哈工程计算机组成原理简答题总结

第一章

2.什么是计算机系统？说明计算机系统的层次结构

答：计算机系统包括硬件和软件。从计算机的层次结构来看，它通常可有五个以上的层次，从下至上依次是微程序机器级、传统机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级，还可以有第六级应用语言级。

3.冯诺依曼结构计算机的特点

答：（1）计算机系统由五大部件组成

（2）计算机中采用二进制形式表示信息

（3）采用存储程序工作方式

第二章

8.试描述浮点数规格化的目的与方法

答：浮点数规格化是为了使浮点数尾数的最高数值位为有效数位。当尾数用补码表示时，若符号位与小数点后的第一位不相等，则被定义为已规格化数，否则便是非规格化数。通过规格化，可以保证运算数据精度。

11.什么是计算机软硬件之间的界面，其主要功能是什么？

答：从程序的编制和执行的角度看，指令规定了计算机的操作类型及操作数地址，它们是产生各种控制信号的基础。另外，从硬件设计的角度看，在设计计算机时先要确定其硬件能够直接执行哪些操作，表现为一组指令的集合，称之为计算机的指令系统。因此，指令系统体现了一台计算机的软硬件界面。指令系统包括若干指令，它规定了计算机功能的强弱与硬件复杂程度。

29.若按指令功能分类，则指令系统可分为哪几类指令？

答：数据传送类指令、算/逻运算类指令、程控类指令、访存指令、I/O类指令。

第三章

1.cpu具有哪些功能？画出其内部组成框图，并说明图中每个部件的作用

答：cpu具有控制程序的顺序执行、产生完成每条指令所需的控制命令、对各操作实施时间上的控制、对数据进行算术和逻辑运算以及处理中断等命令。

寄存器包括专用寄存器和通用寄存器

控制器生成各种微操作命令序列

ALU完成算术逻辑运算

中断系统用于处理各种中断

2.控制器由哪些部件组成？它有哪些基本功能

答:控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、地址译码器、微操作产生部件、时序发生器和中断机构等构成，它的基本功能是：取指令、分析指令、执行指令、处理中断请求。

3.组合逻辑控制器和微程序控制器优缺点

答：组合逻辑控制器速度较快，但控制复杂，且功能扩展较难，与组合逻辑控制器相比，微程序控制器具有规整性、可维护性的优点。它是一种利用软件方法设计硬件的技术，可实现复杂指令的操作控制。另外微程序设计便于计算机功能的扩充，可较方便地增加和修改指令，只需要增加或修改一些微程序。缺点是需要频繁访问CM，执行速度慢。

7.计算机时序控制方式分为哪两类？试比较他们的优缺点及应用场合

答：计算机中的时序控制方式分为同步控制和异步控制两大类。同步控制方式是指用统一发出的时序信号对各项操作进行同步控制。在同步控制方式中，操作时间被划分为许多长度固定的时间段，每个时间段完成一步操作，如一步访存操作。其特点是时钟周期一旦确定，便固定不变，各步操作之间的衔接由时间段的自动切换来控制。异步控制方式是各项操作不受

统一时序信号的约束，而是根据实际需要安排不同的时间。各操作之间的衔接、各部件之间的数据传送均是异步应答方式。其特点是没有统一的时钟周期划分和同步定时脉冲。

同步控制方式的优点是时序关系简单，时序划分规整，控制不复杂，控制部件在结构上易于集中，设计方便；缺点是时间安排上可能不合理，对时间的利用不经济。

异步控制方式的优点是时间安排紧凑和合理，能按不同部件、不同设备的实际需要分配时间，缺点是控制比较复杂。

应用场合：一般cpu或设备内部的操作中普遍采用同步控制方式；在连接cpu、主存和外设的系统总线上，有的采用同步方式，有的采用异步方式来控制总线传送操作。

8.简述判断溢出的方法

答：

11.对阶

答：对阶的目的：使被加数（被减数）和加数（减数）的小数点对齐，即阶码相等对阶的原则：小阶向大阶看齐

对阶的原因：如果大阶向小阶看齐，随着阶码的值减少，为保持数的值不变，尾数必须左移相应位数，有可能发生符号位及尾数高位丢失的错误，这是不允许的。

而增大小阶码同时尾数右移，有可能发生位数丢失的错误，这只影响精度，不会产生错误对阶的方法：阶码小的每次阶码加1，尾数右移1位，直到两数的阶码相等

17.微程序控制器的基本思想

答：把指令的执行所需要的所有控制信号存在控制存储器中，需要时从这个存储器中读取，也就是把操作控制信号编成微指令，存放在一个专门的存储器中。这样，指令的控制器设计就变成了微程序的设计，从而可用类似于软件的设计技术来设计控制器部件。

30.微指令的编码方式有哪几种，各种编码方式的优缺点是什么？

答：（1）直接表示法。操作码的每一位表示一种微操作，这种方法简单，但微指令的字长较长，编码效率低。

（2）编码表示法。将操作码分段编码，将相容性微操作放在不同的段中，而将相斥性未操作放在同一个段中。每段包含若干位，用不同的码点表示不同的微操作。这种方法微指令字长较短，编码效率高，但执行速度慢，且需要译码器。

（3）混合表示法。结合前两种方法，将一些速度要求高或者与其他微操作都相容的微操作用直接表示法表示，而将其他微操作以编码表示法表示。、

微指令格式

微指令分为微操作控制字段和顺序控制字段两个部分。微操作控制字段包括微操作码，它是对微操作控制信号的编码，用于产生为操作控制信号。顺序控制字段用于产生下一条微指令的地址，其中包括转移控制字段和转移地址字段。

微地址形成方式

初始微地址形成：取机器指令；功能转移

后继微地址形成：

增量方式：这种方式与工作程序的顺序控制方式类似，即以顺序执行为主，配合各种常规转移方式，比如：顺序执行，跳跃执行，无条件转移，条件转移，转微子程序，返回微主程序等

断定方式：根据机器状态决定下一条微指令的位地址。后继位指令的微地址包含在当前