计算机组成原理期末考试题_1.pdf

-.z.计算机组成：计算机组成是指实现计算机体系构造所表达的属性，它包含了许多对程序来说是透明的硬件细节。计算机体系构造概念：指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的构造与功能特性。指令周期：指一条指令从开场取指令直到指令执行完的时间。FLOPS:每秒浮点运算次 总线宽度：数据总线的根数。总线带宽：指总线在单位时间内可以传输的数据量。总线复用：一条信号线上分时传送两种信号。刷新：先将原存信息读出，再由刷新放大器形成原信息并重新写入的再生过程。取值周期：在内存中取出指令放到指令存放器中 执行周期：执行阶段完成指令的操作 存取时间：启动一次存储器操作到完成该操作所需的全部时间 中断：计算机在执行程序过 程中，当出现异常情况或特 殊请求时，计算机停顿现行 程序的运行转向这些异常 情况或特殊请求的处理，处 理完毕后再返回到现行程 序的连续处，继续执行原 程序。-.z.CPU:中央处理器 MIPS:每秒执行百万条指 CPI:执行一条指令所需的时钟周期数 RISC：精简指令系统计算 CISC：复杂指令系统计算 1、中央处理器 CPU 的主要功能 取指令、分析指令、执行指令、指令控制、操作控制、时间控制、处理中断、数据加工。2、计算机的五大部件：运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备。3、存储器的技术指标：速度、容量、每位价格。4、在计算机术语中，讲运算器、控制器、cache 等和在一起称为：主机。5、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。6、冯诺依曼在计算机中工作的原理以电子原件为中心/以运算器为中心。7、影响流水线性能的因素构造相关、数据相关 控制相关。8、寻址方式分为指令寻址和数据寻址两大类。9、总线特性有机械特性、电气特性、功能特性、时间特性。10、静态 RAM 靠(触发器)存储信息,动态 RAM 靠(电容)存储信息 11、计算机更新换代以电子元件为依据。12、缓存主存层次主要解决CPU和主存速度不匹配的问题。13、主存辅存层次主要解决存储系统的容量问题。-.z.14、2 片 74182 和 8 片 74181 组成 32 位 ALU 电路，该电路采用双重分组先行进位方案。15、DMA 的工作过程预处理、数据传送、后处理。16、指令寻址比较简单，它分为顺序寻址、跳跃寻址两种。1、冯丶诺依曼特点。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于存储器内，并可按地址寻访。3指令和数据用二进制数表示。4指令由操作码和地址码组成。5指令在存储器内按顺序存放。6机器以运算器为中心。4、什么是 RISC 技术。简述它的主要特点。1RISC 即精简指令系统计算机，与其对应的是 CISC，即复杂指令系统计算机。2特点：a、选取使用频度较高的一些简单指令以及一些很有用但又不复杂的指令，让复杂指令的功能由频度高的简单指令的组合来实现。b、指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。c、只有取数/存数指令存储器，其余指令的操作都在存放器内完成的。d、CPU 中有多个通用存放器。e、采用流水线技术，大局部指令在一个时钟周期内完成。-.z.f、控制器采用组合逻辑控制，不用微程序控制。g、采用优化的编译程序。5、RISC 和 CISC 相比较,RISC 的优点。RISC 机的主要优点：充分利用 VLSI 芯片的面积、提高计算机运算速度、便于设计，可降低本钱，提高可靠性、有效支持高级语言程序 2、简述 DMA 接口组成。1主存地址存放器 2字计数器 3数据缓冲存放器 4DMA 控制逻辑 5中断机构 6设备地址存放器 3、程序中断方式和 DMA 方式的区别？1中断方式的数据传送是程序，DMA 方式是硬件。2 中断方式响应时间是指令执行完毕，DMA 方式是存取周期完毕。3中断方式能处理异常情况，而 DMA 不能。4中断方式的中断请求是在传送数据时处理，DMA 方式的中断请求是后处理。5中断方式的优先级低，DMA 方式的优先级高。6、中断效劳的流程。保护现场、中断效劳、恢复效劳、中断返回。1保护现场：其一是保存程序的断点，其二是保存程序通用存放-.z.器和状态存放器的内容。2中断效劳：是中断效劳程序的主体局部。3恢复现场：是中断效劳程序的结尾局部，要求在退出效劳程序前，将原程序中断时的“现场恢复到原来的存放器中。4中断返回：中断效劳程序的最后一条指令通常是一条中断返回指令，使其返回到原程序的断点处，以便继续执行原程序。7、总线的根本概念，总线的分类，系统总线分类。概念：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。总线分类：1片内总线：是指芯片内部的总线。2系统总线：是指 CPU、主存、I/O 设备各大部件之间的信息传输线。3通信总线：用于计算机系统之间或其他系统之间的通信。按传输方式可分串行通信和并行通信。系统总线分类：数据总线、地址总线、控制总线。9、别离式通信有何特点，主要用于什么系统。特点：1各模块有权申请占用总线 2采用同步方式通信，不等对方答复 3各模块准备数据时，不占用总线 4总线被占用时，无空闲 主要应用于：大型计算机系统 11、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？各有何特点？哪种方式响 应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？-.z.总线上的设备有主设备和从设备，当总线有多个主设备时，需要总线判优控制解决多个主设备同时申请总线时的使用权分配问题；常见的集中式总线控制有三种：链式查询、计数器查询、独立请求；链式查询方式对电路故障最敏感；计数器查询方式优先级设置较灵活；独立请求方式判优速度最快。12、CPU 响应中断时间，条件。条件：必须满足 CPU 中的允许中断触发器 EINT 为“1。时间：在每条指令执行阶段的完毕时刻。13、完整的中断过程是什么？中断请求，中断判优，中断响应，中断效劳，中断返回 3、假设 CPU 执行阶段程序时，共 Cache 命中 2000 次，主存 50 次。Cache 的存取周期为 50ns，主存的存取周期为 200ns。求 Cache主存系统的命中率，效率和平均时间。公式：命中率h=Cache 的总命中次数/Cache 的总命中次数 +主存的总次数 平均时间Ta=h*命中时的 Cache 时间+1-h*未命中时的主存时间 效率e=命中时的 Cache 时间/平均时间*100%1Cache 的命中率为 2000/2000+50=0.97-.z.2平均时间为 50ns*0.97+200ns*(1-0.97)=54.5ns 3效率为 e=(t/(0.97*t+(1-.097)*4t)*100%