计算机组成原理总结

计算机组成原理总结

第一章

1，冯诺依曼计算机的特点？

1)计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成；

2)指令和数据以同等地位存放在存储器中，并可按地址寻访；

3)指令和数据均用二进制数表示；

4)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；

5)指令在存储器中按顺序存放，通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运

算结果或根据设定的条件改变执行顺序；

6)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。2，计算机由哪几部分组成（图）？（课本图1.7、1.8）

运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备

3，计算机的硬件设备（字长，容量，速度）？

1)字长：机器字长是指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器的位数有

关；

2)容量：存储器中可存二进制代码的总量，存储器的容量应该包括主存容量和辅存容

量。

a)主存容量:指主存中存放二进制代码的总位数；

b)辅存容量：通常用字节数来表示；

4，高级语言和低级语言相比有什么特点？（）

1)高级语言（c、c++、java）：编程效率高，运行效率低，可移植性好；

2)低级语言（汇编语言）：编程效率低，运行效率高，可移植性差。

第三章

1，什么是总线，有哪些分类？

总线：是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质；

2，什么是系统总线，有哪些分类？

系统总线：指CPU，主存，I/O设备各大部件之间的信息传输线；

3，总线宽度与总线带宽的区别？

1)总线宽度：指数据总线的根数，用bit表示；

2)总线带宽：课理解为总线的传输速率，单位时间内总上传输数据的位数，用每秒

传输信息的字节数来判定，单位，Mbps。

4，三种总线判优（P57），为什么要进行总线判优控制，集中控制三种方式？

原因：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。

1)链式查询：离总线控制部件最近的设备具有最高的优先级。

特点：只需要很少的几根线就能按照一定优先次序实现总线控制，并且很容易扩充设备，但对电路故障很敏感，且优先级别低的设备可能很难获得请求。

2)计数器定时查询：当某个请求占用总线设备地址与计数器一致时，便获得总线使用

权。

特点：计数器可以从‘0‘开始，一旦设备的优先次序被固定，设备的优先级就按照0,1,..n的顺序降序排列，而且固定不变；计数也可以从上一次计数的终点开

始，即是一种循环的方法，此时设备使用总线的优先级的相等；计数器的初始值还

可以由程序设置，故有限次序可以改变。这种方式对电路故障比如链式查询的方式

敏感，但是增加了控制线（设备地址）数，控制也较复杂。

3)独立请求方式：根优先次序确定响应哪一台设备的请求。

特点：响应速度快，有限次序控制灵活（通过程序改变），但是控制线数量多，总线控制更复杂。链式查询中只用两根线确定总线使用权属于哪个设备，在计数器

中大致要用log2（n）根线，其中n是允许接纳的最大设备数，而独立情趣方式需

要采用2n根线。

总结：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。

5，在一个32位总线系统中，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，可采用什么措施？

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。

6，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，3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）

7，同步和异步通信的特点？（P61）

1)同步通信：指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。

a)优点：规定明确，统一，模块间的配合简单一致；

b)缺点：主从模块间的时间配合属于强制性的“同步”，必须在限定时间内完成。

2)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。

第四章

1，存储器的分类？（作用，存储介质，表达方式）

作用：主存和辅存。

存储介质：磁盘，半导体。

表达方式：之都和可读。

2，说明计算机中存储器的分层结构及目的（P71，图4.2）

存储器速度、容量、位价的关系

缓存—主存层次和主存—辅存层次

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。

Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。

主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。

综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果（整个存储系统即便宜又快）。

3，试说SRAM（静态）和DRAM（动态）的各自特点？

1)SRAM（静态）：利用触发器原理，应用于缓存，成本高，功耗高，速度快，集成度

低。

2)DRAM（动态）：利用电容原理，应用于主存，成本低，功耗低，速度慢，集成度

高。

4，理解ROM芯片的存储原理（内存多大，每个单元的内容）？

ROM是Read Only Memory的缩写，ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据。5，存储芯片引脚与容量之间的关系？

有多少的单元与数据线有关

不同型号的SRAM芯片的存储容量不同，可根据芯片的地址线数量和数据线数量确定芯片的存储容量，若芯片的地址线数量为N，数据线数量为M，则芯片的存储容量为2N×M （bit）或2N×M/8（BYTE）。

从SRAM芯片的型号的型号也可知该芯片的存储容量，例：6116，容量为16Kb或2KB；6264，容量为64Kb或8KB。

6，存储芯片扩展存储器。