计算机组成原理-平时作业一

计算机组成原理-平时作业一

（注意：请独立完成作业，若作业为雷同将有可能被评为0分。为保证特殊字符的准确识别，如您的作业需要用到“ √ 或× ”的字符，请您直接在答题处复制。）1、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。

答：（1）总线宽度：指的是总线能同时传送的数据的二进制位（bit）数；

（2）总线带宽：指的是总线本身所能达到的最高数据传输速率，单位是兆字节每秒（MB/s），这是衡量总线性能的重要指标，总线带宽越宽，传输效率也就越高；

（3）总线复用：指既传送地址信息，又传送数据信息，在不同的时间间隔中完成传送地址和传送数据的任务；

（4）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）；

（5）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；

（6）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；

（7）总线的通信控制：指总线传输过程中双方的时间配置方式。

2、控制器有哪几种控制方式？各自有什么特点？

答：控制器的控制方式可以分为3种，分别有：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。

（1）同步控制控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲；

特点：这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。

（2）异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情况决定，需要多少时间，就占用多少时间；

特点：异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。

（3）联合控制是同步控制和异步控制结合的方式；

特点：一种情况是，大部分操作序列安排在固定的集齐周期中，对某些时间难以确定的操作则以执行部件的“回答”信号作为本次操作的结束。另一种情况是，及其周期的节拍脉冲数固定，但各条指令周期的集齐周期数不固定。

3、什么是微指令和微操作？微程序和机器指令有何关系？微程序和程序之间有何关系？

答：（1）微指令：是控制计算机各部件完成某个基本微操作的命令，是微程序级的命令，属于硬件；

（2）微操作是指计算机中最基本的、不可再分解的操作；

（3）微程序是机器指令的实时解释器，每一条机器指令都对应一个微程序；

（4）微程序和程序是两个不同的概念。微程序是由微指令组成的，用于描述机器指令，实际上是机器指令的实时解释器，微程序是由计算机的设计者事先编制好并存放在控制存储器中的，一般不提供给用户；程序是由机器指令组成的，由程序员事先编制好并存放在主存放器中；

4、外部设备在系统中如何编址，如何与主机连接？

答：通常根据与存储器地址的关系，有两种编址方式。

（1）统一编址：指外设接口中的I/O寄存器和主存单元一样看待，将它们和主存单元组合在一起编排地址；或者说，将主存的一部分地址空间用作I/O地址空间。这样就可以用访问主存的指令去访问外设的某个寄存器，因而也就不需要专门的I/O指令，可以简化CPU的设计；

（2）单独编址：为了更清楚地区别I/O操作和存储器操作，I/O地址通常与存储地址分开独立编址。这样，在系统中就存在了另一种与存储地址无关的I/O 地址，CPU也必须具有专用于输入输出操作的I/O指令和控制逻辑。

5、什么是I/O组织方式？有哪几种I/O组织方式？各自的特点是什么？

答：（1）I/O组织方式是指计算机主机与外部设备之间的信息交换方式；

（2）计算机主机与外设之间的信息交换方式有5种：程序查询方式、程序中断方式、直接内存访问DMA方式、通道式、外围处理机方式。

从系统结构的观点看，前两种方式是以CPU为中心的控制，都需要CPU 执行程序来进行I/O数据传送，而DMA式和通道式这两种方式是以主存贮器为中心的控制，数据可以在主存和外设之间直接传送。对于最后一种方式，则是用微型或小型计算机进行输入和输出控制。程序查询和程序中断方式适用于数据传输率比较低的外设，而DMA、通道和外围处理机使用于数据传输率比较高的外设。

1）程序查询式控制简单，但系统效率很低；

2）中断式通过服务程序完成数据交换，实现了主机与外设的并行性；

3）DMA式通过硬件实现了数据传送，速度快，但只能控制同一类外设；

4）通道式采用执行通道程序实现对不同类型设备的控制和管理，并行性进一步提高；

5）外围处理处理机方式具有更大的灵活性和并行性。