计算机组成原理必看总结 联系客服

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一,冯.诺依曼机的特点:

1. 计算机由运算器,存储器,控制器和输入设备,输出设备五大部件组成 2. 指令和数据以同等地位存于存储器内,并可按地址访问 3. 指令和数据均用二进制代码表示

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. 指令在存储器内按顺序存放 6. 以运算器为中心

计算机与日常使用的袖珍计算机的本质区别在于 自动化程度的高低 二,计算机的硬件指标

(1) 机器字长:CPU 一次能处理数据的位数,通常与 CPU 寄存器位数有关

(2) 存储容量: 包括主存和辅存, 是存放二进制代码的总和, 可以用位或字节来衡量。 (3) 运算速度:可以用 MIPS,CPI(每执行一条指令所需要的时钟周期数)或 FLOPS(每 秒浮点运算次数)。

三,电子管-----晶体管--------中小规模集成电路----------大规模集成电路

计算机分类方法很多, 按信息的形式可以分为数字计算机和模拟计算机, 前者以离散型 数字脉冲形式传递, 而后者的信息是以连续型电波形式传递的, 两者结合为数字模拟混合 式计算机。

1946 年研制成功的第一台计算机称为 ENIAC.

数控机床是计算机在过程控制方面的应用, 邮局实现信息自动分拣是计算机在模式识别方 面的应用。

计算机在过程控制应用中,除计算机外,A/D 转换器是重要部件,能把模拟量转换成计算 机能识别的信号。

计算机发展至今,虽然与早期相比面貌全非,但存储程序的特点不变 四,摩尔定律:

微芯片上集成的晶体管数目以每三年翻两番的规律递增,由于受到物理极限的制约, 不能永远生效

五,什么是总线?特点?

总线是连接多个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质。而且在某一个时刻允 许有一个部件向总线发送信息,但多个部件可以同时从总线上接受相同的信息。 总线周期:申请分配阶段,寻址阶段,传送阶段,结束阶段 六,

总线控制包括 :总线判优控制和总线通信控制。前者又分为集中式和分布式良种,其中 集中式总线判优逻辑有链式查询,计数器定时查询,独立请求方式。后者主要分同步通信 , 异步通信,半同步通信和分离式通信。 七,分离式通信

将一个总线的传输周期分为两个子周期,每个子周期可以供不同的模块申请,每个模块都 可以成为主模块, 获得总线使用权的主模块采用同步方式传送, 且仅在传送命令和数据时占

用总线,两个传输子周期只有单方向的信息流,总线没有空闲等待时间,可以充分发挥总线 的有效占用。

八,试比较链式查询方式,计数器定时查询方式和独立请求方式各自 的特点。

解: (1)链式查询方式只需要一个总线请求线,1 根总线忙线,一个总线同意线,设备优

先级固定,容易扩充设备,但对电路故障敏感(2)计数器定时查询方式有总线请求和总线 忙线,还有 (N 为设备数)根设备地址线来实现查询。设备优先级可以不固定,控制比 链式查询复杂,电路故障不如链式查询方式敏感。 (3)独立请求方式控制线数量多,N 个设

备共有 N 根总线请求线和 N 根总线同意线,线路复杂,响应时间快,且设备优先级的次序

控制灵活。

九,影响总线带宽的因素 :总线宽度,传输距离,时钟工作频率以及传输形式。 十,按数据传送方式不同,总线可以分为:串行传输总线和并行传输 总线 。

十一,什么是总线判优?为什么

当总线上有多个主设备同时要求占用总线时, 通过总线控制器, 按一定的优先登记顺序确 定某个主设备可以占用总线。

十二,什么是总线标准?为什么要制定总线标准? 国际公布或推荐的互联各个模块的标准, 这个标准为各模块互联提供一个标准界面, 这个标

准界面对它两端的模块都是透明的, 即界面的任一方只需根据总线标准的要求来完成自身一

方接口的功能,而不必考虑对方与界面的接口方式。

原因:使系统设计简化,便于哦快生产批量化,确保其性能稳定,质量可靠,实现可移化 , 便于维护,教好地解决了系统,模块,设备与总线之间不适应,不通用及不匹配等问题。 十三, 同步通信和异步通信的区别,说明通信双方如何联络?

同步通信和异步通信的主要区别是前者有公共时钟, 总线上的所有设备按统一的传输周期 进行传输,通信双方按约定好的时序联络。后者没有公共时钟,没有固定的传输周期,采用 应答方式通信,具体的联络方式有不互琐,半互琐和全互琐三种,不互琐方式通信双方没有 相互制约关系, 半互琐方式通信双方有简单的制约方式, 全互琐方式通信双方有完全的制约

关系,其中全互琐通信可靠性最高。

半导体静态 RAM 依据 的原理存储信息,半导体动态 RAM 依据 存储信息 , 因此一般在 2ms 内

刷新一次,刷新与行地址有关,该地址由刷新地址计数器给出。

RAM 的速度指标一般用 存取周期 表示,而磁盘存储器的速度指标一般包括:寻找时间, 等待时间,数据传输时间

半导体静态 RAM 进行读/写操作时,必须先接受地址信号,再接受片选和读写信号。 磁表面存储器的记录方式总体上可以分为 归零制 和 不归零制 两大类 使用高速缓冲存储器是为了解决 CPU 和主存的速度匹配问题,提高访存速度。缓存的地址 对用户是 透明的, 存储管理器主要由硬件实现, 使用虚拟存储器是为了解决 扩大存储器容

量,存储管理主要由 硬件和操作系统实现。

Cache 的命中率是指 CPU 要访问的信息已经在 Cache 中的比率,命中率与 Cache 的块长和

容量有关。

Flashmeroy 具有高性能,低功耗,高可靠性以及瞬时启动的能力,常作为固态盘,用于便携

式电脑中。

计算机系统中常用的存储器有(1)SRAM(2)DRAM,(3)Flash(4)EPROM(5)硬盘存储器(6)软盘 存储器,其中非易失性存储器有 3456,具有在线能力的有 12356,可以单字节修改的有 12 , 可以快速读出的存储器包括 1234。

主存储器的技术指标有存储容量,存取周期,和存储器带宽。磁表面存储器的技术指标有记 录密度,存储容量,平均寻址时间,数据传输速率和误码率。 存储器的带宽是指: 每秒从存储器中读出和写入的二进制代码位数, 加大存储器带宽可以采

用:单体多字结构,低位交叉多体并行结构。

在写操作时,对 Cache 与主存单元同时修改的方法称为:写直达法;若每次只暂时写入到 Cache,直到替换时才写入主存的方法称为:写回法

层次化存储器结构设计的依据是——程序访问的局部性原理

一个四路组相联的 Cache 共有 64 块,主存有 8192 块,每块 32 字,则在主存地址中的主存

字块标记为 位,组地址为 位,字块内为 位。

高位交叉编址的存储器能够提高访存速度的原因是:各个提分别响应不同请求源的请求, 实 现多体并行。

低位交叉编址的存储器能够提高访存速度的原因是:不改变每个体的存取周期的前提下, 增 加存储器的带宽。

试比较静态 RAM 和动态 RAM

两者都属于随机存储器,即在程序的执行过程中,既可以读出又可以写入信息

但前者靠触发器原理存储信息,只要电源不掉电,信息就不丢失;后者靠电容存储电荷原理 存储信息,即使电源不掉电,由于电容要放电,信息也会丢失,故需要再生。 什么是刷新?几种方式,请简要论述之。

动态 RAM 靠电容存储电荷原理存储信息,电容上的电荷要放电,信息即丢失,为了维持所

存信息,需要在一定时间(2ms)内,将所存信息读出再重新写入,这一个过程称为刷新 。 刷新是一行一行进行的,由 CPU 自动完成。

刷新通常氛围集中刷新和分散刷新两种。集中刷新即在 2ms 内,集中一段时间对存储芯 片的 每行刷新一遍,在这段时间里不能对存储器进行访问,即所谓死时间。分散刷新就是 将存储系统周期分为两半,前半时间用来读/写操作,后半时间用来进行刷新操作,显然整 个系统的速度降低了,但分散刷新没有存储器的死时间。可以将这两种刷新方式结合起来 , 即异步刷新,这种刷新可以在 2ms 内对存储芯片的每一行刷新一遍,两行之间的刷新时间 间隔为 2ms/行数。

存储芯片内的译码方式有几种?试分析各自的特点以及应用场合。

两种,一种是线选法,适用于地址线较少的芯片,特点是地址信号只须经过一个方向的译 码就可以选中某一个存储单元的所有位。另一种是重合法,适用于地址线较多的芯片,特点 是地址线分成两组,分别经过行,列两个方向译码,只有行,列两个方向均选中的存储单元 才能进行读/写。

为什么多体结构存储器能提高访存速度?

多体结构存储器将存储器分成若干个独立的模块, 每个模块的容量和存取周期均相等, 各个

模块都有独立的地址寄存器,地址译码器,驱动电路和读写电路,它们可以独立的进行读写 操作。

若将这些独立的模块按高位交叉编址, 而且使不同的请求源同时访问不同的模块, 便可以提

高访存速度。

若将这些独立的模块按低位交叉编址, 便可以使存储器在不改变存取周期的前提下, 增加存

储器的带宽,对 m 个模块而言,存储器的带宽可以提高到 m 倍。 提高访存速度的措施:

(1) 采用高速部件,选用存取周期短的芯片,可以提高存储器的速度。

(2) 采用 Cache,CPU 将最近期要使用的信息先调入 Cache,而 Cache 的速度比主寸快 得多,这样 CPU 每次只需要从 Cache 中取出或存入信息,从而缩短了访存时间

(3) 调整主存结构,如采用单体多字结构(在一个存取周期内读出多个存储字,可增加 存储器带宽)或采用多体并行结构存储器。

设写入磁盘存储器的数据代码是 1011011100,分别画出归零制(RZ),不归零制(NRZ),调相制 (PM),调频制(FM)四种记录方式的写磁头电流波形。磁表面存储器中,设写入代码 是 11010011,试画出不归零制,调相制和调频制的写电流波形,并指出哪些有自同步能力。 说明调用中断服务程序和调用子程序的区别。

(1) 中断服务程序与中断时 CPU 正在进行的程序是相互独立,它们之间没有确定的关 系。子程序调用时候转入的子程序与 CPU 正在执行的程序段是同一程序的两部分。

(2) 除了软中断,通常中断产生都是随机的,而子程序调用是由 CALL 指令(子程序调 用指令)引起的。

(3) 中断服务程序的入口地址可以通过硬件向量法产生向量地址,再由向量地址找到入 口地址。而子程序调用的子程序入口地址是由 CALL 指令中的地址码给出的。

(4) 调用中断服务程序和子程序都需保护程序断点,前者由中断隐指令完成,后者由 CALL 指令本身完成。

(5) 处理中断服务程序时,对多个同时发生的中断需要进行裁决,而调用子程序时一般 没有这种操作。

(6) 在中断服务程序和所调用的子程序都有保护寄存器内容的操作。