计算机组成原理

第一章

1.说明计算机系统的层次结构。

第一级是微程序级，

第二级是传统机器级，

第三级是操作系统级，

第四级是汇编语言级，

第五级是高级语言级，

第六级是应用语言级

2.冯诺依曼计算机的特点

计算机由运算器、存储器、控制器、输入输出设备五大部分组成

指令和数据以同等地位存放在存储器，并可按地址寻访

指令和数据均用二进制数表示

指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置

指令在存储器内按顺序存放，通常指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定条件改变执行顺序

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。

3.计算机的工作步骤

（1）上机前的准备：建立数学模型、确定计算方法、编制解题程序

（2）上机运行

4.指令和数据都存储于存储器中，计算机如何区分他们？

计算机区分指令和数据有以下2种方法：

通过不同的时间段来区分指令和数据，即在取指令阶段（或取指微程序）取出的为指令，在执行指令阶段（或相应微程序）取出的即为数据。

通过地址来源区分，由PC提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码部分提供存储单元地址取出的是操作数。

第三章

1、什么是总线，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

总线是链接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质

特点：某一时刻只能有一路信息在总线上传输

总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通

2、总线的分类：片内总线；系统总线（数据总线，地址总线）；控制总线；通信总线

3、总线的特性：机械特性，电气特性，功能特性，时间特性

4、总线的性能指标：总线宽度，总线带宽，时钟同步/异步，总线复用，信号线数，总线控

制方式，其他指标

5、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，特点，哪种方式响应最快，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，

集中式总线控制有三种：链式查询，计数器定时查询，独立请求方式

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。

独立请求方式响应最快

链式查询最敏感

6、总线周期：申请分配阶段，寻址阶段，传数阶段，结束阶段

6、试比较同步通信和异步通信

解：同步通信：指通信双方由统一时钟控制的通信，控制方式简单，灵活性差，当系统中各部件工作速度差异较大时，总线工作效率明显下降。适合于总线长度较短、各部件存取时间比较一致的场合。

异步通信：指没有统一时钟控制的通信，部件间采用应答方式进行联系，控制方式较同步复杂，灵活性高，当系统中各部件工作速度差异较大时，有利于提高总线工作效率。

7、为什么半同步通信同时保留了同步通信和异步通信的特点

半同步通信既能像同步通信那样由统一时钟控制，又能像异步通信那样允许传输时间不一致，因此工作效率介于两者之间。

8、什么是总线标准，为什么设置总线标准，目前流行的总线标准有哪些，什么是即插即用，哪些总线有这一特点

：所谓总线标准，可视为系统与各模块、模块与模块之间的一个互连的标准界面。

总线标准的设置主要解决不同厂家各类模块化产品的兼容问题；

ISA总线，EISA总线，VESI总线，PCI总线，AGP总线，RS-232c总线，USB总线

即插即用：任何扩展卡只要插入系统便可工作

USB总线

9、什么是总线的数据传输速率，他与哪些因素有关

第四章

1、存储器的存储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

主要体现在缓存-主存和主存-辅存这两个层次

缓存-主存主要处理cpu和主存速度不匹配的问题

主存-辅存解决存储系统的容量问题

2、存取周期和存取时间的区别

存取时间有称为存储器的访问时间，是指启动一次存储器操作到完成该操作所用的时间

存取周期是指存储器进行连续两次独立的存储器操作所需的最小间隔时间，通常存取周期大于存取时间

3、存储器的分类

（1）按介质分类：半导体存储器，磁表面存储器，磁芯存储器，光盘存储器

（2）按存储方式分类：随机存储器，只读存储器，串行访问存储器

（3）按在计算机中的作用分类：主存。。，辅存。。，缓冲。。

4、主存的技术指标：存储容量和存储速度（主要技术指标）存储器带宽

5、提高存储器的带宽：缩短存取周期，增加存储字长，增加存储体

6、什么叫刷新，为什么刷新，有几种方法

对DRAM定期进行的全部重写过程

由于存储单元被访问时随机的，有可能某些存储单元长期得不到访问，不进行存储器的读写操作，存储单元内的原信息会慢慢消失，所以必须采用刷新的方法。

三种方法：集中刷新，分散刷新，异步刷新

7、什么是程序访问的局部性，存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理

所谓程序访问的局部性即在一小段时间内，最近被访问过的程序和数据很可能再次被访问；在空间上，这些被访问的程序和数据往往集中在一小片存储区；在访问顺序上，指令顺序执行比转移执行的可能性大(大约5:1 )。

存储系统的Cache—主存级和主存—辅存级都用到程序访问的局部性原理。对Cache —主存级而言，把CPU最近期执行的程序放在容量较小速度较高的Cache中。对主存—辅存级而言，把程序中访问频度高、比较活跃的部分放在主存中，这样既提高了访存速度又扩大了存储器容量。

8、提高访存速度可采取的措施

解：提高访存速度可采取的措施：

(1)采用高速器件，选取存取周期短的芯片，可提高存储器的速度；

(2)采用Cache，CPU将最近期要用的信息先调入Cache，而Cache的速度比主存快

得多，这样CPU每次只需从Cache中取出或存入信息，从而缩短了访存时间，提

高了访存速度。

(3)调整主存结构，如采用单体多字结构（在一个存取周期内读出多个存储字，可增

加存储器的带宽），或采用多体结构存储器。

9、主存地址映射方式：直接映射，全相连映射，组相连映射

10、简要说明提高访存速度可采取的措施

单体多字系统，多体并行系统，高性能存储芯片

第五章