计算机组成简答题整理

作者：爱塔居

多模块交叉存储器是如何加速CPU与存储器之间有效传输？

解：CPU同时访问多个模块，由存储器控制部件控制它们分别使用数据总线进行信息传递。对每一个存储模块来说，从CPU给出访存命令直到读出信息仍然使用了一个存取周期时间，而对CPU来说，它可以在一个存取周期内连续访问多个模块。

2.什么是虚拟存储器段页式

采用分段和分页结合的方法。

程序按模块分段，段内再分页，进入主存仍以页为基本信息传送单位，用段表和页表进行两级定位管理。

3.CPU中IP、PC、PSW分别保存什么内容

IP指令寄存器，存放现行指令

PC程序计数器，存放当前欲执行指令的地址

PSW程序状态字寄存器，存放反映指令执行结果的各种状态和信息存放控制信息

4.简述CPU对存储器的读和写操作的过程

首先由地址总线给出地址信号，然后要发出读操作或写操作的控制信号，最后在数据总线上进行信息交流。

5.为了使CPU不至于因等待存储器的读与写而无事可做，采用什么方法提高传输效率

主存储器采用更高的更高速的技术来缩端存储器的读出时间，或加存储器的字长

采用并行操作的双端口存储器

在CPU和主存储器之间插入一个高速缓冲器，以缩短读出时间，在每个存储周期中存取几个字。

6.两个浮点数相加减后，为什么用阶码判断溢出

因为浮点数的溢出是以其阶码的溢出表现出来的,在加\减运算过程中要检查是否产生了溢出:若阶码正常,加(减)运算正常结束;若阶码溢出,则要进行相应处理。超过了阶码可能表示的最大值的正指数值,一般将其认为是+∞和-∞。超过了阶码可能表示的最小值的负指数值,一般将其认为是0。

7.简述单总线、双总线、三总线的结构与不同

单总线结构：所有部件都接到同一总线上。在同一时间内，只能由一个操作数放在单总线上把两个操作数两次来做，而且还需要两个缓冲寄存器。

双总线结构：两个操作数同时加到ALU进行运算，只需要一次操作，控制就可以得到运算结构。但是因为两条总线都被输入数占据，因而ALU输出端设置缓冲寄存器。

三总线：ALU的两个输入端分别由两条总线供给，而ALU的输出则与第三条总线相连。这样，算数逻辑操作就可以在一步的控制之内完成。

8.什么是EEPROM,SDPAM,EERAM,SRAM

EDRAM是在DRAM芯片上集成了一个SRAM实现的小容量高速缓冲存储器，从而使DRAM芯片的性能能得到显著改进。

9。在存储与cache为什么要建立地址映射，简述三种映射方式

与主存容量相比，Cache的容量很少，它保存的内容只有主存内容的一个子集，为了把主存块放到Cache中，必须应用某种方法把主存地址定位Cache中，称作地址映射。

地址映射方式有全相联方式、直接方式和组相联方式三种

全相联映射方式：将主存的一个块直接拷贝道Cache中的任意一行上。

直接映射方式：一个主存块只能拷贝到Cache的一个特定位置上取。

组相联映射方式：将Cache分成u组，每组v行，主存块存放到哪个组使固定的，至于存到该组哪一行都是灵活的。

10.请列出4种数据寻址方式，并写出各自获取操作数方式

①寄存器寻址：形式地址为寄存器名，寄存器中的内容为操作数

②寄存器间接寻址：形式地址为寄存器名，寄存器中的内容为操作数的地址，再读一次内存得到操作数

③变址寻址：形式地址为变址寄存器和变址偏移值，把变址寄存器中的内容与变址偏移值相加得到操作数的地址，再读一次内存得到操作数。

④堆栈寻址，通常形式地址为将写入堆栈的、或接收堆栈读出内容的寄存器名（或编号），指令中不直接给出内存地址，而是选用默认的堆栈指针寄存器中的内容为内存地址，读写堆栈总伴有修改堆栈指针的操作。

11.简述cache3种数据扩展方法

存储器芯片的容量是有限的，需要在字向和位向两方面进行扩充才能满足存储器的容量要求。通常采用位扩展法、字扩展法、字位同时扩展法。

位扩展法：只加大字长，而存储器的字数与存储器芯片字数一致，对片子没有选片要求。

字扩展法：仅在字向扩充，而位数不变，由片选信号来区分各片地址。

字位同时扩展法：在字向和位向同时进行扩展。

12.Cache的基本工作原理

当CPU读取主存中的一个字时，便发出此字的内存地址到Cache和主存。此时Cache控制逻辑依据地址判断此字是否在cache中：若是此字立即传送给CPU；若非，则用主存周期，把此字从主存读出送到CPU，与此同时，把含有这个字的整个数据块从主存读出送到Cache中。

13.请比较虚拟存储器和cache这两种存储系统的相似之处和区别

相似之处：

①把程序中最近常用的部分驻留在高速的存储器中

②一旦这部分变得不常用了，把它们送回到低速的存储器中

③这种换入换出是由硬件或操作系统完成的，对用户是透明的

④力图使存储系统的性能接近高速存储器，价格接近低速存储器

主要区别：在虚拟存储器中未命中的性能损失要远大于Cache系统未命中的损失

14.外围设备的控制分哪几类？

(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。

15.程序查询和中断方式区别是什么

在程序查询方式中,何时对何设备进行I/O操作完全受CPU控制,在程序中断方式中,何时对I/O设备进行操作由I/O设备主动通知CPU.
在程序查询方式中,CPU与I/O设备不能并行工作,中断方式由于不需要CPU与I/O设备同步工作,所以他们可以并行工作。
程序查询方式无法处理异常事件,而程序中断方式i处理异常情况
程序查询方式的有点是硬件结构比较简单,缺点是CPU效率低,且只能进行数据传送,程序中断方式的硬件结构相对复杂一点。

16.简述DMA工作模式、传送方式

工作模式：

①单字节传送模式：每进行一次DMA传送只传送一个字节的数据,DMA控制器就释放总线,交出总线控制权.

②成批传送模式: 一次DMA传送连续传送一批数据,然后才释放总线,交出总线控制权.

③请求传送模式: 模式与成批传送模式类似,只不过每传送一个数据后总要测试外设的DMA请求信号(如DREQ),当该信号仍有效时,则连续传送,若该信号已无效,则暂停DMA传送,待该信号再次有效后,继续传送。

④级联传送模式: 用多个DMA控制器级联起来,同时处理多台外设的数据传送。当系统中接有多台高速外设时采用该方式。

（1）单字节传送方式：每次DMA只能送一个字节的数据，传送后释放总线，由微处理器控制总线至少一个完整总线周期，以后再检测DREQ信号若有效，则重复前面过程

（2）成组传送：一次DMA请求可以传送一组信息

（3）请求传送：每传送一个字节，DNA就检查DREQ，若无效，则挂起。

17.操作数有哪些类型，哪种最快

立即操作数、寄存器操作数、存储器操作数

寄存器操作数最快。

18.冯诺依曼计算机的特点。ALU是核心部件

①程序和数据存储在同一个内存里

②冯诺依曼计算机使用二进制系统

③计算机的中央处理器是核心部件

④计算机的存储器分为多层次，可以分别储存不同的数据和程序

⑤计算机通过输入\输出系统与外部进行通信，在输入和输出数据过程中，可以根据实际需要进行数据处理

⑥基于时序电路的逻辑设计

19.什么是主机，机器字长与指令字长，MIPS是什么

主机包括运算器、控制器和存储器。

机器字长：是指计算机能直接处理的二知进制数据的位数，决定了计算机的运算精度。

指令字长：一个指令字中包含二进制代码的位数。

计算机中mips即单字长定点指令平均执行速度，即每秒处理的百万级的机器语言指令数

20.指令与数据存在存储器中如何区分

由于存储器访问只使用地址和命令(Read/Write)信号,而指令和数据均以二进制编码形成存放在存储器中,因此,从存储器取得的信息本身是无法区分是指令还是数据的。

计算机只能通过信息的用途来区分,即取指令时取得的是指令,指令执行时取操作数或写结果对应的信息是数据。即计算机通过程序执行过程或指令执行过程的不同阶段来区分。

21.比较同步通信与异步通信

	同步通信	异步通信
传送单位	信息帧	字符
单位格式	同步字符、数据、检验字符CRC	起始位、数据位、奇偶校验位、停止位
传送间隔	一个数据块，字符与字符无间隔	相邻字符之间间隔任意长
时钟信号	时序要求高，使用同步同样的时钟	时序要求低，使用各自的时钟信号
优点	效率高	简单
缺点	复杂、要求高	效率低