计算机组成原理点题集1

第一章 计算机系统概论P191.1什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？（P3）计算机系统——计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体。

计算机硬件——计算机的物理实体。

计算机软件——计算机运行所需的程序及相关资料。

硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。

1.5 冯*诺依曼计算机的特点是什么？（P8）· 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成； · 指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访； · 指令和数据均用二进制数表示 · 指令由操作码、地址码两大部分组成； · 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行； · 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。

1.6 画出计算机硬件组成框图，说明部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。

（P9运算器用来完成算数运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器中。

存储器用来存放数据和程序。

控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果。

输入设备用来将人们熟悉的信息形式转为机器能识别的信息形式。

输出设备将机器运算结果转换为人们熟悉是信息形式。

计算机硬件的主要技术指标：机器字长，存储容量，运算速度以存储器为中心的计算机结构框图数据线典型的冯*诺依曼计算机结构框图1.7解释概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。

（P9-10）主机——是计算机硬件的主体部分，由CPU+MM（主存或内存）组成；CPU——中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；主存——计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；(由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成）存储单元——可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位；存储元件——存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取；存储字——一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位；存储字长——一个存储单元所存二进制代码的位数；存储容量——存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）机器字长——CPU能同时处理的数据位数；指令字长——一条指令的二进制代码位数；1.11指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们？计算机硬件主要通过不同的时间段来区分指令和数据，即：取指周期（或取指微程序）取出的即为指令，执行周期（或相应微程序）取出的即为数据。

另外也可通过地址来源区分，从PC指出的存储单元取出的是指令，由指令地址码部分提供操作数地址。

第二章计算机的发展及应用P38 2.1 通常，计算机的更新换代以什么为依据？（P22）早期主要以组成计算机基本电路的元器件为依据，如电子管、晶体管、集成电路等。

2.3 什么是摩尔定律？该定律是否永远生效？为什么？（P23，否，P36）“微芯片上集成的晶体管数目每3年翻两番”的规律。

否。

原因：1）硅芯片的集成度受其物理极限制约，不可能无止境提高。

2）硅芯片集成度提高的同时成本也在提高，3）随着集成度的提高，微处理器内部的功耗、散热、线延迟等问题难以解决。

第三章系统总线p663.1 什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线的负载，总线上的部件都应具备什么特点？（P41）.总线是连接多个部件的信息传输线，是多个部件共享的传输介质。

总线传输的特点是：某一时刻只能有一路信息在总线上传输（即分时使用），而多个部件可以同时从总线上接受相同的信息。

为了减轻总线负载，总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。

3.2 总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类，它们各有何作用，是单向的还是双向的，它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？（P43-44）按数据传输方向分为：并行传输总线和串行传输总线。

按总线的使用范围为：计算机总线，监控总线，网络通信总线等。

按连接部件不同划分：片内总线，系统总线，通信总线。

系统总线是指CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线。

按系统总线的传输信息不同，系统总线分为：数据总线，地址总线，控制总线。

数据总线用来传输各功能部件之间的数据信息，是双向传输总线，其位数与机器字长，存储字长有关，一般为8位，16位或32位。

地址总线：用来指出数据总线上的源数据或目的数据在贮存单元的地址，是单向传输的，其位数与存储单元的个数有关（几次幂的关系）控制总线：用来发出各种控制信号的，对任意控制线，是单向的；与机器字长，存储字长，存储单元无关系。

3.3 常用的总线结构有几种？不同的总线结构对计算机的性能有什么影响？举例说明。

常用的总线结构有单总线结构，双总线结构，三总线结构，四总线结构。

（P52-54）①单总线结构：将CPU，主存，I/O设备都挂在一组总线上，允许I/O之间或I/O与主存之间直接交换信息。

因为所有的传送都通过这组共享总线，极易形成计算机系统的瓶颈，不允许两个以上部件在同一时刻向总线传输信息，必然会影响系统工作效率的提高，其结构图见课本图3.2ISA.EISA总线是单总线结构②双总线结构：双总线结构的特点是将速度较低的设备从总线上分离出来，形成主存总线与I/O总线分开的结构，见课本图3.7。

途中通道是一个具有特殊功能的处理器，CPU将一部分功能下放给通道，使其对I/O设备具有统一管理的功能，系统的吞吐能力可以相当大。

如果将不同速率的I/O设进行分类，然后将它们连接在不同的通道上，将成为总线结构。

③三总线结构：图3.8-9：主存总线用于CPU与主存间的传输；I/O总线供CPU与各类I/O 之间传递信息，DMA总线用于高速外设（磁盘，磁带等）与主存之间直接交换信息。

图3.7:处理器于高速缓冲存储器Cache之间怎叫一条局部总线，Cache可以通过系统总线与主存传输信息，I/O 与主存之间也不必通过CPU。

还有一条扩展总线，可以支持相当多的I/O设备。

④四总线结构（见图3.10）在三总线基础上，增加一条与计算机系统机密相连的高速总线，这种结构对高速设备而言，其自身的工作可以很少依赖处理器，同时他们又比扩展总线上的设备更贴近处理器。

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？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；特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感；计数器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。

3.5解释下列概念：总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备（或主模块）、总线的从设备（或从模块）、总线的传输周期和总线的通信控制。

（P46）总线宽度：通常指数据总线的根数；总线带宽：总线的数据传输率，指单位时间内总线上传输数据的位数；总线复用：指同一条信号线可以分时传输不同的信号。

总线的主设备（主模块）：指一次总线传输期间，拥有总线控制权的设备（模块）；总线的从设备（从模块）：指一次总线传输期间，配合主设备完成数据传输的设备（模块），它只能被动接受主设备发来的命令；总线的传输周期：指总线完成一次完整而可靠的传输所需时间；总线的通信控制：指总线传送过程中双方的时间配合方式。

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？总线宽度= 16位/8 =2B 总线带宽= 8MHz×2B =16MB/s3.15在一个32位的总线系统中，总线的时钟频率为66MHz，假设总线最短传输周期为4个时钟周期，试计算总线的最大数据传输率。

若想提高数据传输率，可采取什么措施？解法1：总线宽度=32位/8 =4B时钟周期=1/ 66MHz =0.015µs总线最短传输周期=0.015µs×4=0.06µs总线最大数据传输率= 4B/0.06µs=66.67MB/s解法2：总线工作频率= 66MHz/4=16.5MHz总线最大数据传输率=16.5MHz×4B =66MB/s若想提高总线的数据传输率，可提高总线的时钟频率，或减少总线周期中的时钟个数，或增加总线宽度。

3.16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=1+8+1+2 =12位波特率=120帧/秒×12位=1440波特比特率= 1440波特×（8/12）=960bps或：比特率= 120帧/秒×8 =960bps第四章存储器p1504.1解释下列概念主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory主存：与CPU直接交换信息，用来存放数据和程序的存储器。

辅存：主存的后援存储器，用来存放当前暂时不用的程序和数据，不予CPU直接交换信息。

CACHE：为了解决CPU和主存的速度匹配，提高访存速度的一种存储器，它设在主存与CPU 间，起缓冲作用。

RAM：可读可写存储器，是随机存取的，在程序执行过程中既可读出也可写入，而且存取时间与存储单元所在位置无关。

SRAM：静态RAM，以触发器原理寄存信息。

DRAM：动态RAM，以电容充放电原理寄存信息。

ROM：只能对其存储的内容读出，而不能对其写入的只读存储器。

PROM：可实现一次性编程的只读存储器。

EPROM：可擦洗可编程的只读存储器，用紫外线照射进行擦写。

EEPROM：用电气方法进行擦写的可擦洗可编程的只读存储器。

CDROM：只读型光盘，此中光盘内数据程序由厂家事先写入，用户只能读出，不能修改或写入新的内容。

Flash Memory：快擦型存储器，是性能价格比好，可靠性高的可擦写非易失型存储器。

4.2计算机中哪些部件可用于存储信息，请按其速度、容量和价格/位排序说明。

计算机中有以下部件可以存储信息：寄存器、缓存、主存、磁盘、磁带等。

速度上：寄存器>缓存>主存>磁盘>磁带容量上：寄存器<缓存<主存<磁盘<磁带价格/位：寄存器>缓存>主存>磁盘>磁带4.3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？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。