南大第一学期计算机组成原理期末复习

冯诺依曼结构计算机的硬件由哪几部分组成？各部分的功能是什么？

运算器：算术逻辑运算

控制器：执行指令

存储器：存放指令和程序

输入/出设备：输入/出各种信息

软件分为两类？系统软件和应用软件

冯诺依曼结构规定计算机内部的程序和数据采用什么方式表示？

采用二进制编码来表示，所有信息都是由0和1组成的序列。

处于软件和硬件交界面的是什么？指令系统

计算机能够直接识别和理解的是什么语言？机器语言

用什么将高级语言程序转换成机器语言程序？编译程序

表示计算机性能的指标有哪些？主频、MIPS、FLOPS、CPI等的含义是什么？

主频：CPU时钟的频率；MIPS：每秒钟多少百万条加法指令；

FLOPS：每秒钟多少条浮点运算指令指令；CPI：每条指令平均时钟周期数

摩尔定律的内容是什么？每18个月集成度翻一翻，速度提高一倍，而价格降低一半

第一台电子计算机ENIAC是否是冯诺依曼结构计算机？为什么？

ENIAC不是冯诺依曼结构计算机。因为它没有采用二进制表示，也没有采用“存储程序”的工作方式。

什么是“存储程序”工作方式？

将事先编好的程序和原始数据先装入主存中，然后自动按顺序逐条取出指令，在CPU上执行。也就是说，程序和数据不是直接从磁盘取到CPU中执行的。

什么是“兼容性（或系列机）”的概念？能试举一、两例。

同一个程序可以在不同的机器上执行。如：Intel X86系列机，IBM370系列机

什么是总线？它的职能是什么？

总线是共享的传输介质。用于连接多个设备，在部件设备间传输信息。

系统总线由哪几种信号线组成？各自的功能是什么？

由数据线、地址线和控制线组成。数据线用于传输数据；地址线用于传输地址，包括主存单元地址和I/O端口的地址；控制线用于传输各种控制和状态信息。

什么叫突发传输方式？

突发传输是指一次总线事务中可连续传多个数据。所以，一次突发总线事务可以完成多个数据的传送。

什么叫总线事务处理？“存储器读”总线事务的过程是什么？

总线上完成一次数据交换的过程，称为一次总线事务。如：“存储器读”、“存储器写”、“I/O读”等。

“存储器读”事务一般总是先把地址信息和“存储器读”命令同时送到总线上。

总线可否同时连接多个设备？可否多个设备对同时进行传输？

可以同时接多个设备，但同时只能有一对设备使用总线进行传输。

根据总线定时方式，总线分为哪两种？

根据不同定时方式的不同，总线分为两种，一种是同步总线，一种是异步总线。

同步总线中总有一根时钟信号线，用于设备定时。异步总线是指通过总线中的“就绪”、“完成”等异步应答信号进行定时。

可以将“同步”和“异步”方式结合起来，这种方式称为“半同步”方式。

什么是总线宽度？什么是总线带宽？它们之间的关系是什么？

总线宽度是指总线中数据线的条数。

总线带宽是指总线连续传送信息时每秒钟传输的信息量。

举例说明其关系：

若总线时钟频率为20MHz，总线宽度为32位，假定一次数据传送需要4个时钟周期。则总线的带宽是？

什么叫总线裁决？

总线裁决是指多个设备要求使用总线时，要有一种方法决定让哪个设备使用总线，这个决定过程称为总线裁决。有集中和分布两种。

什么叫主（内）存？什么叫辅（外）存？

主存是用半导体元器件实现的，用来存放被启动的程序代码和数据的存储器。辅存是用磁盘等实现的用来存放系统中所有程序及其数据的大容量慢速存储器。因此，程序被启动后，首先要和所用数据一起从辅存调到主存。

什么叫ROM？主存地址空间是否包含ROM芯片所占空间？

ROM是Read Only Memory的缩写，表示只读存储器，其数据只能读出，不能写入。

主存地址空间由RAM和ROM两种芯片构成的空间组成。

什么叫易失性？哪些类型的存储器是易失性的？哪些是非易失性的？

易失性存储器的电源掉电后信息就消失了。如RAM，Cache；非易失性存储器不因电源掉电而丢失信息。如：各种ROM芯片，闪存、磁盘、磁带、光盘等。

在计算机内部，存储器系统是如何分层的？

按速度从快到慢、容量由小变大、价格由贵到便宜的顺序是：寄存器-Cache-主存-磁盘-磁带和光盘。

半导体存储器芯片的组织：位片式/字片式

位片式（一个字地址中只有一位）：如：1Kx1位，需用10位地址，1位数据

字片式（一个字地址中有多位）：如：4Kx4位，需用12位地址，4位数据

半导体存储器的组织：位扩展/字扩展

位扩展：位方向上有多个芯片组合；

字扩展：字方向上有多个芯片组合；

例如：用4Kx1位芯片组合成64Kx8位的存储器，则需用16x8个芯片，即：在位方向和字方向上分别扩大8倍和16倍。

存储器地址寄存器(MAR)的位数和寻址空间的关系是什么？

若MAR有n位地址，则寻址空间范围为0～111…1(n个1) ，即：最大的地址为111…1(n个1)

Cache中存放的内容与主存中的内容有何关系？

Cache中存放的内容是主存中的某些内容的副本。因此程序和数据都可能装入到Cache，所需指令在Cache时就从Cache中读取，而不需再访问主存。

Cache和主存间的数据是如何映射的？有哪几种映射方式？

主存分成若干大小相等的主存块，Cache也分成同样大小的槽，主存块调到Cache时，

有三种映射方式：直接映射、全相联映射和组相联映射。

什么是命中率？什么是平均访问时间？

命中率指100次访问中有多少次在Cache得到信息。假设CPU执行一段程序时，在Cache中访问到的次数是98，在主存中取到信息的次数是2，则Cache的命中率为98%。假设Tc和Tm分别表示在Cache和主存中访问一个数据所花的时间，p是命中率，则平均访问时间是多少？

磁表面存储器的性能指标

记录密度（道密度、位密度、面密度）：

单位面积或单位长度上存储的信息量。

平均存取时间：

包括道间移动时间（寻道时间）和旋转时间（或等待时间、查找时间）

数据传输率：每秒钟传输的二进制位数

转速：与平均等待时间有关。例如：若转速为7200转/分时，平均等待时间约为4.2s。

磁盘存储器中记录块的地址如何标识？

柱面号（磁道号）、磁头号（盘面号）和扇区号

磁盘上的数据是如何组织存放的？

按磁道存放，每个磁道有若干扇区，每个扇区一个记录块。