具体到每个时钟周期、微操作、微命令;然后,根据微指令格式、指令周期流程图编写每条指令的微程序;最后,把整个指令系统的微程序其中取指令的微程序段是公用的固化到控制存储器中;运行阶段：首先,逐条执行取指令公用微程序段,控制取指令操作;然后,根据指令的操作码字段,经过变换,找到该指令所对应的特定微程序段,从控制存储器中逐条取出微指令,根据微操作控制字段,直接或经过译码产生微命令控制信号,控制相关部件完成指定的微操作;一条微指令执行以后,根据微地址字段取下一条微指令2构成框图控制存储器ROM：存放全部指令系统的微程序；微地址寄存器uPC：具有自动增量功能,给出顺序执行的下条微指令地址；微命令寄存器uIR：存放由控制存储器读出的一条微指令;地址转移逻辑：①根据指令寄存器IR的操作码,定位到该指令对应的微程序段,uPC 初值；②如果判断条件P/状态条件=FALSE,则 uPC=uPC +1,顺序执行；③如果判断条件P/状态条件=TRUE,则uPC=根据策略形成新的微指令地址,程序转移;5、流水线中资源相关、数据相关、控制相关问题;资源相关：是指多条指令进入流水线后,在同一机器时钟周期内争用同一个功能部件所发生的冲突;数据相关：在一个程序中,如果必须等前一条指令执行完毕以后,才能执行后一条指令,那么这两条指令就是数据相关的;控制相关：控制相关冲突是由转移类指令引起的;当执行转移类指令时,可能为顺序取下条指令；也可能转移到新的目标地址取指令;如果流水线顺序取指令,而程序却需要转移时,进入流水线的指令并不是将要执行的指令,或者转移的目标指令可能还没有进入流水线,从而使流水线发生断流;第六章总线系统1、基本概念;总线：总线是一组能为多个部件分时共享的信息传送线,用来连接多个部件并为之提供信息交换通路;总线仲裁：当总线上的多个主设备主方同时竞争使用总线时,必须通过总线仲裁部件,以某种方式和策略选择其中一个主设备主方,接管总线的控制权,传送信息;总线同步定时：在同步定时协议中,事件出现在总线上的时刻由公共的统一的总线同步时钟信号来确定,所以总线中包含时钟信号线;每个事件都必须在规定的时间点开始,并在规定的时间范围内结束;每个事件的持续时间、一次总线操作的时间是确定的; 总线异步定时：在异步定时协议中,后一事件出现在总线上的时刻取决于前一事件什么时候结束,即建立在应答式或互锁机制基础上;在这种系统中,不需要统一的公共同步时钟信号; 一个事件持续的时间、一次总线操作的时间是不确定的;2、总线接口的功能1控制接口依据CPU的指令信息控制外围设备的动作,如启动、关闭设备等;2缓冲在为部设备和计算机系统其它部件之间用作为一个缓冲器,以补偿各种设备在速度上的差异 ;3状态接口监视外部设备的工作状态并保存状态信息,状态信息包括“准备就绪”、“忙”、“错误”等,供CPU询问外部设备时进行分析之用;4转换可以完成任何要求的数据转换,以确保数据能在为部设备和CPU之间正确地传送,如数据格式转换、并-串转换等;5整理可以完成一些特别的功能,如在批量数据传输时自动修改字计数器、当前内存地址寄存器;6程序中断每当外围设备向CPU请求某种动作时,接口即发送中断请求信号给CPU,申请中断;3、多总线结构辨析HOST总线：宿主总线,连接多CPU、cache、主存、北桥;64位数据线、32位数据线、同步定时总线;PCI总线：与处理器无关的高速外围总线,连接高速的PCI设备,32/64位数据线、32位地址线、同步定时、集中仲裁、猝发传送;LAGACY总线：遗留总线,可以是ISA、EISA、MCA等传统总线,连接中、低速设备,保护用户以前的投资;桥的分类：HOST桥北桥、PCI/LAGACY桥南桥、PCI/PCI桥;桥的作用：1连接两条总线,使彼此相互通信；2总线转换部件,可以把一条总线上的地址空间映射到另一条总线的地址空间上,从而使系统中任意一个总线上的主设备都能看到同样的一份地址表；3信号缓冲、电平转换、控制逻辑转换等;第八章输入输出系统1、基本概念;DMA周期挪用：也称周期窃取,当CPU响应DMA请求、初始化DMA 控制器之后,I/O设备去做准备,DMA控制器并不立即获得总线控制权,CPU继续获得总线控制权;I/O设备每准备好发送/接收一个数据后,由DMA控制器向CPU申请获得一个总线周期的控制权,传输一个字数据,然后释放总线控制权交给CPU,I/O设备继续准备;在整个DMA数据传送过程中,CPU和DMA控制器交替控制总线,可以充分发挥CPU和内存的效率,是DMA广泛采用的方式;通道：通道是一个特殊功能的处理器基于微处理器CPU、单片机实现的,它有自己的指令和程序通道指令、通道程序专门负责数据输入/输出的传输控制,而CPU将“传输控制”的功能下放给通道后只负责“数据处理”功能;CPU和通道分时使用系统总线和存储器,实现了CPU内部运算与I/O设备的并行工作;外围处理机方式PPU：PPU基本上是独立于主机工作的,它有自己的指令系统,完成算术/逻辑运算,读/写主存储器,与外设交换信息等;PPU的结构更接近一台计算机、或者就是一台通用计算机,一般称为前置机;在一些大型高效率的计算机系统中,可以设置多台PPU,分别承担I/O控制、通信、维护诊断等任务;2、多级中断处理过程;1中断请求获取CPU在一条指令执行完毕后,即转入公操作,查询是否有中断请求;2决定是否响应中断请求优先级排队：中断优先级排队电路决定是否响应该级中断请求;寻找中断源：中断响应,沿着指定优先级的菊花链,寻找中断源,并获取中断向量;3中断周期断点地址进入堆栈；状态寄存器进入堆栈；关中断,即修改中断屏蔽寄存器IM本级及以下的中断请求不予响应,开放本级以上的中断请求；形成中断服务子程序入口地址,改变PC;4中断处理：保护现场；中断处理设备服务；恢复现场；开中断,即修改中断屏蔽寄存器IM；中断返回,即状态寄存器、断点地址从堆栈中出栈,断点地址送PC;3、Pentium采用向量中断法,中断源、中断向量表、中断服务子程序入口地址的形成过程;指令给出：如软件中断指令INT n 中的n即为中断向量号;接口提供：可屏蔽中断是CPU接收外部中断控制器由数据总线送来的中断向量号；非屏蔽中断的向量号是固定的;CPU自动指定：识别错误、故障现象、中断产生条件自动在CPU内部形成;3将256个中断源的中断服务子程序入口地址集中保存在00000H-003FFH的1K区域中,称为中断向量表IVT;1获取中断向量号N；2根据N,查中断向量表IVT；34N+1,4N→IP、4N+3,4N+2→CS；4中断服务子程序入口地址为：24CS+IP;4、DMA基本操作过程;1外围设备发出DMA请求；2CPU在指令执行公操作期间,查询是否有DMA请求,决定是否响应设备的DMA请求；若响应请求,把CPU工作改成DMA操作方式,CPU初始化DMA控制器内存起始地址、字个数, DMA控制器从CPU接管总线控制权；3DMA控制器负责执行一个个数据传送操作；修改内存地址指针、计数；数据块传送结束时以中断方式向CPU报告；4CPU响应DMA传送结束的中断请求,善后处理,收回总线控制权,一次DMA传送操作结束;5、通道的功能;1CPU执行I/O指令,通道接收来自CPU输出的地址信息、控制信息,按指令要求与指定的外围设备进行通信;2从内存选取属于指定设备的通道程序,逐条执行通道指令,向设备控制器发送各种命令;3组织外围设备与CPU、内存之间进行数据传送,并根据需要提供数据缓存的空间,以及提供数据存入内存的地址和传送的数据量;4从外围设备得到设备的状态信息,形成并保存通道本身的状态信息,根据要求将这些状态信息传送给CPU;5将外围设备的中断请求和通道本身的中断请求,按次序及时报告CPU;第十一章并行体系结构1、基本概念并行性：并行性是指计算机系统具有可以同时进行运算或者操作的特性,它包括同时性与并发性两种含义；同时性是指两个或两个以上的事件在同一时刻发生；并发性是指两个或两个以上的事件在同一时间间隔发生如分时交替执行、重叠执行等;VLIW处理机：由编译程序在编译时找出指令间潜在的并行性,进行适当调度安排,把多个能并行执行的操作组合在一起,成为一条具有多个操作段的超长指令;由这条超长指令去控制VLIW处理机中多个互相独立工作的功能部件,每个操作段控制一个功能部件,相当于同时执行多条指令;超线程处理机：多个线程同时运行,并通过适当的管理调度策略,建立来自多线程的、已优化的尽量避免无关问题的多指令流;在一个时钟周期内,流水处理机可以同时处理来自多指令流的指令、可有效解决相关问题,称为同时多线程结构,即超线程技术; 向量处理机：采用流水线技术实现向量处理,向量的分量源源不断地进入流水线,各个分量的处理时间重叠,整体上提高向量的处理速度;每个时钟周期向流水线发射一组分量,流水线满载以后,每个时钟周期输出一组分量的运算结果;机群系统：机群系统是由一组完整的计算机指离开机群系统仍能独立运行自己任务,一般称为节点通过高性能的网络或局域网互连而成的系统;它作为一个统一的计算资源一起工作,并能产生一台计算机的印象;2、SMP的特点1有两个及以上功能相似、或相同的处理机；2这些处理机共享同一主存和I/O设施,以总线或者其它内部连接机制互连在一起；这样,存储器存取时间对每个处理机都是大致相同的；3所有处理机对I/O设备的访问,或通过同一通道,或通过提供到同一设备路径的不同通道；4所有处理机能完成同样的功能；5系统被一个集中式操作系统OS控制;OS提供各处理机及其程序之间的作业级、任务级和数据元素级的交互;OS跨越所有处理机来调度进程和线程、以及处理机间的同步,使得多个处理机的存在对用户是透明的,感觉就是一个处理机;。

计算机组成原理与体系结构基础知识试题及解析计算机组成原理与体系结构基础知识试题及解析一、选择题1. 下面哪个不是计算机中的主要硬件组成部分？A. 中央处理器B. 内存C. 硬盘D. 显卡答案：D解析：显卡是计算机中的辅助硬件组成部分，用于处理图形输出。

而中央处理器、内存和硬盘是计算机的三大核心硬件组成部分。

2. 下面哪个不是计算机存储器的一种？A. 随机存取存储器（RAM）B. 只读存储器（ROM）C. 磁盘存储器D. 闪存存储器答案：C解析：磁盘存储器属于外部存储器，不属于计算机存储器的范畴。

计算机存储器主要包括RAM、ROM和闪存存储器。

3. 下面哪个不属于计算机指令的基本格式？A. 操作码+操作数B. 地址码+操作码C. 操作数+寄存器D. 机器码答案：B解析：计算机指令的基本格式通常为操作码+操作数。

其中操作码表示要执行的操作，操作数则是操作的对象。

地址码+操作码不符合常见的指令格式。

4. 下面哪个不属于计算机中的主要总线？A. 数据总线B. 地址总线C. 控制总线D. 系统总线答案：D解析：系统总线并非计算机中的主要总线，而是由数据总线、地址总线和控制总线组成的总线系统。

5. 下面哪个不是计算机系统中的输入设备？A. 键盘B. 鼠标C. 打印机D. 扫描仪答案：C解析：打印机是计算机系统中的输出设备，而键盘、鼠标和扫描仪属于输入设备。

二、填空题1. 操作系统负责管理计算机的资源，同时提供给用户一个__________的工作环境。

答案：友好2. 在计算机中，字长是指CPU一次能处理的二进制数据的位数，它也是计算机的__________。

答案：基本数据类型3. 计算机内存中保存的数据在计算机断电后会丢失，因此又称为__________。

答案：易失性存储器4. ALU（算术逻辑单元）是计算机中负责执行__________运算的部件。

答案：算术和逻辑5. 程序计数器是CPU中的一个寄存器，用来存储下一条指令的__________。