计算机组成原理--第10章 输入输出接口
计算机组成原理 复习题及答案
第3章6、二进制左移一位，则数值_a____；二进制右移一位，则数值__b_____。
a)增大一倍b)减小一倍c)增大10倍b)减小10倍7、8位二进制无符号定点整数能表示的数值范围是d ，8位二进制补码定点整数能表示的数值范围是 a 。
a)-128~127 b) –127~127 c)0~127 d) 0~255 e) 0~2568、8位原码能表示的数据个数是 c ；8位补码能表示的数据个数是 d 。
a)127 b)128 c)255 d)256第4章1 DRAM地址分两次输入（行选通RAS、列选通CAS）的目的是_b________。
a)缩短读/写时间b)减少芯片引出端线数c)刷新第5章9 在指令系统中采用 b 寻址方式的指令其长度最短。
a)立即数b)寄存器c)直接d)变址10、一条指令字长16位，存储器按字节编址，在读取一条指令后，PC的值自动加__b____。
a)1 b)2 c)4 d)-111、某计算机存储器按字（16位）编址，每取出一条指令后PC值自动+1，说明其指令长度是___b_____。
a)1个字节b)2个字节c)4个字节第6章7、在取指令操作完成之后，PC中存放的是 c 。
a）当前指令的地址b）下一条实际执行的指令地址c）下一条顺序执行的指令地址PC+1d）对于微程序控制计算机，存放的是该条指令的微程序入口地址。
8、控制存储器用来存放__d_____。
a)机器指令和数据b)微程序和数据c)机器指令和微程序d)微程序第8章3、在大多数磁盘存储器中，以下正确的是_b__。
a)各个磁道的位密度相等b)内圈磁道的位密度较大c)外圈磁道的位密度较大c)磁盘读写信息的最小单位是字节4 大多数情况下，对于磁盘，以下叙述正确的是__d___。
a)依靠磁盘的旋转定位磁道b)依靠磁臂的移动定位扇区c)外圈磁道与内圈磁道的容量不同d)访问磁道的地址用盘面号、磁道号和扇区号来表示。
扇区是最小访问单元。
计算机组成原理输入输出接口
占用一个内存单元地址；
➢ 不设置专门的I/O指令；
➢优点：使用方便，降低CPU电路的复杂性；
➢缺点：减少了内存可用范围；难以区分访问内存和
I/O的指令，降低了程序的可读性和可维护性；
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6
8.1.2 输入/输出端口寻址 输入指令
指令格式: IN 累加器, PORT 功 能：把外设端口（PORT）的内容传送给累加器。
若为写操作，CPU在向外设送出数据的同时发出输出就绪信 号，用来通知外设已送来数据，外设接收数据后，向CPU发出 数据已收到状态信息。
⑤ 在一次数据传送结束后，与数据长度计数器值的比较来判 断数据是否传送完毕。若没有结束，则重复以上各步骤。
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12
教学进程
8.2.1 程序查询方式
CPU不断地询问外设是否准备好： 如果准备好，CPU执行IO操作；否则，CPU一直等待。 CPU大部分时间处于等待状态，利用率不高。
中断响应和处理过程
CPU在执行程 序中，被内部 或外部的事件 所打断，转去 执行一段预先 安排好的中断 服务程序；服 务结束后，又 返回原来的断 点，继续执行 原来的程序。
主程序 中断请求 断点
继续执行
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中断服务程序 对外设 进行处理
返回断点
流程
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8.2.3 DMA方式的数据传输
基本思想
分别以端口地址标识。
➢数据的输入/输出是通过I/O端口实现的。
➢80x86系统通过I/O指令实现对I/O端口的读写。
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8.1.2 输入/输出端口寻址
I/O端口独立编址
➢内存储器和I/O端口各自有自己独立的地址空间； ➢访问I/O端口需要专门的I/O指令（如8086 CPU）
微机原理及接口技术概述
数据总线DB
控制总线CB
1.2.2 微型计算机的软件系统
操作系统 MS-DOS
汇编程序
文本编辑程序
MASM和LINK
调试程序
DEBUG.EXE
1.3 IBM PC系列机系统
16位IBM PC系列机是32位微机的基础 8088CPU
IBM PC机 IBM PC/XT机 IBM PC/AT机
（1）数—用来直接表征量的多少，它们有大小之分，可进行各种数学 运算。 （2）码—用来指代某个事物或事物的状态属性。计算机对码主要是做 管理、编辑、判断、检索、转换、存储及传输等工作。
1.4.1 计算机中的数
在讨论计算机中的数时，需要说明几个基本概念:
(1)进位计数制---即采用进位的计数方法。采用这种计数方法后人们可以用有限的数 码符号来表示无穷大或无穷小的数。在计算机领域，常用的进位计数制有二进制、十进 制、八进制和十六进制（因本课程不使用八进制数据，故以下从略）。例如，二进制中 有两个数码符号，即0和1,执行逢2进1的运算规则；十进制中有10个数码符号0-9，执行 逢10进1的运算规则；十六进制中有16个数码符号0一9及A一F，执行逢16进1的运算规则。 注意，在十六进制中，数码A表示十进制的10，但决不能记作10，因为1和0是两个十六 进制符号。 (2)基数---某种进位计数制中所包含的数码个数就是该数制的基数（Base），如二进制 的基数为2，N进制的基数为N。基数体现了该数制中进位和借位的原则：当我们在某个 数位上计够一个基数时需要向前进1；反之，从前一位借1可在后一位上当一个完整的基 数来使用。 (3)权—也称权重（Weight），表示进位计数制中各数位的单位值（可形象地理解为每个 数位的单位“重量”）。权可以用基数幂的形式来表示，例如在十进制数1111.11中， 各个“1”具有不同的权重，从左到右分别为：103、102 、101、100、10-1和10-2。还可进 一步推广到N进制数(1111．11）N，从左到右各数位上的权重分别是：N3、N2、 N1、N0, N-1和N-2。
计算机组成原理
③全互锁方式
t2、t4均限定。
保证了数据传输的正确性。
3、常用的标准总线
（1）ISA总线
ISA为工业标准总线，是IBM公 司为其生产的PC系列微机制定的总线 标准。
ISA-8总线（即XT总线）属8位总 线，适用于CPU为8088的IBM/XT， 包括数据总线8位，地址线20位，可 接受6路中断请求，3路DMA请求。
ISA-16总线（即AT总线）属16 位总线，适用于CPU为80286的 IBM/AT，包括数据总线16位，地 址线24位，可接受16路中断请求， 7路DMA请求。 ISA总线的总线时钟频率为 8.33MHZ，最大传输率为5MB/S。
（2）EISA总线
EISA总线为扩充工业标准总线。
EISA总线为32位总线，与ISA总线兼 容，总线插槽分为两段，较浅的部分为原 ISA总线信号，较深的部分是EISA信号， 插槽上有一个卡口使ISA的板卡不能进入较 深的部分。 EISA总线在ISA总线的基础上增加了 数据宽度和地址空间，具有共享DMA，总 线传输方式增加了块DMA方式、淬发传输 方式，支持多个主模块，支持中断共享。
常见的双向异步通信方式有非互锁 方式、半互锁方式和全互锁方式三种。
①非互锁方式
请求信号与回答信号互不连锁。
t2与t4未作限定。
该方式可以判断数据是否正确地传 送到对方，但两次总线传输的延迟t3+t5 和请求信号的宽度t2、回答信号的宽度 t4之间的配合是一个难以处理的问题， 原因为：
A、如t2过窄，在远距离的两个部件通 信时会出现边缘畸变而产生错误。 B、如t2过宽，在近距离的两个部件通 信时会出现t2﹥t3+t5，导致请求信号与 下一次数据传输相重叠而产生错误。
①外设本身的工作已经完成 中断触发器发出中断请求
《计算机组成原理》教学大纲
《计算机组成原理》教学大纲一、课程概述《计算机组成原理》是计算机科学与技术、电子信息工程等专业的一门重要基础课。
本课程主要介绍计算机的基本组成和工作原理，使学生全面了解计算机硬件体系结构，包括计算机历史发展、指令系统、CPU设计、存储器层次结构、输入输出系统、总线结构等内容。
二、教学目标1.了解计算机硬件的组成和工作原理。
2.理解计算机的历史发展过程，掌握计算机的分类和体系结构。
3.掌握计算机指令系统的设计原则和常见指令的执行过程。
4.熟悉CPU的基本组成和工作原理，能够设计简单的CPU。
5.理解存储器层次结构的原理，熟悉常见的存储器技术。
6.了解输入输出系统的原理和常见的接口技术。
7.掌握计算机总线的分类和工作原理。
三、课程具体内容及教学安排1.计算机硬件体系结构（2周）-计算机硬件的分类和功能-冯·诺依曼计算机体系结构-CISC和RISC指令集架构2.指令系统设计与实现（3周）-指令系统的基本要求-ISA的设计原则-MIPS指令系统设计与实现3.CPU设计与实现（4周）-CPU的基本结构和功能-数据通路和控制器的设计与实现-单周期CPU与多周期CPU的设计比较4.存储器层次结构（3周）-存储器的分类和特点-存储器的层次结构和映射方式- Cache的设计原理和优化策略5.输入输出系统（2周）-输入输出设备的分类和特点-输入输出接口的工作原理与设计-DMA和中断的处理机制6.总线结构（2周）-总线的分类和特点-总线的时序与仲裁机制-PCI和PCIe总线的基本原理四、教学方法1.理论授课：介绍计算机的基本原理和概念。
2.实践操作：通过实验课程，让学生动手操作实际的计算机硬件和软件，加深对计算机组成原理的理解。
3.讨论与研讨：组织学生进行小组讨论和报告汇报，共同探讨计算机组成原理的相关问题。
4.相关案例分析：通过实际案例分析计算机组成原理在实际应用中的作用和影响。
五、教材和参考书教材：参考书：1. 《计算机组成与设计：硬件/软件接口》（原书第4版）（Patterson和Hennessy编著）2. 《计算机组成与体系结构》（英文版）（David A. Patterson和John L. Hennessy编著）3.《计算机组成原理及其实践》（胡伟编著）六、评分方式1.平时成绩：包括出勤情况、作业完成情况和课堂表现等。
计算机组成原理输入输出系统
2007.7.2
计算机组成原理
23
预置传送参数 启动外设
取外设状态
外设准备
N
就绪?
Y
传送一次数据
修改传送参数 Y
N
传送完
否?
结束
图8-5 程序查询方式流程
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计算机组成原理
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8.2.2 中断方式
在程序查询方式使CPU循环等待，造成了CPU 资源的浪费。中断传送方式很好地解决了这个问题， 在外设没有做好数据传送准备时，CPU可以运行与 传送数据无关的其他指令，外设做好传送准备后， 主动向CPU提出申请，若CPU响应这一申请，则暂 停正在运行的程序，转去执行数据输入/输出操作的 指令，数据传送完毕后返回，CPU继续执行原来运 行的程序，这样使得外设与CPU可以并行工作，提 高了系统的效率。如今，中断已经是现代计算机普 遍采用的—项技术。
07.7.2
计算机组成原理
20
程序查询方式的工作过程大致为：
(1)预置传送参数。在传送数据之前，由CPU 执行一段初始化程序，预置传送参数。传送参数包 括存取数据的主存缓冲区首地址和传送数据的个数。
(2)向外设接口发出命令字。当CPU选中某台 外设时，执行输出指令向外设接口发出命令字启动 外设，为接收数据或发送数据做应有的操作准备。
计算机组成原理基础知识-输入输出系统
计算机组成原理基础知识-输⼊输出系统四.输⼊输出系统--输⼊输出系统由I/O软件和I/O硬件两部分组成--I/O设备 输⼊设备：完成输⼊程序、数据、命令等功能：键盘、⿏标、触摸屏、其他 输出设备：显⽰设备、打印设备 其他I/O设备：终端设备、A/D与D/A转换器、汉字处理设备等--I/O接⼝ 接⼝可以看做是两个系统或两个部件的交接部分 接⼝的功能：选址功能、传送命令的的功能、传送数据的功能、反应I/O设备状态的功能 接⼝类型：按不同⽅式分类有以下⼏种： 按数据传送⽅式分类：有并⾏接⼝和串⾏接⼝ 按功能选择的灵活性分类：有可编程接⼝和不可编程接⼝ 按通⽤性分类：有通⽤接⼝和专⽤接⼝ 按数据传送的控制⽅式分类：有程序型接⼝和DMA型接⼝--I/O设备与主机交换信息（信息传送）的控制⽅式 共五种：程序查询⽅式、程序中断⽅式、直接存储器存取⽅式（DMA）、I/O通道⽅式、I/O处理机⽅式（此处只了解前三种） -程序查询⽅式：由CPU通过程序不断查询I/O设备是否已做好准备，从⽽控制I/O设备与主机交换信息 -程序中断⽅式：计算机在执⾏程序的过程中、当出现异常情况或特殊请求时，计算机停⽌现⾏程序的运⾏，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，处理结束后在返回到现⾏程序的中断处，继续执⾏原程序，这就是中断。
把实现中断所需的软硬件技术统称为中断技术 中断服务程序流程：保护现场、中断服务、恢复现场、中断返回 -DMA：直接存储器存取⽅式 在DMA⽅式中，主存与I/O设备之间有⼀条数据通路。
主存与I/O设备交换信息时，⽆需调⽤中断服务程序 通常DMA与主存交换数据时采⽤如下三种⽅式 停⽌CPU访存、周期挪⽤（或周期窃取）、DMA与CPU交替访问。
计算机组成原理目录
计算机组成原理目录目录如下：第1篇概论第1章计算机系统概论1.1 计算机系统简介1.1.1 计算机的软硬件概念1.1.2 计算机系统的层次结构1.1.3 计算机组成和计算机体系结构1.2 计算机的基本组成1.2.1 冯·诺依曼计算机的特点1.2.2 计算机的硬件框图1.2.3 计算机的工作步骤1.3 计算机硬件的主要技术指标1.3.1 机器字长1.3.2 存储容量1.3.3 运算速度1.4 本书结构思考题与习题第2章计算机的发展及应用2.1 计算机的发展史2.1.1 计算机的产生和发展2.1.2 微型计算机的出现和发展2.1.3 软件技术的兴起和发展2.2 计算机的应用2.2.1 科学计算和数据处理2.2.2 工业控制和实时控制2.2.3 网络技术的应用2.2.4 虚拟现实2.2.5 办公自动化和管理信息系统2.2.6 CAD/CAM/CIMS2.2.7 多媒体技术2.2.8 人工智能2.3 计算机的展望思考题与习题第2篇计算机系统的硬件结构第3章系统总线3.1 总线的基本概念3.2 总线的分类3.2.1 片内总线3.2.2 系统总线3.2.3 通信总线3.3 总线特性及性能指标3.3.1 总线特性3.3.2 总线性能指标3.3.3 总线标准3.4 总线结构3.4.1 单总线结构3.4.2 多总线结构3.4.3 总线结构举例3.5 总线控制3.5.1 总线判优控制3.5.2 总线通信控制思考题与习题第4章存储器4.1 概述4.1.2 存储器的层次结构4.2 主存储器4.2.1 概述4.2.2 半导体存储芯片简介4.2.3 随机存取存储器4.2.4 只读存储器4.2.5 存储器与CPU的连接4.2.6 存储器的校验4.2.7 提高访存速度的措施4.3 高速缓冲存储器4.3.1 概述4.3.2 Cache—主存地址映射4.3.3 替换策略4.4.1 概述4.4.2 磁记录原理和记录方式4.4.3 硬磁盘存储器4.4.4 软磁盘存储器4.4.5 磁带存储器4.4.6 循环冗余校验码4.4.7 光盘存储器思考题与习题附录4A 相联存储器第5章输入输出系统5.1 概述5.1.1 输入输出系统的发展概况5.1.2 输入输出系统的组成5.1.3 I/O设备与主机的联系方式5.1.4 I/O设备与主机信息传送的控制方式5.2 I/O设备5.2.1 概述5.2.2 输入设备5.2.3 输出设备5.2.4 其他I/O设备5.2.5 多媒体技术5.3 I/O接口5.3.1 概述5.3.2 接口的功能和组成5.3.3 接口类型5.4 程序查询方式5.4.1 程序查询流程5.4.2 程序查询方式的接口电路5.5 程序中断方式5.5.1 中断的概念5.5.2 I/O中断的产生5.5.3 程序中断方式的接口电路5.5.4 I/O中断处理过程5.5.5 中断服务程序的流程5.6 DMA方式5.6.1 DMA方式的特点5.6.2 DMA接口的功能和组成5.6.3 DMA的工作过程5.6.4 DMA接口的类型思考题与习题附录5A ASCⅡ码附录5B BCD码附录5C 奇偶校检码第3篇中央处理器第6章计算机的运算方法6.1 无符号数和有符号数6.1.1 无符号数6.1.2 有符号数6.2 数的定点表示和浮点表示6.2.1 定点表示6.2.2 浮点表示6.2.3 定点数和浮点数的比较6.2.4 举例6.2.5 IEEE754标准6.3 定点运算6.3.1 移位运算6.3.2 加法与减法运算6.3.3 乘法运算6.3.4 除法运算6.4 浮点四则运算6.4.1 浮点加减运算6.4.2 浮点乘除法运算6.4.3 浮点运算所需的硬件配置6.5 算术逻辑单元6.5.1 ALU电路6.5.2 快速进位链思考题与习题附录6A 各种进位制6A.1 各种进位制的对应关系6A.2 各种进位制的转换附录6B 阵列乘法器和阵列除法器附录6C 74181逻辑电路第7章指令系统7.1 机器指令7.1.1 指令的一般格式7.1.2 指令字长7.2 操作数类型和操作类型7.2.1 操作数类型7.2.2 数据在存储器中的存放方式7.2.3 操作类型7.3 寻址方式7.3.1 指令寻址7.3.2 数据寻址7.4 指令格式举例7.4.1 设计指令格式应考虑的各种因素7.4.2 指令格式举例7.4.3 指令格式设计举例7.5 RISC技术7.5.1 RISC的产生和发展7.5.2 RISC的主要特征7.5.3 RISC和CISC的比较思考题与习题第8章 CPU的结构和功能8.1 CPU的结构8.1.1 CPU的功能8.1.2 CPU结构框图8.1.3 CPU的寄存器8.1.4 控制单元和中断系统8.2 指令周期8.2.1 指令周期的基本概念8.2.2 指令周期的数据流8.3 指令流水8.3.1 指令流水原理8.3.2 影响流水线性能的因素8.3.3 流水线性能8.3.4 流水线中的多发技术8.3.5 流水线结构8.4 中断系统8.4.1 概述8.4.2 中断请求标记和中断判优逻辑8.4.3 中断服务程序入口地址的寻找8.4.4 中断响应8.4.5 保护现场和恢复现场8.4.6 中断屏蔽技术思考题与习题第4篇控制单元第9章控制单元的功能9.1 微操作命令的分析9.1.1 取指周期9.1.2 间址周期9.1.3 执行周期9.1.4 中断周期9.2 控制单元的功能9.2.1 控制单元的外特性9.2.2 控制信号举例9.2.3 多级时序系统9.2.4 控制方式9.2.5 多级时序系统实例分析思考题与习题第10章控制单元的设计10.1 组合逻辑设计10.1.1 组合逻辑控制单元框图10.1.2 微操作的节拍安排10.1.3 组合逻辑设计步骤10.2 微程序设计10.2.1 微程序设计思想的产生10.2.2 微程序控制单元框图及工作原理10.2.3 微指令的编码方式10.2.4 微指令序列地址的形成10.2.5 微指令格式10.2.6 静态微程序设计和动态微程序程序设计10.2.7 毫微程序设计10.2.8 串行微程序控制和并行微程序控制10.2.9 微程序设计举例思考题与习题附录10A PC整机介绍10A.1 主板10A.1.1 主板的主要组成部件10A.1.2 CPU芯片及插座(插槽)10A.1.3 内存条插槽10A.1.4 扩展插10A.1.5 配套芯片和器件10A.1.6 主板结构的改进10A.2 芯片组10A.2.1 芯片组的功能10A.2.2 芯片组的组成《计算机组成原理》是2008年1月1日高等教育出版社出版的图书，作者是唐朔飞。
计算机组成原理——输入输出
口
备
串行
命令字
“Strobe”
数据字
命令字
0110 1 000
起
终
始
止
9.09ms 位
位
(3) 同步工作采用同步时标
2× 9.09ms
计算机组成原理与结构
5. I/O 与主机的连接方式
(1) 辐射式连接
外设 Ⅰ 每台设备都配有一套
主
外设 Ⅱ 控制线路和一组信号线
机
外设 Ⅲ 不便于增删设备
(2) 总线连接
周期挪用（周期窃取）
CPU 和 I/O 并行工作
一个存取周期
CPU 执行现行程序 存取周期结束
启动I/O
DMA请求 I/O准备
CPU 执行现行程序 I/O准备
实现I/O与主存之间的传送
计算机组成原理与结构
程序 查询 方式
CPU 执行 现行程序
启动I/O
CPU查询等待并传输I/O数据 I/O 准备及传送
外 部 设 备
计算机组成原理与结构
三、接口类型
1. 按数据 传送方式 分类
并行接口
Intel 8255
串行接口
Intel 8251
2. 按功能 选择的灵活性 分类
可编程接口 Intel 8255、 Intel 8251
不可编程接口 Intel 8212
3. 按 通用性 分类
通用接口
Intel 8255、 Intel 8251
计算机组成原理与结构
一、输入输出系统的发展概况
1. 早期
分散连接
CPU 和 I/O 串行 工作 程序查询方式
2. 接口模块和 DMA 阶段
总线连接 CPU 和 I/O 并行 工作
计算机组成原理名词解释
主机：CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。
CPU：中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。
运算器：计算机中完成运算功能的部件，则ALU 和寄存器构成。
外围设备：计算机的输入输出设备，包括输入设备、输出设备和外存储设备。
数据：编码形式的各种信息，在计算机中作为程序的操作对象。
指令：构成计算机软件的基本元素，表示成二进制数编码的操作命令。
透明：在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。
位：计算机中的一个二进制的数据代码（0或1），是数据的最小表示单位。
字：数据运算和存储单位，其位数取决于计算机。
字节：衡量数据量以及存储器容量的基本单位，1字节等于8位二进制信息。
字长：一个数据字包含的位数，一般为8位、16位、32位和64位等。
地址：给主存储器不同的存储位置指定的一个二进制编号。
存储器：计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存两种。
存储器的访问：对存储器中数据的读操作和写操作。
总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合。
硬件：由物理元器件构成的系统，计算机硬件是一个能够执行指令的设备。
软件：由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件两种。
兼容：计算机部件的通用性。
操作系统：主要的系统软件，控制其他程序的运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面。
汇编程序：将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。
汇编语言：采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应。
编译程序：将高级语言的程序转换成机器语言程序的计算机软件。
解释程序：解释执行高级语言程序的计算机软件，，解释并执行源程序的语句。
系统软件：计算机系统的一部分，进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件。
应用软件：完成应用功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。
指令流：在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的指令序列。
计算机组成原理作业1-10章答案(唐朔飞)
第1章计算机系统概论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？解：P3计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。
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。
5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么？解：冯•诺依曼计算机的特点是：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；●指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；●指令和数据均用二进制表示；●指令由操作码、地址码两大部分组成，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；●指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；●机器以运算器为中心（原始冯•诺依曼机）。
6. 画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机系统的主要技术指标。
答：计算机硬件组成框图如下：控制器运算器CPU主机存储器输入设备接口输出设备接口外设各部件的作用如下：控制器：整机的指挥中心，它使计算机的各个部件自动协调工作。
运算器：对数据信息进行处理的部件，用来进行算术运算和逻辑运算。
存储器：存放程序和数据，是计算机实现“存储程序控制”的基础。
输入设备：将人们熟悉的信息形式转换成计算机可以接受并识别的信息形式的设备。
输出设备：将计算机处理的结果（二进制信息）转换成人类或其它设备可以接收和识别的信息形式的设备。
计算机系统的主要技术指标有：机器字长：指CPU一次能处理的数据的位数。
通常与CPU的寄存器的位数有关，字长越长，数的表示范围越大，精度也越高。
机器字长也会影响计算机的运算速度。
数据通路宽度：数据总线一次能并行传送的数据位数。
存储容量：指能存储信息的最大容量，通常以字节来衡量。
一般包含主存容量和辅存容量。
运算速度：通常用MIPS（每秒百万条指令）、MFLOPS（每秒百万次浮点运算）或CPI（执行一条指令所需的时钟周期数）来衡量。
计算机组成原理复件输入输出系统
包括预处理、特征提取、模型匹配等 模块，其中模型匹配是核心部分。
03
输出设备与技术
显示器类型及原理
CRT显示器
采用阴极射线管技术，通过电子束扫描屏幕上的荧光粉来 显示图像。具有色彩鲜艳、视角宽广等优点，但体积较大 且功耗较高。
LCD显示器
HDMI接口标准包括HDMI 1.0、HDMI 1.1、 HDMI 1.2等，不同版本的接口在传输速率、支 持分辨率等方面有所不同。
无线网络传输技术
无线网络传输技术是指通过无线方式实现数据传输的 技术，包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。
输标02入题
Wi-Fi是一种基于IEEE 802.11标准的无线局域网技术， 具有传输速度快、覆盖范围广等优点，但需要无线路 由器或热点作为中继。
分布式I/O系统
构建分布式输入输出系统，提高大规模数据处理能力。
THANKS
感谢观看
触摸屏的工作原理
通过检测触摸点的位置和压力来实 现输入，可支持多点触控和手势识 别等功能。
触摸屏的应用领域
智能手机、平板电脑、自助终端等， 使得人机交互更加直观和便捷。
语音识别技术
语音识别原理
将人类语音转换为计算机可识别的文 本或命令，涉及信号处理、模式识别 等技术。
语音识别系统的组成
语音识别技术的应用
USB接口广泛应用于计算机、手机、平板电脑等设备，支持数据、音频、 视频等多种传输。
HDMI接口标准
HDMI（High-Definition
Multimedia
Interface）是一种高清多媒体接口标准，用于
连接高清电视、显示器、投影仪等设备。
计算机组成原理题附答案
计算机组成原理题解指南第一部分：简答题第一章计算机系统概论1．说明计算机系统的层次结构;计算机系统可分为：微程序机器级,一般机器级或称机器语言级,操作系统级,汇编语言级,高级语言级;第四章主存储器1．主存储器的性能指标有哪些含义是什么存储器的性能指标主要是存储容量. 存储时间、存储周期和存储器带宽;在一个存储器中可以容纳的存储单元总数通常称为该存储器的存储容量;存取时间又称存储访问时间,是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间;存储周期是指连续两次独立的存储器操作如连续两次读操作所需间隔的最小时间;存储器带宽是指存储器在单位时间中的数据传输速率;2．DRAM存储器为什么要刷新DRAM存储器采用何种方式刷新有哪几种常用的刷新方式DRAM存储元是通过栅极电容存储电荷来暂存信息;由于存储的信息电荷终究是有泄漏的,电荷数又不能像SRAM存储元那样由电源经负载管来补充,时间一长,信息就会丢失;为此必须设法由外界按一定规律给栅极充电,按需要补给栅极电容的信息电荷,此过程叫“刷新”;DRAM采用读出方式进行刷新;因为读出过程中恢复了存储单元的MOS栅极电容电荷,并保持原单元的内容,所以读出过程就是再生过程;常用的刷新方式由三种：集中式、分散式、异步式;3．什么是闪速存储器它有哪些特点闪速存储器是高密度、非易失性的读/写半导体存储器;从原理上看,它属于ROM型存储器,但是它又可随机改写信息；从功能上看,它又相当于RAM,所以传统ROM与RAM的定义和划分已失去意义;因而它是一种全新的存储器技术;闪速存储器的特点：1固有的非易失性,2廉价的高密度,3可直接执行,4固态性能;4．请说明SRAM的组成结构,与SRAM相比,DRAM在电路组成上有什么不同之处SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成,DRAM还需要有动态刷新电路;第五章指令系统1．在寄存器—寄存器型,寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中,哪类指令的执行时间最长哪类指令的执行时间最短为什么寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢;因为前者操作数在寄存器中,后者操作数在存储器中,而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长;2．一个较完整的指令系统应包括哪几类指令包括：数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、堆栈指令、字符串指令、特权指令等;3．什么叫指令什么叫指令系统指令就是要计算机执行某种操作的命令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;第六章中央处理部件CPU1．指令和数据均存放在内存中,计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据;时间上讲,取指令事件发生在“取指周期”,取数据事件发生在“执行周期”;从空间上讲,从内存读出的指令流流向控制器指令寄存器;从内存读出的数据流流向运算器通用寄存器;2．简述CPU的主要功能;CPU主要有以下四方面的功能：1指令控制程序的顺序控制,称为指令控制;2操作控制 CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号,把各种操作信号送往相应部件,从而控制这些部件按指令的要求进行动作;3时间控制对各种操作实施时间上的控制,称为时间控制;4数据加工对数据进行算术运算和逻辑运算处理,完成数据的加工处理;3．举出CPU中6个主要寄存器的名称及功能;CPU有以下寄存器：1指令寄存器IR：用来保存当前正在执行的一条指令;2程序计数器PC：用来确定下一条指令的地址;3地址寄存器AR：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址;4缓冲寄存器DR：<1>作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站;<2>补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别;<3>在单累加器结构的运算器中,缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器;5通用寄存器AC：当运算器的算术逻辑单元ALU执行全部算术和逻辑运算时,为ALU提供一个工作区;6状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容;除此之外,还保存中断和系统工作状态等信息,以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态;4．比较水平微指令与垂直微指令的优缺点;1水平型微指令并行操作能力强、效率高、灵活性强,垂直型微指令则较差; 2水平型微指令执行一条指令的时间短,垂直型微指令执行时间长;3由水平型微指令解释指令的微程序,具有微指令字比较长,但微程序短的特点,而垂直型微指令正好相反;4水平型微指令用户难以掌握,而垂直型微指令与指令比较相似,相对来说比较容易掌握5．什么是指令周期什么是机器周期什么是时钟周期三者之间的关系如何指令周期是完成一条指令所需的时间;包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间;机器周期也称为CPU周期,是指被确定为指令执行过程中的归一化基准时间,通常等于取指时间或访存时间时钟周期是时钟频率的倒数,也可称为节拍脉冲或T周期,是处理操作的最基本单位;一个指令周期由若干个机器周期组成,每个机器周期又由若干个时钟周期组成;6．什么是RISCRISC指令系统的特点是什么RISC是精简指令系统计算机,它有以下特点：1选取使用频率最高的一些简单指令,以及很有用但不复杂的指令;2指令长度固定,指令格式种类少,寻址方式种类少;3只有取数/存数指令访问存储器,其余指令的操作都在寄存器之间进行;4大部分指令在一个机器周期内完成;5CPU中通用寄存器数量相当多;6以硬布线控制为主,不用或少用微指令码控制;7一般用高级语言编程,特别重视编译优化工作,以减少程序执行时间;7．什么是CISCCISC指令系统的特点是什么CISC是复杂指令系统计算机的英文缩写;其特点是：1指令系统复杂庞大,指令数目一般多达2、3百条; 2寻址方式多3指令格式多 4指令字长不固定5可访存指令不加限制 6各种指令使用频率相差很大7各种指令执行时间相差很大 8大多数采用微程序控制器8．什么叫指令什么叫微指令二者有什么关系指令,即指机器指令;每一条指令可以完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作;控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令,通常把这种控制命令叫做微命令,而一组实现一定操作功能的微命令的组合,构成一条微指令;许多条微指令组成的序列构成了微程序,微程序则完成对指令的解释执行;第七章存储系统1．什么是存储保护通常采用什么方法当多个用户共享主存时,为使系统能正常工作,应防止由于一个用户程序出错而破坏其它用户的程序和系统软件,还要防止一个用户程序不合法的访问不是分给它的主存区域;为此,系统提供存储保护;通常采用的方法是：存储区域保护和访问方式保护;第九章输入输出I/O设备1．何谓CRT的显示分辨率、灰度级分辨率是指显示器所能表示的像素个数;像素越密,分辨率越高,图像越清晰;分辨率取决于显像管荧光粉的粒度、荧光屏的尺寸和CRT电子束的聚焦能力;同时刷新存储器要有与显示像素数相对应的存储空间,用来存储每个像素的信息;灰度级是指黑白显示器中所显示的像素点的亮暗差别,在彩色显示器中则表现为颜色的不同;灰度级越多,图像层次越清楚逼真;2．什么是刷新存储器其存储容量与什么因素有关为了不断提供刷新图像的信号,必须把一帧图像信息存储在刷新存储器,也叫视频存储器;其存储容量由图像灰度级决定;分辨率越高,灰度级越多,刷新存储器容量越大;第十章输入输出I/O系统1．外围设备的I/O控制方式分哪几类各具什么特点外围设备的I/O控制方式分类及特点：1程序查询方式：CPU的操作和外围设备的操作能够同步,而且硬件结构比较简单2程序中断方式：一般适用于随机出现的服务,且一旦提出要求应立即进行,节省了CPU的时间,但硬件结构相对复杂一些;3直接内存访问DMA方式：数据传输速度很高,传输速率仅受内存访问时间的限制;需更多硬件,适用于内存和高速外设之间大批交换数据的场合;4通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送,大大提高了CPU的工作效率;5外围处理机方式：通道方式的进一步发展,基本上独立于主机工作,结果更接近一般处理机;2．总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段分五个阶段：请求总线、总线仲裁、寻址目的地址、信息传送、状态返回或错误报告;3．一个计算机系统中的总线,大致分为哪几类一个计算机系统中的总线分为三类：1同一部件如CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线,称为内部总线;2同一台计算机系统的各部件,如CPU、内存、通道和各类I/O接口间互相连接的总线,称为系统总线;3多台处理机之间互相连接的总线,称为多机系统总线;4．说明总线结构对计算机系统性能的影响;1最大存储容量单总线系统中,最大内存容量必须小于由计算机字长所决定的可能的地址总线;双总线系统中,存储容量不会受到外围设备数量的影响2指令系统双总线系统,必须有专门的I/O指令系统单总线系统,访问内存和I/O使用相同指令3吞吐量总线数量越多,吞吐能力越大5．中断处理过程包括哪些操作步骤中断处理过程如下：1设备提出中断请求2当一条指令执行结束时CPU响应中断3CPU设置“中断屏蔽”标志,不再响应其它中断请求4保存程序断点PC5硬件识别中断源转移到中断服务子程序入口地址6用软件方法保存CPU现场7为设备服务8恢复CPU现场9“中断屏蔽”标志复位,以便接收其它设备中断请求10返回主程序6．画出中断处理过程的流程图;解：图如下：7．中断接口中有哪些标志触发器功能是什么中断接口中有四个标志触发器：1准备就绪的标志RD：一旦设备做好一次数据的接受或发送,便发出一个设备动作完毕信号,使RD标志置“1”;在中断方式中,该标志用作为中断源触发器,简称中断触发器;2允许中断触发器EI：可以用程序指令来置位;EI为“1”时,某设备可以向CPU发出中断请求；EI为“0”时,不能向CPU发出中断请求,这意味着某中断源的中断请求被禁止;设置EI标志的目的,就是通过软件来控制是否允许某设备发出中断请求;3中断请求触发器IR：它暂存中断请求线上由设备发出的中断请求信号;当IR标志为“1”时,表示设备发出了中断请求;4中断屏蔽触发器IM：是CPU是否受理中断或批准中断的标志;IM标志为“0”时,CPU可以受理外界的中断请求,反之,IM标志为“1”时,CPU不受理外界的中断;还有一个称为工作触发器：BS：设备“忙”的标志,表示设备正在工作; 8．CPU响应中断应具备哪些条件1在CPU内部设置的中断允许触发器必须是开放的;2外设有中断请求时,中断请求触发器必须处于“1”状态,保持中断请求信号;3外设接口中断允许触发器必须为“1”,这样才能把外设中断请求送至CPU;4当上述三个条件具备时,CPU在现行指令结束的最后一个状态周期响应中断;9．请说明程序查询方式与中断方式各自的特点;程序查询方式,数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制,优点是硬件结构比较简单,缺点是CPU效率低,中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU,准备输入输出的一种方法,它节省了CPU时间,但硬件结构相对复杂一些;10．简要描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点;1外设发出DMA请求2CPU响应请求,DMA控制器从CPU接管总线的控制3由DMA控制器执行数据传送操作4向CPU报告DMA操作结束5主要优点是数据传送速度快第二部分：其他题型一、选择题：1、完整的计算机系统应包括;A、运算器、存储器、控制器B、外部设备和主机C、主机和实用程序D、配套的硬件设备和软件系统2、计算机系统中的存储器系统是指;A、RAM存储器B、ROM存储器C、主存储器D、主存储器和外存储器3、至今为止,计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是;A、节约元件B、运算速度快C、物理器件性能所致D、信息处理方便4、冯·诺依曼机工作方式的基本特点是;A、多指令流单数据流B、按地址访问并顺序执行指令C、堆栈操作D、存储器按内部选择地址5、某寄存器中的值有时是地址,因此只有计算机的才能识别它;A、译码器B、判断程序C、指令D、时序信号6、50年代,为了发挥的效率,提出了技术,从而发展了操作系统,通过它对进行管理和调度;A、计算机,操作系统,计算机B、计算,并行,算法C、硬设备,多道程序,硬软资源D、硬设备,晶体管,计算机7、计算机硬件能直接执行的只有;A、符号语言B、机器语言C、机器语言和汇编语言D、汇编语言8、在机器数中, 的零的表示形式是唯一的;A、原码B、补码C、反码D、原码和反码9、针对8位二进制数,下列说法中正确的是;C、＋1的移码等于－127的反码D、0的补码等于－1的反码10、计算机系统中采用补码运算的目的是为了;A、与手工运算方式保持一致B、提高运算速度C、简化计算机的设计D、提高运算的精度11、某机字长32位,采用定点小数表示,符号位为1位,尾数为31位,则可表示的最大正小数为,最小负小数为;A、＋231－1B、－1－2－32C、＋1-2－31≈+1D、－1－2－31≈－112、某机字长32位,采用定点整数表示,符号位为1位,尾数为31位,则可表示的最大正整数为,最小负整数为;A、+231-1B、-1-2-32C、+230-1D、-231-113、用n＋1位字长其中1位符号位表示定点整数时,所能表示的数值范围是;A、0≤|N|≤2n+1-1B、0≤|N|≤2n-1C、0≤|N|≤2n-1-114、用n＋1位字长其中1位符号位表示定点小数时,所能表示的数值范围是;A、0≤|N|≤1-2－n+1B、0≤|N|≤1-2-nC、0≤|N|≤1-2-n+115、定点8位字长的字,采用2的的补码形式表示8位二进制整数,可表示的数范围为;A、-127～+127B、-2-127～＋2-127C、2-128～2+127D、-128～+12716、IEEE754标准规定的32位浮点数格式中,符号位为1位,阶码为8位,尾数为23位;则它所能表示的最大规格化正数为;A、＋2－223×2+127B、＋1－223×2+127C、＋2－223×2+255D、2＋127－22317、IEEE754标准规定的64位浮点数格式中,符号位为1位,阶码为11位,尾数为52位;则它所能表示的最小规格负数为;A、－2－252×2-1023B、－2－2－52×2+1023C、－1×2－1024D、－1－252×2＋204718、假定下列字符码中有奇偶校验位,但没有数据错误,采用偶校验的码是;19、若某数x的真值为－,在计算机中该数表示为,则该数所用的编码方法是码;A、原B、补C、反D、移20、长度相同但格式不同的2种浮点数,假设前者阶码长、尾数短,后者阶码短、尾数长,其他规定均相同,则它们可表示的数的范围和精度为;A、两者可表示的数的范围和精度相同B、前者可表示的数的范围大但精度低C、后者可表示的数的范围大且精度高D、前者可表示的数的范围大且精度高21、在浮点数原码运算时,判定结果为规格化数的条件是;A、阶的符号位与尾数的符号位不同B、尾数的符号位与最高数值位相同C、尾数的符号位与最高数值位不同D、尾数的最高数值位为122、若浮点数用补码表示,则判断运算结果是否为规格化数的方法是;A、阶符与数符相同B、阶符与数符相异C、数符与尾数小数点后第1位数字相异D、数符与尾数小数点后第1位数字相同23、运算器虽有许多部件组成,但核心部分是;A、数据总线B、算术逻辑运算单元C、多路开关D、通用寄存器24、在定点二进制运算器中,减法运算一般通过来实现;A、原码运算的二进制减法器B、补码运算的二进制减法器C、补码运算的十进制加法器D、补码运算的二进制加法器25、在定点运算器中,无论采用双符号位还是单符号位,必须有,它一般用来实现;A、译码电路,与非门B、编码电路,或非门C、溢出判断电路,异或门D、移位电路,与或非门26、下列说法中正确的是;A、采用变形补码进行加减法运算可以避免溢出B、只有定点数运算才有可能溢出,浮点数运算不会产生溢出C、只有带符号数的运算才有可能产生溢出D、只有将两个正数相加时才有可能产生溢出27、在定点数运算中产生溢出的原因是;A、运算过程中最高位产生了进位或借位B、参加运算的操作数超出了机器的表示范围C、运算的结果超出了机器的表示范围D、寄存器的位数太少,不得不舍弃最低有效位28、存储器是计算机系统中的记忆设备,它主要用来;A、存放数据B、存放程序C、存放数据和程序D、存放微程序29、存储单元是指;A、存放一个二进制信息位的存储元B、存放一个机器字的所有存储元集合C、存放一个字节的所有存储元集合D、存放两个字节的所有存储元集合30、计算机的存储器采用分级存储体系的主要目的是;A、便于读写数据B、减小机箱的体积C、便于系统升级D、解决存储容量、价格和存取速度之间的矛盾31、存储周期是指;A、存储器的读出时间B、存储器的写入时间C、存储器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔D、存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔32、和外存储器相比,内存储器的特点是;A、容量大,速度快,成本低B、容量大,速度慢,成本高C、容量小,速度快,成本高D、容量小,速度快,成本低33、某计算机字长16位,它的存储容量64KB,若按字编址,那么它的寻址范围是;A、0～64KB、0～32KC、0～64KBD、0～32KB34、某SRAM芯片,其存储容量为64K×16位,该芯片的地址线和数据线数目为;A、64,16B、16,64C、64,8D、16,1635、某DRAM芯片,其存储容量为512K×8位,该芯片的地址线和数据线数目为;A、8,512B、512,8C、18,8D、19,836、某机字长32位,存储容量1MB,若按字编址,它的寻址范围是;A、0～1MB、0～512KBC、0～256KD、0～256KB37、某计算机字长32位,其存储容量为4MB,若按字编址,它的寻址范围是;A、0～1MB、0～4MBC、0～4MD、0～1MB38、某计算机字长32位,其存储容量为4MB,若按半字编址,它的寻址范围是;A、0～4MBB、0～2MBC、0～2MD、0～1MB39、某计算机字长为为32位,其存储容量为16MB,若按双字编址,它的寻址范围是;A、0～16MBB、0～8MC、0～8MBD、0～16MB40、某SRAM芯片,其容量为512×8位,加上电源端和接地端,该芯片引出线的最小数目应为;A、23B、25C、50D、1941、相联存储器是按进行寻址的存储器;A、地址指定方式B、堆栈存取方式C、内容指定方式D、地址指定与堆栈存取方式结合42、主存储器和CPU之间增加cache的目的是;A、解决CPU和主存之间的速度匹配问题B、扩大主存储器的容量C、扩大CPU中通用寄存器的数量D、既扩大主存容量又扩大CPU通用寄存器数量43、采用虚拟存储器的主要目的是;A、提高主存储器的存取速度B、扩大主存储器的存储空间,并能进行自动管理和调度C、提高外存储器的存取速度D、扩大外存储器的存储空间44、在虚拟存储器中,当程序在执行时, 完成地址映射;A、程序员B、编译器C、装入程序D、操作系统45、下列说法中不正确的是;A、每个程序的虚地址空间可以大于实地址空间,也可以小于实地址空间B、多级存储体系由cache、主存和虚拟存储器构成C、cache和虚拟存储器这两种存储器管理策略都利用了程序的局部性原理D、当cache未命中时,CPU可以直接访问主存,而外存与CPU之间则没有直接通路46、虚拟段页式存储管理方案的特点为;A、空间浪费大、存储共享不易、存储保护容易、不能动态连接B、空间浪费小、存储共享容易、存储保护不易、不能动态连接C、空间浪费大、存储共享不易、存储保护容易、能动态连接D、空间浪费小、存储共享容易、存储保护容易、能动态连接47、在cache的地址映射中,若主存中的任意一块均可映射到cache内的任意一块的位置上,则这种方法称为;A、全相联映射B、直接映射C、组相联映射D、混合映射48、指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是;A、实现存储程序和程序控制B、缩短指令长度,扩大寻址空间,提高编程灵活性C、可以直接访问外存D、提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度49、单地址指令中为了完成两个数的算术运算,除地址码指明的一个操作数外,另一数常需采用;A、堆栈寻址方式B、立即寻址方式C、隐含寻址方式D、间接寻址方式50、对某个寄存器中操作数的寻址方式称为寻址;A、直接B、间接C、寄存器D、寄存器间接51、寄存器间接寻址方式中,操作数处在;A、通用寄存器B、主存单元C、程序计数器D、堆栈52、变址寻址方式中,操作数的有效地址等于;A、基值寄存器内容加上形式地址位移量B、堆栈指示器内容加上形式地址C、变址寄存器内容加上形式地址D、程序计数器内容加上形式地址53、堆栈寻址方式中,设A为累加器,SP为堆栈指示器,Msp为SP指示的栈顶单元,如果进栈操作的动作是：A→Msp,SP－1→SP,那么出栈操作的动作应为;A、Msp→A,SP+1→SPB、SP+1→SP,Msp→AC、SP－1→SP,Msp→AD、Msp→A,SP－1→SP54、程序控制类指令的功能是;A、进行算术运算和逻辑运算B、进行主存与CPU之间的数据传送C、进行CPU和I/O设备之间的数据传送D、改变程序执行的顺序55、运算型指令的寻址与转移性指令的寻址不同点在于;A、前者取操作数,后者决定程序转移地址B、后者取操作数,前者决定程序转移地址C、前者是短指令,后者是长指令D、前者是长指令,后者是短指令56、指令的寻址方式有顺序和跳跃两种方式;采用跳跃寻址方式,可以实现;A、堆栈寻址B、程序的条件转移C、程序的无条件转移D、程序的条件转移或无条件转移57、下列几项中,不符合RISC指令系统的特点是;A、指令长度固定,指令种类少B、寻址方式种类尽量减少,指令功能尽可能强C、增加寄存器的数目,以尽量减少访存次数D、选取使用频率最高的一些简单指令,以及很有用但不复杂的指令58、中央处理器是指;A、运算器B、控制器C、运算器和控制器D、运算器,控制器和主存储器59、在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是;A、主存地址寄存器B、程序计数器C、指令寄存器D、状态条件寄存器60、操作控制器的功能是;A、产生时序信号B、从主存取出一条指令C、完成指令操作码译码D、从主存取出指令,完成指令操作码,产生有关的操作控制信号61、指令周期是指;A、CPU从主存取出一条指令的时间B、CPU执行一条指令的时间C、CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间D、时钟周期时间62、同步控制是;A、只适用于CPU控制的方式B、只适用于外围设备控制的方式C、由统一时序信号控制的方式D、所有指令执行时间都相同的方式63、请在以下叙述中选出两个正确描述的句子;A、同一个CPU周期中,可以并行执行的微操作叫相容性操作B、同一个CPU周期中,不可以并行执行的微操作叫相容性微操作C、同一个CPU周期中,可以并行执行的微操作叫相斥性微操作D、同一个CPU周期中,不可以并行执行的微操作叫相斥性微操作64、微程序控制器中,机器指令与微指令的关系是;A、每一条机器指令由一个微指令来执行B、每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行C、一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行D、一条微指令由若干条机器指令组成65、为了确定下一条微指令的地址,通常采用断定方式,其基本思想是;A、用程序计数器PC来产生后继续微指令地址B、用微程序计数器 PC来产生后继微指令地址C、通过微指令控制字段由设计者指定或者由设计者指定的差别字段控制产生后继微指令地址D、通过指令中指定一个专门字段来控制产生后继微指令地址66、下面描述的RISC机器基本概念中正确的句子是;A、RISC机器不一定是流水CPUB、RISC机器一定是流水CPUC、RISC机器有复杂的指令系统D、CPU配备很少的通用寄存器67、描述流水CPU基本概念中正确的句子是;。
徐洁《计算机组成原理与汇编语言程序设计》课后 答案
徐洁《计算机组成原理与汇编语言程序设计》课后答案第一章答案1.计算机中的基本逻辑运算有哪些？–与运算：当两个操作数都为1时，结果为1，否则为0。
符号：&–或运算：当两个操作数中至少有一个为1时，结果为1，否则为0。
符号：|–非运算：对操作数中的每一位取反。
符号：~2.什么是数据在计算机中的表示形式？数据在计算机中的表示形式是用二进制数表示的。
计算机中的所有数据（包括数字、字符、图像、声音等）都是通过二进制码来表示的。
3.简述冯·诺依曼体系结构的特点。
冯·诺依曼体系结构的特点包括：存储程序方式、以二进制表示数据和指令、指令和数据存储在同一存储器中、按顺序执行指令、指令由控制器解释执行。
4.简述冯·诺依曼计算机的工作原理。
冯·诺依曼计算机的工作原理是，首先将程序和数据存储在存储器中，然后由控制器按照指令的顺序解释执行这些指令，并在执行过程中对数据进行处理，最后将结果存储到相应的位置。
5.什么是存储器的层次结构？存储器的层次结构指的是计算机系统中不同层次的存储器之间的关系和连接方式。
通常从上到下可以分为：高速缓存、内存（主存）、磁盘存储器等。
第二章答案1.什么是字长？字长是指计算机中一次能处理的二进制位数，它决定了计算机能处理的数据的大小范围。
例如，一个字长为16位的计算机，可以处理的最大数据范围是0~65535。
2.简述定点数的表示方法。
定点数是一种用二进制数表示的数，可以表示整数、小数或带符号的数。
定点数的表示方法有原码表示法、反码表示法和补码表示法等。
3.简述浮点数的表示方法。
浮点数是一种表示实数的方法，可以表示带有小数点的数。
浮点数的表示方法包括符号位、指数位和尾数位三部分，其中指数位用来表示小数点的位置，尾数位用来表示实际的数值。
4.什么是ASCII码？ ASCII码是一种用来表示字符的编码系统，它使用一个字节（8位）来表示一个字符。
ASCII码包括128个字符，包括数字、字母、标点符号等。
计算机组成原理第10章习题指导
T0 MDR→Bus→R2 R2→Bus→E
；E 通过总线送 ALU
2
计算机组成原理第 10 章习题
（3）完成“STA @mem”指令所需的微操作命令及节拍安排 取指周期 T0 PC→Bus→MAR，1→R T1 M(MAR) →MDR，(PC) + 1→PC T2 MDR→Bus→IR，OP(IR) →微操作命令形成部件 间址周期 T0 Ad(IR) →Bus→MAR，1→R T1 M(MAR) →MDR 执行周期 T0 MDR→Bus→MAR，1→W T1 ACC→Bus→MDR T2 MDR→M(MAR)
操作控制
28位
判断
3位
下地址
9位
图 10.3 例 10.5 微指令格式
例 10.6 某机共有 52 个微操作控制信号，构成 5 个相斥类的微命令组，各组分别包含 5、 8、2、15、22 个微命令。已知可判定的外部条件有两个，微指令字长 28 位。
（1）按水平型微指令格式设计微指令，要求微指令的下地址字段直接给出后续微指令 地址。
#
（2）中央控制节拍包括取指阶段所有节拍和执行阶段的 T0 、T1 、T2 3 个节拍，完 成取指令和取操作数及乘法运算前的准备工作。局部控制节拍是执行阶段的 T0*和 T1*节拍， 其中 T0*为重复加操作，受 Q 寄存器末两位 Q14Q15 控制，最多执行 15 次；T1*为移位操作， 共执行 14 次。
计算机组成原理第 10 章习题
第 10 章 控制单元的设计
例 10.1 设 CPU 中各部件及其相互连接关系如图 10.1 所示。图中 W 是写控制标志，R 是读控制标志，R1 和 R2 是暂存器。
存储器
W R MAR
MDR
计算机组成原理输入输出接口
中断传输方式
13
10.2.3 直接存储器访问——DMA方式
前两种方式以CPU为中心，占用CPU时间，DMA
方式以内存为中心，由专门的 DMA控制器向CPU请
求并接管总线的控制权，但需要利用系统的地址、
数据和控制总线。
一、 DMA方式的定义
直接存储器存取方式——DMA（Direct Memory Access）方式，是一种没有CPU参与的、在高速外 设与存储器之间直接进行数据传输的控制方式。
关中断、保护断点、保存 现场、开中断
执行中断服务程序
关中断、恢复现场、开中断
返回断点
10.3.2 中断系统的功能
中断系统就是完成一次中断操作的全过程所需要 的各种部件及其相互关系。
1、中断请求的检测与中断响应的控制
–CPU必须有识别中断源的电路； –当外部中断源申请中断时，CPU是否响应还 要取决于其内部的中断允许设置。
读外设状态
就绪？ Y
读/写
无条件传输方式
10
查询式输入的接口电路
RD
11
10.2.2 中断传送方式
中断——CPU暂时中止当前程序运行，转而处理意 外出现的情况或有意安排的任务，在处理结束后能 自动恢复原程序的执行。
优点：主机可以与一个或多个外设并行工作，提高 了CPU的效率。
缺点：执行中断服务程序时，保护断点等工作占用 时间，难以满足成批快速交换数据 间使用的总线。
10.4.2 总线标准
相同的指令系统，相同的功能，不同厂家生产的各功 能部件在实现方法上几乎没有相同的，但各厂家生产的相同 功能部件却可以互换使用，其原因在于它们都遵守了相同的 系统总线的要求，这就是系统总线的标准化问题。
1、物理特性：指总线的物理连接方式，包括总线 条数、连线的插头、和插座形状、引脚排列方式和 次序等。
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10.3 中断控制技术
10.3.1 中断的概念
一、基本概念 中断： CPU暂时中止当前程序运行，转而处理意
外出现的情况或有意安排的任务，在处理结束后 能自动恢复原程序的执行。
中断请求：当外设准备好后，向CPU发出要求传送 数据的信号，称为中断请求。
二、特点：数据传送速度快，是高速外设与主机之间 成批交换数据的有效方式。但有局限性，适合外设 不多的微小型计算机系统。
DMA传输示意图
10.2.4 输入输出处理机(IOP)方式
有单独的存储器和独立的运算部件，可访问 系统的内部存储器。
功能：除数据传输外，还应能处理传送过程中出 错及异常情况，数据格式翻译，数据块校验。
I/O 设备
一、组成
寄存器组、控制逻辑电路、主机与接口和接口与I/O设备之 间的信号联接线、地址线、数据线等信号线。
二、端口的概念
接口电路中具有不同地址，可以由CPU进行读/写操作的寄存 器。通常有数据端口、状态端口和控制端口。
（一）数据口
数据：外设输入给CPU或从CPU输出给外设的各种数据信息。 数据口用于完成输入与输出数据。
读外设状态
就绪？ Y
读/写
无条件传输方式
10
查询式输入的接口电路
RD
11
10.2.2 中断传送方式
中断——CPU暂时中止当前程序运行，转而处理意 外出现的情况或有意安排的任务，在处理结束后能 自动恢复原程序的执行。
优点：主机可以与一个或多个外设并行工作，提高 了CPU的效率。
缺点：执行中断服务程序时，保护断点等工作占用 时间，难以满足成批快速交换数据的要求。
1、一般的输入输出设备：键盘，打印机，鼠标等。 2、数据通道中断源：软盘，硬盘等。 3、实时时钟：用外部时钟定时发出中断信号，由CPU进行 处理。 4、故障源：电源掉电，内存出错，输入输出出错等。 5、测试程序设置的中断源：如单步运行和断点运行。
–内部中断:由机器内部产生的中断。
输入输出接口： 是计算机中协调、匹配外设与主机正常工作所
设置的逻辑部件，简称I/O口。
3
10.1.2 输入输出接口的基本结构
CPU和外设之间通常传递的信息：数据、状态、控制
CPU
地址
数据
IO/M RD WR
都由数据 总线传送
数据 寄存器
控
DR
制 状态 电寄存器 SR
路
CR
控制 寄存器
数据 状态 控制
中断传输方式
13
10.2.3 直接存储器访问——DMA方式
前两种方式以CPU为中心，占用CPU时间，DMA
方式以内存为中心，由专门的 DMA控制器向CPU请
求并接管总线的控制权，但需要利用系统的地址、
数据和控制总线。
一、 DMA方式的定义
直接存储器存取方式——DMA（Direct Memory Access）方式，是一种没有CPU参与的、在高速外 设与存储器之间直接进行数据传输的控制方式。
1、外设类型不同： 机械、电子、机电、电磁
2、传送信息类型： 数字量、模拟量
3、传送方式： 串行、并行
1、能进行地址译码和设 备选择; 2、能实现数据缓冲和数 据锁存;
3、能完成信息格式和电 平的转换;
4、传送速度、编码方式不同
4、能保证数据传送的定时 与协调。
二、概念
输入输出： CPU或主存与外设（I/O设备）交换信息的过程。
优点：访存指令可访问端口， 指令类型多；端口地址空间
优点：专门的I/O指令，与访
ห้องสมุดไป่ตู้
大。
存分开；执行速度快；不占
内存地址空间。
缺点：占用存储器空间；速 度慢。
缺点：端口地址范围小。
10.2 主机与外设间的信息传送方式
一、程序直接控制传递方式 二、程序中断控制方式 三、直接内存访问方式——DMA 四、输入、输出处理机方式
（二）状态口
状态：反映外设当前工作状态的信息。如输入设备是否准备好 （READY）；输出设备是否忙（BUSY）等。
状态（输入）口，用于使CPU了解外设状态。
（三）控制口
控制：CPU发出的对外设或接口的控制信息。如外设的启动或停止， 接口的工作模式设置等。
控制（输出）口，用于完成CPU的控制操作。
数据信息、控制信息和状态信息都由数据线传送，因此要通过不同的端 口来区分。
禁止中断：外设发出中断请求后，由于某种条件的 存在，CPU不能中止现行程序的执行，称为禁止 中断。
一般在CPU内部设有一个“中断允许”触发器，由软件控 制其状态。只有该触发器为“1”状态时，才允许CPU 响应中断——允许中断，否则禁止中断。
中断源：在机器中引起中断产生的事件或发生 中断请求的来源统称为中断源。
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10.1.4 输入输出接口的编址方式
在接口电路中通常都具有多个可由CPU进行读写 操作的寄存器——端口。不同计算机对端口的编 址方式不同。
1、存储器统一编址
2、I/O端口独立编址
将I/O接口中的端口地 给I/O接口中的各端口提
址与存储单元统一编 址。
供与存储器空间完全分
开、完全独立的I/O地址 空间。
第10章 计算机输入输出接口
本 章 要 点：
I/O接口的概念、功能、结构与编址方式； 主机与外设之间的数据传送方式； 中断的概念、中断响应的条件与过程、中 断系统的功能及中断处理方法； 总线标准及常见的微机总线。
10.1 输入输出接口的基本知识
10.1.1 输入输出接口的概念及功能
一、输入输出接口的引入 功能
10.1.3 I/O接口分类
1、传送方式
串行接口：接口与外设之间以
并行和串行
2、收发配合方式
同步和异步传送方式
串行方式传送数据，即每个字 或字节逐位依次传送。
并行接口：接口与外设之 间以并行方式传送数据，
3、协调配合方式
即各位数据同时传送。
程序传送、中断传送、DMA
4、电路规模
简单接口、可编程接口、外设接口适配器
10.2.1 程序直接控制传送方式
一、无条件传送方式
无需了解外设状态，但要求外设随 时处于准备好的状态。
二、有条件传送方式——查询式传送
外设工作情况无法预先知道或无 规律时一般采用。
适用于对主机速度要求不高，外
N
设数量不多的场合。
优点：
较好协调主机与外设之间的时间差异；
所用硬件少。
缺点：
主机与外设只能串行工作，CPU效率低； 主机一个时间段只能与一个外设进行通信。