计算机组成原理复习资料

1、计算机组成原理复习大纲考试题型：一、 选择题：20题共20分二、 填空题：10空共10分三、 名词解释：3题共12分四、 简答题：4题共24分五、 综合题：4题共34分1 .什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？ 计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。2 .冯？若依曼计算机的特点是什么？冯?i若依曼计算机的特点是：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；指令和数据均用二进制表示；指令由操作码、地址码两大部分组成，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；指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；机器以运算器为中心（原始冯 ？若依曼机）。3 .画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机系统的主要技术指标。计算机硬件组成框图如下：I控制器I % Mx e jl|运器|存 存谪器 ; I in_I

2、 I_接口I ij. cpu ： - ;=输 输入设备 输出设备| ：!l II Ii主机：;外设各部件的作用如下：控制器：整机的指挥中心，它使计算机的各个部件自动协调工作。运算器：对数据信息进行处理的部件，用来进行算术运算和逻辑运算。存储器：存放程序和数据，是计算机实现存储程序控制”的基础。输入设备：将人们熟悉的信息形式转换成计算机可以接受并识别的信息形式的设备。 输出设备：将计算机处理的结果（二进制信息）转换成人类或其它设备可以接收和识 别的信息形式的设备。4 .解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容 量、机器字长、指令字长。主机：是计算机硬件的主体部分，由 CPU和主存储器MM合成为主机。CP U:中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE ）。主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储

3、单位。存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。机器字长：指 CPU 一次能处理的二进制数据的位数，通常与 CPU的寄存器位数有关。指令字长：机器指令中二进制代码的总位数。5 .解释下列英文缩写的中文含义：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS 全面的回答应分英文全称、中文名、功能三部分。CPU : Central Processing Unit,中央处理机（器），是计算机硬件的核心部件，主要由 运算器和控制器组成。PC: Program Counter,程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动 计数形成下一条指令地址。IR: Instruction Register,指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。CU: Control Unit,控制单元（部件），为控制器的核心部件，其功能是产生微操作命 令序列。ALU : Arithmetic Logic Unit,算术逻辑运算单元，为运算器的核心部件，其功能是进 行算术、逻辑运算。ACC: Accumulator ,累加器，是

4、运算器中既能存放运算前的操作数，又能存放运算结 果的寄存器。MQ : Multiplier-Quotient Register,乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商 的寄存器。X:此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数寄存器，即 运算器中工作寄存器之一，用来存放操作数；MAR : Memory Address Register ,存储器地址寄存器，在主存中用来存放欲访问的存 储单元的地址。MDR : Memory Data Register,存储器数据缓冲寄存器，在主存中用来存放从某单元读出、或要写入某存储单元的数据。I/O : Input/Output equipment ,输入/输出设备，为输入设备和输出设备的总称，用于计 算机内部和外界信息的转换与传送。MIPS : Million Instruction Per Second,每秒执行百万条指令数，为计算机运算速度指 标的一种计量单位。6 .什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线负载，总线上的部件应具备什么特点？总线是一种能由多个部件分时共享的公共信息传送线路。总线传输的特点是：某一时刻只允许有

5、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收相同的信息。为了减轻总线负载，总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。7 .总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类，它们各有何作用，是单向的， 还是双向的，它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？按照连接部件的不同，总线可以分为片内总线、系统总线和通信总线。系统总线是连接 CPU、主存、I/O各部件之间的信息传输线。系统总线按照传输信息不同又分为地址线、数据线和控制线。地址线是单向的，其根数越多，寻址空间越大，即 CPU能访问的存储单元的个数越多；数据线是双向的，其根数与 存储字长相同，是机器字长的整数倍。8 .常见的集中式总线控制有几种？各有何特点？常见的集中式总线控制有三种：链式查询、计数器定时查询、独立请求；特点：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。9 .试比较同步通信和异步通信。答：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

6、度差异较大时，总线工作效率明显下降。适合于速度差别不大的场合。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。10 .概念：答：主存：主存储器，用于存放正在执行的程序和数据。CPU可以直接进行随机读写，访问速度较高。辅存：辅助存储器，用于存放当前暂不执行的程序和数据，以及一些需要永久保存的信息。Cache：高速缓冲存储器，介于 CPU和主存之间，用于解决 CPU和主存之间速度不匹 配问题。RAM :半导体随机存取存储器，主要用作计算机中的主存。SRAM :静态半导体随机存取存储器。DRAM :动态半导体随机存取存储器。ROM :掩膜式半导体只读存储器。由芯片制造商在制造时写入内容，以后只能读出而 不能写入。PROM :可编程只读存储器，由用户根据需要确定写入内容，只能写入一次。EPROM :紫外线擦写可编程只读存储器。需要修改内容时，现将其全部内容擦除，然 后再编程。擦除依靠紫外线使浮动栅极上的电荷泄露而实现。EEPROM :电擦写可编程只读存储器。CDROM :只读型光盘。Flas

7、h Memory :闪速存储器。或称快擦型存储器。11 .存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次操作的时间，而存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。即：存取周期=存取时间+恢复时间12 . 一个容量为16Kx32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？当选用下列不同规 格的存储芯片时，各需要多少片？1KX4 位，2KX8 位,4KX4 位，16Kxi 位,4KX8 位，8KX8 位解：地址线和数据线的总和=14 + 32 = 46根；选择不同的芯片时,各需要的片数为:1KX4: (16KX32)2KX8: (16KX32)4KX4: (16KX32)16KX1: (16KX32)4KX8: (16KX32) /(1KX4)(2KX8)(4KX4)(16KX1)=16 8=128 片=8 4 = 32 片=4 8 = 32 片=1超2 = 32片(4KX8) = 4 4 = 16 片8KX8: (16KX32) / (8KX8) = 2 4 = 8 片13 .画出用1024 4位的存储芯片组成一个容量为64Kx8位的存储器逻辑框图。指出共需多少片存储芯片。

8、解：设采用SRAM芯片，则：总片数 =(64KX8 位)/ (1024X4 位)=64 2 = 128 片14 .某8位微型机地址码为18位，若使用4KX4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器， 试问：(1)该机所允许的最大主存空间是多少？(2)若每个模块板为 32Kx8位，共需几个模块板？(3)每个模块板内共有几片 RAM芯片?(4)共有多少片RAM ?(5) CPU如何选择各模块板？解：(1)该机所允许的最大主存空间是：218 X8位=256K 8位=256KB(2)模块板总数 =256Kx8 / 32K 8 = 8块(3)板内片数 =32Kx8位/ 4K M位=8 2 = 16片(4)总片数=16片X8 = 128片(5) CPU通过最高3位地址译码输出选择模板，次高3位地址译码输出选择芯片。地址格式分配如下：15 .设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用 MREQ (低电平有效)作访存控制信号，R/W作读写命令信号(高电平为读，低电平为写)。现有8片8Kx8位的RAM芯片与CPU相连，试回答：(1)用74138译码器画出CPU与存储芯片的连接图；(2)写出每片RAM的地址范

9、围；(3)如果运行时发现不论往哪片 RAM写入数据后，以 A000H为起始地址的存储芯片 都有与其相同的数据，分析故障原因。(4)根据(1)的连接图，若出现地址线 A13与CPU断线，并搭接到高电平上，将出 现什么后果？解：(1) CPU与存储器芯片连接逻辑图：+5V16 .计算机中设置Cache的作用是什么？能否将 Cache的容量扩大，最后取代主存，为什么? 答：计算机中设置 Cache的作用是解决CPU和主存速度不匹配问题。不能将Cache的容量扩大取代主存，原因是 ：(1) Cache容量越大成本越高，难以满足 人们追求低价格的要求；(2)如果取消主存，当 CPU访问Cache失败时，需要将辅存的内 容调入Cache再由CPU访问，造成CPU等待时间太长，损失更大。17 . 一个组相连映射的 CACHE由64块组成，每组内包含 4块。主存包含4096块，每块由128字组成，访存地址为字地址。试问主存和高速存储器的地址各为几位？画出主存地址格解：cache 组数：64/4=16 , Cache 容量为：64*128=2 13 字，cache 地址 13 位主存共分4096/16=256区，每区16块主存容量为：4096*128=2 19字，主存地址19位，地址格式如下：主存字块标记（8位）组地址（4位）字块内地址（7位）18 . I/O有哪些编址方式？各有何特点？常用的I/O编址方式有两种：I/O与内存统一编址和I/O独立编址。特点：I/O与内存统一编址方式的I/O地址采用与主存单元地址完全一样的格式，I/O设

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