（一）計算機系統概論

1.1計算機分類與發(fā)展歷史

分類：電子模擬計算機和電子數字計算機

電子模擬計算機：數值由連續(xù)量來表示，運算過程是連續(xù)的

電子數字計算機：按位運算，并且不是連續(xù)地跳動運算

專用計算機：速度快，適應性差

通用計算機：適應性強，如超級計算機、大型機、服務器、PC機、單片機和多核 機

性能指標

吞吐量：某一時間間隔內能處理的信息量

響應時間：從輸入有效到系統產生響應之間的時間

?利用率：從輸入到系統產生響應的時間

處理機字長：一般為 32 位、64 位

總線寬度：運算器與存儲器之間總線位數

存儲器容量：通常用 KB、MB、GB、TB 來表示

存儲器帶寬：單位時間內從存儲器讀出的二進制數信息量

主頻/時鐘周期：CPU 工作頻率 f，時鐘周期 T＝1/f

CPU 執(zhí)行時間：CPU 執(zhí)行時間=CPU 時鐘周期數×CPU 時鐘周期

CPI（每條指令周期數） CPI＝執(zhí)行某段程序所需的 CPU 時鐘周期數/程序

包含的指令條數 MIPS（平均每秒執(zhí)行多少百萬條定點指令數） MIPS＝指令數/（程序執(zhí)行時間×106）

FLOPS（每秒執(zhí)行浮點操作的次數）

FLOPS＝程序中的浮點操作次數/程序執(zhí)行時間（s）
?

馮.諾依曼和哈佛結構

1.2計算機硬件與軟件

硬件組成（運算器、控制器、存儲器、輸入與輸出）

軟件（系統軟件、應用軟件）

計算機系統層次結構

分級

軟件與硬件的邏輯等價性

第一章專有名詞

1. 主機：由CPU、存儲器與I/O接口合在一起構成的處理系統稱為主機。

2．CPU：中央處理器，是計算機的核心部件，由運算器和控制器構成。

3．運算器：計算機中完成運算功能的部件，由ALU和寄存器構成。

4．ALU：算術邏輯運算單元，負責執(zhí)行各種算術運算和邏輯運算。

5．外圍設備：計算機的輸入輸出設備，包括輸入設備，輸出設備和外存儲設備。

6．數據：編碼形式的各種信息，在計算機中作為程序的操作對象。

7．指令：是一種經過編碼的操作命令，它指定需要進行的操作，支配計算機中的信息傳遞以及主機與輸入輸出設備之間的信息傳遞，是構成計算機軟件的基本元素。

8．透明：在計算機中，從某個角度看不到的特性稱該特性是透明的。

9．位：計算機中的一個二進制數據代碼，計算機中數據的最小表示單位。

10．字：數據運算和存儲的單位，其位數取決于具體的計算機。

11．字節(jié)：衡量數據量以及存儲容量的基本單位。1字節(jié)等于8位二進制信息。

12．字長：一個數據字中包含的位數，反應了計算機并行計算的能力。一般為8位、16位、32位或64位。

13．地址：給主存器中不同的存儲位置指定的一個二進制編號。

14．存儲器：計算機中存儲程序和數據的部件，分為內存和外存。

15．總線：計算機中連接功能單元的公共線路，是一束信號線的集合，包括數據總線．地址總線和控制總線。

16．硬件：由物理元器件構成的系統，計算機硬件是一個能夠執(zhí)行指令的設備。

17．軟件：由程序構成的系統，分為系統軟件和應用軟件。

18．兼容：計算機部件的通用性。

19．軟件兼容：一個計算機系統上的軟件能在另一個計算機系統上運行，并得到相同的結果，則稱這兩個計算機系統是軟件兼容的。

20．程序：完成某種功能的指令序列。

21．寄存器：是運算器中若干個臨時存放數據的部件，由觸發(fā)器構成，用于存儲最頻繁使用的數據。

22．容量：是衡量容納信息能力的指標。

23．主存：一般采用半導體存儲器件實現，速度較高．成本高且當電源斷開時存儲器的內容會丟失。

24．輔存：一般通過輸入輸出部件連接到主存儲器的外圍設備，成本低，存儲時間長。

25．操作系統：主要的系統軟件，控制其它程序的運行，管理系統資源并且為用戶提供操作界面。

26．匯編程序：將匯編語言程序翻譯成機器語言程序的計算機軟件。

27．匯編語言：采用文字方式（助記符）表示的程序設計語言，其中大部分指令和機器語言中的指令一一對應，但不能被計算機的硬件直接識別。

28．編譯程序：將高級語言程序轉換成機器語言程序的計算機軟件。

29．解釋程序：解釋執(zhí)行高級語言程序的計算機軟件，解釋并立即執(zhí)行源程序的語句。

30．系統軟件：計算機系統的一部分，進行命令解釋、操作管理、系統維護、網絡通信、軟件開發(fā)和輸入輸出管理的軟件，與具體的應用領域無關。

31．應用軟件：完成應用功能的軟件，專門為解決某個應用領域中的具體任務而編寫。

32．指令流：在計算機的存儲器與CPU之間形成的不斷傳遞的指令序列。從存儲器流向控制器。

33．數據流：在計算機的存儲器與CPU之間形成的不斷傳遞的數據序列。存在于運算器與存儲器以及輸入輸出設備之間。

34．接口：計算機主機與外圍設備之間傳遞數據與控制信息的電路。計算機可以與多種不同的外圍設備連接，因而需要有多種不同的輸入輸出接口。

（二）運算方法和運算器

?

1、掌握數據格式的表示

1. 定點格式（定點小數、定點整數）
2. 浮點格式：階碼（數值取值范圍）、尾數（取值精度）；
3. IEEE754標準：32位、64位，階碼E=e（指數）+127
4. 非標準：階碼E=指數e+128
5. 浮點數的規(guī)格化表示

2、掌握與理解機器碼表示

? ?原碼、反碼、補碼、階碼

3、了解字符與字符串的表示

? ? ? ASCII、字符串的存儲

4、了解漢字的表示方法與存儲（2個字節(jié)，最高位為1）

1. 了解輸入碼：數字編碼、拼音碼、字形編碼
2. 了解漢字內碼：
3. 了解漢字字模碼

?

例題

1.若x補 =0.1101010 ，則 x 原=（　 ）。?

A．1.0010101　　B．1.0010110　　C．0.0010110　　D．0.1101010

　　【分析】：正數的補碼與原碼相同，負數的補碼是用正數的補碼按位取反，末位加1求得。此題中X補為正數，則X原與X補相同。

2.　若定點整數 64 位，含 1 位符號位，補碼表示，則所能表示的絕對值最大負數為（?。?。

A．-264　　B．-（264-1 ）　　C．-263　　D．-（263-1）

【分析】：字長為64位，符號位為1位，則數值位為63位。當表示負數時，數值位全0為負絕對值最大，為-263。

3.某機字長8位，含一位數符，采用原碼表示，則定點小數所能表示的非零最小正數為（?。?。
?A．2-9 B．2-8 C．1-　　D．2-7?

【分析】：求最小的非零正數，符號位為0,數值位取非0中的原碼最小值，此8位數據編碼為：00000001，表示的值是：2-7。

4.n+1 位的定點小數，其補碼表示的是（?。?/span>
?A．-1 ≤ x ≤ 1-2-n B．-1 ＜ x ≤ 1-2-n
?C．-1 ≤ x ＜ 1-2-n D．-1 ＜ x ＜ 1-2-n

【分析】：

　　【答案】：A

5.一個n+1位整數原碼的數值范圍是（?。?。
?A．-2n+1＜ x <2n-1　　B．-2n+1≤ x ＜2n-1
?C．-2n+1＜ x ≤2n-1　　D．-2n+1≤ x ≤2n-1

答案：D

定點運算

5、掌握定點加法、減法運算

1. 補碼加法、減法
2. 溢出檢測（雙符號位法或變形補碼、單符號位法）

6、了解基本的二進制加法/減法器

7、了解定點乘法運算

1. 了解原碼并行乘法運算與原理
2. 了解間接補碼乘法運算與原理

8、理解定點除法運算

1. 了解原碼除法算法運算及原理
2. 掌握加減交替法運算及原理

例題：

?

1. 如果X為負數，由[X]補求[-X]補是將（?。?/span>

A．[X]補各值保持不變

B．[X]補符號位變反，其它各位不變

C．[X]補除符號位外，各位變反，未位加1

D．[X]補連同符號位一起各位變反，未位加1

　　【分析】：不論X是正數還是負數，由[X]補求[-X]補的方法是對[X]補求補，即連同符號位一起按位取反，末位加1。

2.多位二進制加法器中每一位的進位傳播信號 p 為（?。?/span>
?A．xi+yi B．xiyi C．xi+yi+ci D．xiyici?

【分析】：在設計多位的加法器時，為了加快運算速度而采用了快速進位電路，即對加法器的每一位都生成兩個信號：進位生成信號g和進位傳播信號p其中g和p定義為：gi=xiyi，p=xi+yi。

3.若采用雙符號位補碼運算，運算結果的符號位為01，則（?。?。

A．產生了負溢出（下溢）　　B．產生了正溢出（上溢）　　

C．結果正確，為正數? ? ? ? ? ? D．結果正確，為負數

　　【分析】：采用雙符號位時，第一符號位表示最終結果的符號，第二符號位表示運算結果是否溢出。當第二位和第一位符號相同，則未溢出；不同，則溢出。若發(fā)生正溢出，則雙符號位為01，若發(fā)生負溢出，則雙符號位為10。

4.原碼乘法是指（?。?。

A．用原碼表示乘數與被乘數，直接相乘

B．取操作數絕對值相乘，符號位單獨處理（先取操作數絕對值相乘，符號位單獨處理 ）

C．符號位連同絕對值一起相乘

D．取操作數絕對值相乘，乘積符號與乘數符號相同

?

9、理解計算機中的邏輯運算

1. 邏輯非、邏輯加、邏輯乘、邏輯異
2. 了解行波進位加法器工作原理及特點
3. 理解先行進位加法器的特點

12、了解單總線結構、雙總線、三總線結構的運算器

13、掌握與理解浮點加法、減法運算過程

1. 0操作數檢查
2. 對階
3. 尾數加減
4. 結果規(guī)格化（規(guī)格化處理、舍入處理）

15、理解浮點乘法、除法運算規(guī)則

16、理解流水線概念及流水線浮點加減過程

運算器組成

運算器的組成結構

工作機制

?

工作流程：

1. 獲取操作數：運算器從寄存器或存儲器中獲取需要進行運算的操作數。

2. 執(zhí)行運算：ALU根據指令和操作數執(zhí)行特定的算術或邏輯運算，例如加法、減法、與、或等。運算的結果存儲在數據寄存器中。

3. 更新標志位：根據運算結果，控制單元更新標志寄存器中的標志位，以反映運算的狀態(tài)，例如溢出、零等。

4. 存儲結果：運算結果可以存儲回寄存器或存儲器中，以便后續(xù)的計算或訪問。

? ? 整個過程由控制單元協調和控制，根據指令的要求來選擇執(zhí)行的操作，并確保正確的數據傳輸和運算操作順序。運算器僅負責執(zhí)行算術和邏輯運算，而不涉及數據的存儲和處理。數據的存儲和處理由存儲器和處理器的其他部分完成。運算器是處理器的重要組成部分，用于支持各種計算和邏輯操作，是計算機中的核心計算單元。

浮點運算方法與運算器

基本概念

? ? ? 浮點運算是一種處理浮點數（即帶有小數部分的數字）的數學運算。浮點運算可以在計算機程序中進行各種數學計算和精確度要求較高的計算。

? ? ? ? 計算機中的浮點運算通常由浮點運算器（Floating-Point Unit，FPU）來處理。浮點運算器是一種專門用于執(zhí)行浮點運算的硬件部件，通常集成在中央處理器（CPU）內部。

? ? ? ? 浮點運算器可以執(zhí)行包括加法、減法、乘法、除法等基本的浮點運算操作。它能夠處理不同精度的浮點數，例如單精度浮點數（32位）和雙精度浮點數（64位）。浮點運算器還支持舍入、取整、比較等附加操作，以及處理特殊值（如無窮大、NaN）等。

? ? ? ? 在編程中，可以使用編程語言提供的浮點數數據類型和相關的浮點運算函數或操作符來執(zhí)行浮點運算。常見的編程語言如Java、C、C++等都提供了對浮點運算的支持。浮點運算存在一定的精度問題，因為計算機使用有限的位數來表示浮點數。在進行浮點運算時，可能會出現舍入誤差或精度損失的情況。為了處理精確度要求較高的計算，可以使用特定的數值計算庫或算法，例如Java中的BigDecimal類或其他高精度計算庫。

? ? ? ?浮點運算是一種處理浮點數的數學運算，而浮點運算器是計算機中用于執(zhí)行浮點運算的硬件部件。編程中可以使用浮點數數據類型和相關函數或操作符來進行浮點運算，但需要注意浮點數的精度問題。

例題

1.設某浮點數共12位。其中階碼含1位階符共4位，以2為底，補碼表示；尾數含1位數符共8位，補碼表示，規(guī)格化。則該浮點數所能表示的最大正數是（　）。

A．27　　B．28　　C．28-1　　D．27-1

【分析】：為使浮點數取正數最大，可使尾數取正數最大，階碼取正數最大。尾數為8位補碼（含符號位），正最大為01111111，為1-2-7，階碼為4位補碼（含符號位），正最大為0111，為7，則最大正數為：（1-2-7）×27=27-1。
? 　【答案】：D

2.

用浮點數運算步驟對56+5進行二進制運算，浮點數格式為1位符號位、5位階碼、10位尾碼，基數為2。

【答案】：
?　　　　5610=1110002=0.111000×26 510=1012=0.101×23
?　　　?、?對階：0.101×23=0.000101×26
?　　　　② 尾數相加：0.111000+0.000101＝0.111101
?　　　?、?規(guī)格化結果：0.111101×26
?　　　　④ 舍入：數據己適合存儲，不必舍入
?　　　　⑤ 檢查溢出：數據無溢出。

第二章專有名詞

基數：在浮點數據編碼中，對階碼所代表的指數值的數據，在計算機中是一個常數，不用代碼表示。

移碼：帶符號數據表示方法之一，符號位用1表示正，0表示負，其余位與補碼相同。

溢出：指數的值超出了數據編碼所能表示的數據范圍。

上溢：指數的絕對值太大，以至大于數據編碼所能表示的數據范圍。

?下溢：指數的絕對值太小，以至小于數據編碼所能表示的數據范圍。

原碼：帶符號數據表示方法之一，一個符號位表示數據的正負，0代表正號，1代表負號，其余的代表數據的絕對值。

?補碼：帶符號數據表示方法之一，正數的補碼與原碼相同，負數的補碼是將二進制位按位取反后在最低位上加1。

?反碼：帶符號數據的表示方法之一，正數的反碼與原碼相同，負數的反碼是將二進制位按位取反。

?階碼：在浮點數據編碼中，表示小數點的位置的代碼。

?尾數：在浮點數據編碼中，表示數據有效值的代碼。

?機器零：在浮點數據編碼中，階碼和尾數都全為0時代表的0值。?

?規(guī)格化數：在浮點數據編碼中，為使浮點數具有唯一的表示方式所作的規(guī)定，規(guī)定尾數部分用純小數形式給出，而且尾數的絕對值應大于1/R，即小數點后的第一位不為零。

Booth算法：一種帶符號數乘法，它采用相加和相減的操作計算補碼數據的乘積。

?海明距離：在信息編碼中，兩個合法代碼對應位上編碼不同的位數。

?馮·諾依曼舍入法：浮點數據的一種舍入方法，在截去多余位時，將剩下數據的最低位置1。

?檢錯碼：能夠發(fā)現某些錯誤或具有自動糾錯能力的數據編碼。

?奇校驗碼：讓編碼組代碼中1的個數為奇數，違反此規(guī)律為校驗錯。

偶校驗碼：讓編碼組代碼中1的個數為偶數，違反此規(guī)律為校驗錯。

?糾錯碼：能夠發(fā)現某些錯誤并且具有自動糾錯能力的數據編碼。

海明碼：一種常見的糾錯碼，能檢測出兩位錯誤，并能糾正一位錯誤。

循環(huán)碼：一種糾錯碼，其合法碼字移動任意位后的結果仍然是一個合法碼字。

?桶形移位器：可將輸入的數據向左、向右移動1位或多位的移位電路。

（三）多層次存儲器

存儲器分類與性能指標

分類與性能指標

分類：

性能指標：

SRAM與DRAM

存儲器與CPU的連接（地址線、數據線和控制線）

? 單塊存儲芯片與CPU的連接

存儲器的容量擴展和設計（字長位擴展和字存儲容量擴展的地址線、數據線的設置與連 接）

并行存儲器

雙端口存儲器（空間并行）

多模塊存儲（時間并行）

Cache存儲器

Cache的功能與基本原理

功能：

?基本原理：

主存與cache的地址映射

命中率、訪存時間、效率

替換與寫操作策略

替換：

寫操作：

虛擬存儲器

基本概念

? ? ? 虛擬存儲器是計算機系統中的一種技術，它通過將主存（RAM）和輔助存儲（通常是硬盤）結合起來，擴展了可用的地址空間，使得程序能夠訪問比主存更大的存儲空間。虛擬存儲器使用了一些基本概念和算法來管理和訪問存儲空間，其中包括頁式、段式和段頁式的內存管理方式以及替換算法。

? ?

?

?

虛存與Cache?

?

? ?虛存機制要解決的關鍵問題:

①? 地址映射問題

? 虛地址如何變?yōu)橹鞔嫖锢淼刂罚▋鹊刂纷儞Q）或輔存物理地址（外地址變換），以便換頁

? 主存分配、存儲保護和程序重定位等問題

②替換問題

? 決定哪些程序和數據被調出主存?

③更新問題

? 確保主存和輔存相應數據和程序的一致性

?

（頁式、段式和段頁式，替換算法）

頁式存儲管理：

? 頁式存儲管理將主存和輔助存儲劃分為固定大小的頁和頁框，每個頁框對應主存中的一個物理頁，每個頁對應輔助存儲中的一個物理頁。程序的地址空間被劃分為固定大小的頁，從而簡化了內存管理。

頁表：用于記錄頁和頁框之間的映射關系，包括頁號和頁框號的對應關系。通過頁表，可以將邏輯地址轉換為物理地址。

地址轉換：當程序訪問一個虛擬地址時，通過頁表將其轉換為物理地址。如果所需的頁不在主存中，則發(fā)生缺頁中斷，需要將該頁從輔助存儲裝入主存。

?

?

?

?

段式存儲管理：

? ? ? 段式存儲管理將程序的地址空間劃分為不同大小的段，每個段具有獨立的邏輯意義，例如代碼段、數據段等。每個段可以動態(tài)地分配和擴展。

段表：用于記錄段和物理內存之間的映射關系，包括段號和段基址的對應關系。通過段表，可以將邏輯地址轉換為物理地址。

地址轉換：當程序訪問一個虛擬地址時，通過段表將其轉換為物理地址。段表中的段基址與邏輯地址中的段號相匹配，確定段的起始物理地址。

?

?

段頁式存儲管理：

? ? ? ?段頁式存儲管理是段式和頁式的結合，將地址空間劃分為多個段，每個段再劃分為固定大小的頁。通過段頁表來管理段和頁的映射關系。

地址轉換：當程序訪問一個虛擬地址時，先通過段表找到對應的段號和頁表基址，然后再通過頁表將頁號轉換為物理地址。

?

替換算法：

? ? ? 當主存中的頁框已滿并且需要將新的頁裝入時，替換算法決定哪個頁框中的頁被替換出去。常見的替換算法包括最近最少使用（LRU）、先進先出（FIFO）、最不常用（LFU）等。

? ? ? ? ? ? 替換算法的目標是盡可能地提高內存的命中率，即避免頻繁發(fā)生缺頁中斷。

? ? ? ? ? ? ?虛擬存儲器通過將主存和輔助存儲結合起來，采用頁式、段式或段頁式的內存管理方式，以及合適的替換算法，實現了對大型程序的有效管理和訪問，提高了系統的性能和可用性。

典型例題：

1.動態(tài)半導體存儲器的特點是（　）。

A．在工作中存儲器內容會產生變化

B．每次讀出后，需要根據原存內容重新寫入一遍

C．每隔一定時間，需要根據原存內容重新寫入一遍

D．在工作中需要動態(tài)地改變訪存地址

　　【分析】：動態(tài)半導體存儲器是利用電容存儲電荷的特性記錄信息，由于電容會放電，必須在電荷流失前對電容充電，即刷新。方法是每隔一定時間，根據原存內容重新寫入一遍。

　　?

2．動態(tài)存儲器的特點是（?。?。

A．工作中存儲內容會產生變化

B．工作中需要動態(tài)改變訪存地址

C．工作中需要動態(tài)地改變供電電壓

D．需要定期刷新每個存儲單元中存儲的信息

　　【分析】：此題與2000年考題基本相同。動態(tài)半導體存儲器是利用電容存儲電荷的特性記錄信息，由于電容會放電，必須在電荷流失前對電容充電，即刷新。方法是每隔一定時間，根據原存內容重新寫入一遍。

?

3．組相聯映象和全相聯映象通常適合于（?。?。

A．小容量Cache　　B．大容量Cache

C．小容量ROM　　D．大容量ROM

　　【分析】：直接映象的地址轉換速度快，但塊的沖突概率較高。在大容量高速Cache系統中使用直接映象方式，即可以發(fā)揮Cache的高速度，又可以減少塊的沖突概率。組相聯映象和全相聯映象速度較低，通常適合于小容量Cache。

?

4.表示主存容量的常用單位為（?。?。

A．數據塊數　　B．字節(jié)數　　C．扇區(qū)數　　D．記錄項數

　　【分析】：表示主存容量的常用單位字節(jié)B，是基本單位。此外還有KB、MB、GB、TB。

?

5．在下列 Cache 替換算法中，一般說來哪一種比較好（?。?。

A．隨機法　　B．先進先出法

C．后進先出法　　D．近期最少使用法

　　【分析】：在Cache替換算法中，隨機法是隨機地確定替換的存儲單元，先進先出法是替換最早調入的存儲單元，它們都沒有根據程序訪存局部性原理，命中率較低；近期最少使用法比較正確地利用了程序訪存局部性原理，替換出近期用得最少的存儲塊，命中率較高，是一種比較好的替換算法。而后進先出法不是Cache所使用的替換算法，此法在堆棧存儲結構中使用。

　?

6．一般來講，直接映象常用在（　）。

A．小容量高速Cache　　B．大容量高速Cache

C．小容量低速Cache　　D．大容量低速Cache

　　【分析】：直接映象的地址轉換速度快，但塊的沖突概率較高。在大容量高速Cache系統中使用直接映象方式，即可以發(fā)揮Cache的高速度，又可以減少塊的沖突概率。

?

7．下列存儲器中，（?。┧俣茸羁臁?/span>

A．硬盤　　B．光盤　　C．磁帶　　D．半導體存儲器

　　【分析】：由于存儲器原理和結構的不同，各種存儲器的訪問速度各不相同。以上存儲器中訪問速度由快到慢的順序為：半導體存儲器、硬盤、光盤、磁帶。

?

8．地址線A15～A0（低），若選取用16K×1存儲芯片構成64KB存儲器則應由地址碼　　　譯碼產生片選信號。

【分析】：用16K×1芯片構成64KB的存儲器，需要的芯片數量為：(64K×8)/(16K×1)=32，每8片一組分成4組，每組按位擴展方式組成一個16K×8位的模塊，4個模塊按字擴展方式構成64KB的存儲器。存儲器的容量為64K=216，需要16位地址，選用A15-A0為地址線；每個模塊的容量為16K=214需要14位地址，選用A13-A0為每個模塊提供地址；A15、A14通過2-4譯碼器對4個模塊進行片選。
?　　【答案】：Al5，A14

9．有靜態(tài)RAM與動態(tài)RAM可供選擇，在構成大容量主存時，一般就選擇　　　。

　　【分析】：靜態(tài)RAM特點是存取速度快，單位價格（每字節(jié)存儲空間的價格）較高；動態(tài)RAM則是存取速度稍慢，單位價格較低。所以考慮價格因素，在構成大容量的存儲器時一般選擇動態(tài)存儲器。

　　【答案】：動態(tài)RAM

10． 存儲器的隨機訪問方式是指（?。?

A．可隨意訪問存儲器

B．按隨機文件訪問存儲器

C．可對存儲器進行讀出與寫入

D．可按地址訪問存儲器任一編址單元，其訪問時間相同且與地址無關

　　【分析】：存儲器的隨機訪問方式是指可按地址訪問存儲器任一編址單元，其訪問時間相同且與地址無關。

　?

11．高速緩沖存儲器 Cache 一般采?。ā。?。

A．隨機存取方式

B．順序存取方式

C．半順序存取方式

D．只讀不寫方式

　　【分析】：Cache是為提高存儲器帶寬而在主存儲器和CPU之間增加的存儲器，目的是用來存儲使用頻繁的數據和指令，存取方式應與主存儲器相同，均為隨機存取方式。

?

12．若存儲周期 250ns ，每次讀出 16 位，則該存儲器的數據傳送率為（?。?/span>

A．4 × 10 6 字節(jié) / 秒　　B．4M 字節(jié) / 秒

C．8 × 10 6 字節(jié) / 秒　　D．8M 字節(jié) / 秒

【分析】：存儲周期250ns，換算為250×10-9秒；每個存儲周期可讀出16位，為兩個字節(jié)，則數據傳送率為：2字節(jié)／（250×10-9）秒，即8×106字節(jié)／秒。
?　?

13．半導體靜態(tài)存儲器 SRAM 的存儲原理是（?。?/span>

A．依靠雙穩(wěn)態(tài)電路　　B．依靠定時刷新

C．依靠讀后再生　　D．信息不再變化

　　【分析】：半導體靜態(tài)存儲器SRAM是由雙穩(wěn)態(tài)電路構成，并依靠其穩(wěn)態(tài)特性來保存信息；動態(tài)存儲器DRAM是利用電容器存儲電荷的特性存儲數據，依靠定時刷新和讀后再生對信息進行保存，而ROM中的信息一經寫入就不再變化。

?

三、簡答題：

?

1．靜態(tài)存儲器（SRAM）依靠什么來存儲信息？為什么稱為“靜態(tài)”存儲器？

　【答案】：

? ? 　靜態(tài)存儲器依靠雙穩(wěn)態(tài)電路的兩個穩(wěn)定狀態(tài)來分別存儲0和1。這類存儲器在電源正常情況下，可以長期保存信息不變（除非重新寫入），不需要動態(tài)刷新，所以稱為“靜態(tài)”存儲器。

2、CACHE的替換策略：隨機法是用一個隨機數產生器產生一個隨機的替換塊號；先進先出法是替換最早調入的存儲單元；近期最少用法替換近期最少使用的存儲。

3、CACHE的更新策略：寫操作CACHE命中時，CACHE更新策略有兩種：① 寫直達法：將內容同時寫入CACHE和主存。② 寫回法：將內容只寫入CACHE，當CACHE數據被替換出去才寫回主存。寫操作CACHE不命中時，更新策略有兩種：① 按寫分配法：當CACHE不命中時將該地址對應的塊從主存調入CACHE。② 當CACHE不命中時將該地址對應的塊不從主存調入CACHE。

4、虛擬存儲器的管理方式：頁式虛擬存儲器是把虛擬存儲空間和實際存儲空間等分成固定容量的頁，各虛擬頁可裝入中不同的實際頁面位置；段式虛擬存儲器是將主存按段分配，段長度不固定，由OS為程序分配各段；段頁式是前兩種的結合，它將存儲空間按邏輯模塊分段再分成若干頁通過段表和頁表進行訪存。

?5．（不算 CPU 中的寄存器級）存儲系統一般由哪三級組成？請分別簡述各層存儲器的作用（存放什么內容）及對速度、容量的要求。

　　【答案】：

① 主存：存放需要CPU運行的程序和數據，速度較快，容量較大；

② Cache：存放當前訪問頻繁的內容，即主存某些頁的內容復制。特點是速度最快、容量較??；

③ 外存：存放需聯機保存但暫不執(zhí)行的程序和數據。容量很大而速度較慢。

?6．?

?

?7．動態(tài)存儲器 RAM 和靜態(tài)存儲器 RAM 各依靠什么來存儲信息？分別說明它們的優(yōu)缺點。

　　【答案】：

　　　　靜態(tài)存儲器RAM：依靠雙穩(wěn)態(tài)電路的兩個穩(wěn)定狀態(tài)來存儲信息0和1，其優(yōu)點是速度高。缺點：價格高、容量小、功耗大。動態(tài)存儲器RAM：依靠電容器存儲電荷來存儲信息，充電至高電平為1，放電至低電平為0。優(yōu)點：容量大、價格低。缺點：速度慢，需要動態(tài)刷新。

8．何謂虛擬存儲器？其主要好處是什么？

　【答案】：

　　　　虛擬存儲器：為了擴大容量，把輔存當作主存使用，所需要的程序和數據由輔助的軟件和硬件自動地調入主存，對用戶來說，好像機器有一個容量很大的內存，這個擴大了的存儲空間稱為虛擬存儲器。虛擬存儲器的主要好處是虛擬擴大主存容量，減輕用戶對程序進行分塊的煩惱，提高軟件開發(fā)效率。

9．簡述靜態(tài)存儲器的寫操作過程。

　　【答案】：

　　　　要將外部數據寫入靜態(tài)存儲器，外部電路要驅動數據線，使得外部信息輸入的存儲單元，改變存儲單元的導通和截止狀態(tài)，從而將信息寫入到存儲器。

?

10、主存與CACHE之間的映射方式：

? ? ? ? ??有直接映射、全相聯映射、組相聯映射三種。直接映射是指主存儲器中的每個塊只能夠映射到CACHE中唯一一個指定塊的地址映射方式。全相聯映射是指每個主存塊都能夠映象到任一CACHE塊的地址映射。組相聯映射是直接映射和全相聯映射兩種方式的結合，它將存儲空間分成若干組，在組間直接映射方式，而在組內使用全相聯映射方式。

11、提高存儲器工作速度的技術主要有芯片技術和結構技術。

　　【答案】：

　　　　芯片技術：（1）快速頁式動態(tài)存儲器（FPM DRAM）存儲器的下一次訪問可以利用上一次訪問的行地址，這樣就可以減少兩次輸入地址帶來的訪問延遲。（2）增強數據輸出存儲器（EDO DRAM）與FPM DRAM相似，增加了一個數據鎖存器，并采用不同的控制邏輯連接到芯片的數據驅動電路中以提高數據傳輸速率。（3）同步型動態(tài)存儲器芯片（SDRAM），芯片在系統時鐘控制下進行數據的讀出與寫入。（4）相聯存儲器是一種按內容訪問的存儲器，每個存儲單元有匹配電路，可用于cache中查找數據，整個存儲器陣列同時進行數據的匹配操作。

　　　　結構技術：（1）增加存儲器的數據寬度：將存儲器的位寬展到多個字的寬度以增加同時訪問的數據量，從而提高數據訪問的吞吐率。（2）采用多體交叉存儲器：由多個相互獨立、容量相同的存儲體構成的存儲器，每個存儲體獨立工作，讀寫操作重疊進行，從而提高數據訪問的速度。

12、虛擬存儲器中，頁面的大小不能太小，也不能太大，為什么？

　　【答案】：

　　　　虛擬存儲器中，頁面如果太小，虛擬存儲器中包貪的頁面?zhèn)€數就會過多，使得頁表的體積過大，頁表本身占據的存儲空間過大，操作速度將變慢；當頁面太大時，虛擬存儲器中的頁面?zhèn)€數會變少，由于主存的容量比虛擬存儲器的容量少，主存中的頁面?zhèn)€數會更少，每一次頁面裝入的時間會變長，每當需要裝入新的頁面時，速度會變慢。所以在虛擬存儲器中如果頁面的大小太大或太小，都會影響訪存速度。

第三章名詞解釋

?RAM：隨機訪問存儲器，能夠快速方便的訪問地址中的內容，訪問的速度與存儲位置無關。

?ROM：只讀存儲器，一種只能讀取數據不能寫入數據的存儲器。

?SRAM：靜態(tài)隨機訪問存儲器，采用雙穩(wěn)態(tài)電路存儲信息。

?DRAM：動態(tài)隨機訪問存儲器，利用電容電荷存儲信息。

?EDO DRAM：增強數據輸出動態(tài)隨機訪問存儲，采用快速頁面訪問模式并增加了一個數據鎖存器以提高數據傳輸速率。

?PROM：可編程的ROM，可以被用戶編程一次。

?EPROM：可擦寫可編程的ROM，可以被用戶編程多次?？孔贤饩€激發(fā)浮置柵上的電荷以達到擦除的目的。

?EEPROM：電可擦寫可編程的ROM，能夠用電子的方法擦除其中的內容。

?SDRAM：同步型動態(tài)隨機訪問存儲器，在系統時鐘控制下進行數據的讀寫。

?快閃存儲器：一種非揮發(fā)性存儲器，與EEPROM類似，能夠用電子的方法擦除其中的內容。

?相聯存儲器：一種按內容訪問的存儲器，每個存儲單元有匹配電路，可用于是cache中查找數據。

?多體交叉存儲器：由多個相互獨立、容量相同的存儲體構成的存儲器，每個存儲體獨立工作，讀寫操作重疊進行。

?訪存局部性：CPU的一種存取特性，對存儲空間的90%的訪問局限于存儲空間的10%的區(qū)域中，而另外10%的訪問則分布在90%的區(qū)域中。

?直接映象：cache的一種地址映象方式，一個主存塊只能映象到cache中的唯一一個指定塊。

?全相聯映象：cache的一種地址映象方式，一個主存塊可映象到任何cache塊。

組相聯映象：cache的一種地址映象方式，將存儲空間分成若干組，各組之間用直接映象，組內各塊之間用全相聯映象。

?全寫法（寫直達法）：cache命中時的一種更新策略，寫操作時將數據既寫入cache又寫入主存，但塊變更時不需要將調出的塊寫回主存。

?寫回法：cache命中時的一種更新策略，寫cache時不寫主存，而當cache數據被替換出去時才寫回主存。

?按寫分配：cache不命中時的一種更新策略，寫操作時把對應的數據塊從主存調入cache。

?不按寫分配：cache不命中時的一種更新策略，寫操作時該地址的數據塊不從主存調入cache。

　　一般寫回法采用按寫分配法，寫直達法則采用不按寫分配法。

?虛擬存儲器：為了擴大容量，把輔存當作主存使用，所需要的程序和數據由輔助的軟件和硬件自動地調入主存，對用戶來說，好像機器有一個容量很大的內存，這個擴大了的存儲空間稱為虛擬存儲器

?層次化存儲體系：把各種不同存儲容量、不同訪問速度、不同成本的存儲器件按層次構成多層的存儲器，并通過軟硬件的管理將其組成統一的整體，使所存儲的程序和數據按層次分布在各種存儲器件中。

?訪問時間：從啟動訪問存儲器操作到操作完成的時間。

?訪問周期時間：從一次訪問存儲的操作到操作完成后可啟動下一次操作的時間。

?帶寬：存儲器在連續(xù)訪問時的數據吞吐率。

?段式管理：一種虛擬存儲器的管理方式，把虛擬存儲空間分成段，段的長度可以任意設定，并可以放大或縮小。

?頁式管理：一種虛擬存儲器的管理方式，把虛擬存儲空間和實際存儲空間等分成固定容量的頁，需要時裝入內存，各頁可裝入主存中不同的實際頁面位置。

?段頁式管理：一種虛擬存儲器的管理方式，將存儲空間邏輯模塊分成段，每段又分成若干頁。

?固件：固化在硬件中的固定不變的常用軟件。

?邏輯地址：程序員編程所用的地址以及CPU通過指令訪問主存時所產生的地址。

?物理地址：實際的主存儲器的地址稱為“真實地址”。

（四）指令系統

指令系統與性能要求

概念與性能要求

? ? ? ?指令系統定義了計算機可以執(zhí)行的操作和指令集，而性能要求則涉及到計算機在執(zhí)行任務時的速度和效率。

指令系統的設計需要考慮以下幾個方面，以滿足性能要求：

1. 指令集的豐富度：指令集應該提供足夠多的指令，以支持廣泛的計算任務和數據操作。這樣可以減少程序的指令數量和執(zhí)行時間，提高系統性能。

2. 指令的執(zhí)行效率：指令的設計和實現應該盡可能高效。例如，使用精簡指令集（RISC）可以減少指令的復雜性，提高執(zhí)行速度。此外，使用硬件加速和優(yōu)化技術，如流水線、超標量和亂序執(zhí)行，可以提高指令的并行性和執(zhí)行效率。

3. 存儲器訪問：指令系統應該能夠有效地處理存儲器訪問。包括減少訪存次數、優(yōu)化緩存機制和提供高效的數據傳輸指令等，以降低存儲器訪問延遲，提高系統性能。

4. 分支和控制：有效處理分支指令和程序控制流程對于系統性能至關重要。應該采用分支預測、分支目標緩沖器和延遲槽等技術，減少分支延遲和提高分支預測準確性。

5. 并行性支持：指令系統應該提供并行執(zhí)行指令的能力，以充分利用多核處理器和并行計算資源。支持向量指令、SIMD指令和多線程執(zhí)行等技術可以提高系統的并行性和性能。

指令格式

操作碼、地址碼

?

尋址方式

? ? ? 數據尋址方式（操作數尋址）：隱含尋址、立即尋址、直接尋址、間接尋址、寄存器尋址方式和寄存器間接尋址方式、相對尋址方式、基值尋址方式、變址尋址方式、復合尋址方式。

操作數的形式有3種：立即操作數、寄存器操作數、內存操作數

指令尋址方式：順序指令、跳躍指令

?

典型例題

1．采用直接尋址方式，則操作數在（?。┲?。

A．主存　 B．寄存器　　C．直接存取存儲器　　D．光盤

　　【分析】：直接尋址方式是指在指令中直接給出操作數在存儲器中的地址，操作數在主存儲器中，指令中的地址直接作為有效地址，對存儲器進行訪問即可取得操作數。

2．零地址指令的操作數一般隱含在（?。┲小?/span>

A．磁盤　　B．磁帶　　C．寄存器　 D．光盤

　　【分析】：零地址指令只有操作碼，沒有操作數。這種指令有兩種情況：一是無需操作數，另一種是操作數為默認的（隱含的），默認為操作數在寄存器中，指令可直接訪問寄存器。

　　?

3．在堆棧尋址中，設A為累加器，SP為堆棧指示器，Msp為SP指示的棧頂單元。如果進棧操作順序是：（SP）-1→SP，（A）→Msp；那么出棧操作的順序應是（?。?/span>

A．（Msp）→A，（SP）+1→SP

B．（SP）+1→SP，（Msp）→A

C．（SP）-1→SP，（Msp）→A

D．（Msp）→A，（SP）-1→SP

　　【分析】：堆棧是按特定順序進行訪問的存儲區(qū)，其訪問方式是后進先出，即先存入的數據后讀出。對堆棧的操作有入棧和出棧兩種，兩者的操作完全相反，包括功能和順序均相反。

?4．假設寄存器 R 中的數值為 200 ，主存地址為 200 和 300 的地址單元中存效的內容分別是 300 和 400 ，則什么方式下訪問到的操作數為 200（?。?。

A．直接尋址 200

B．寄存器間接尋址（R）

C．存儲器間接尋址（200）

D．寄存器尋址 R

　　【分析】：直接尋址200的操作數為300,寄存器間接尋址(R)的操作數300,存儲器間接尋址（200）的操作數為400，寄存器尋址R的操作數為200。

?

5．單地址指令（?。?。

A．只能對單操作數進行加工處理

B．只能對雙操作數進行加工處理

C．無處理雙操作數的功能

D．既能對單操作數進行加工處理，也能在隱含約定另一操作數（或地址）時，對雙操作數進行運算

　　【分析】：單地址指令既能對單操作數進行加工處理，也能對雙操作數進行運算。當處理雙操作數時，一個操作數在指令中給出，另一個操作數則是隱含約定的，例如堆棧操作指令中的入棧指令PUSH,指令中只給出源操作數，而目的操作數則由計算機中的堆棧指針（SP）確定，在指令中不需要指定。

　　?

6．在按字節(jié)編址的存儲器中，每個編址單元中存放（?。?。

A．1位　　B．8位　　C．16位　　D．32位

　　【分析】：在按字節(jié)編址在存儲器中，每個編址單元的容量為一個字節(jié)，一個字節(jié)由8位二進制數組成，一個字節(jié)存儲單元可以存放8位二進制位。

　?

7.堆棧指針 SP 的內容是（?。?。

A．棧頂單元內容 B．棧頂單元地址?C．棧底單元內容 D．棧底單元地址

　　【分析】：堆棧是按特定順序進行訪問的存儲區(qū)，其訪問方式是后進先出，即先存入的數據后讀出。對堆棧的訪問由堆棧指針寄存器SP控制，其內容為堆棧中棧項單元的地址，即入棧時數據保存在SP指向的單元，出棧時將SP指向單元的內容取出。

　　?

8．在大多數情況下，一條機器指令中是不直接用二進制代碼來指定（　）。

A．下一條指令的地址

B．操作的類型

C．操作數地址

D．結果存放地址

?

9．為了縮短指令中某個地址段的位數，有效的方法是采取（?。?。

A．立即尋址　　B．變址尋址

C．間接尋址　 D．寄存器尋址

　　【分析】：由于計算機中寄存器的數量一般很少，采用寄存器尋址時可用少量的代碼來指定寄存器，這樣可以減少對應地址段的代碼位數，也可減少整個指令的代碼長度。

　　?

10．反映計算機基本功能的是（?。?。

A．操作系統　　B．系統軟件

C．指令系統　 D．數據庫系統

　　【分析】：指令系統：計算機中各種指令的集合，它反映了計算機硬件具備的基本功能。

　　【答案】：C

11．在存儲器堆棧中，若棧底地址為A，SP指針初值為A-1，當堆棧采用從地址小的位置向地址大的位置生成時，彈出操作應是（?。?。

A．先從堆棧取出數據，然后SP指針減1

B．先從堆棧取出數據，然后SP指針加1

C．SP指針先加1，然后從堆棧取出數據

D．SP指針先減1，然后從堆棧取出數據

　　【分析】：堆棧是按特定順序進行訪問的存儲區(qū)，其訪問方式是后進先出，即先存入的數據后讀出。對堆棧的訪問由堆棧指針寄存器SP控制，當堆棧采用從地址小的位置向地址大的位置生成時，入棧操作是SP指針先加1，然后將數據存入堆棧，從堆棧取出彈出操作是先從堆棧取出數據，然后SP指針減1。

?

12．轉移指令執(zhí)行結束后，程序計數器PC中存放的是（?。?。

A．該轉移指令的地址

B．順序執(zhí)行的下條指令地址

C．轉移的目標地址

D．任意指令地址

　　【分析】：轉移指令執(zhí)行過程中，將轉移指令所指的子程序的起始地址裝入PC，因此轉移指令執(zhí)行結束后，程序計數器PC中存放的是轉移的目標地址。

13．如果說變址尋址方式主要是面向用戶的，那么基址尋址一般是面向? ? ? ? ? ? ??的。

　　【分析】：變址尋址方式是面向用戶的，常用于訪問字符串、向量數據結構和循環(huán)程序設計；而基址尋址方式是面向系統的，對由邏輯地址空間到物理地址空間的變換提供支持，用以解決程序在存儲器中再定位和擴大尋址空間等問題。

　　【答案】：系統

14．在CPU的狀態(tài)寄存器中，常設置以下狀態(tài)位：零標志位（Z），負標志位（N），　　和　　。

　【分析】：在CPU中專門設置有一個存儲計算機狀態(tài)的寄存器，稱為狀態(tài)寄存器SR,其中通常包括如下標志位：零標志位（Z）、負標志位（N）、溢出標志位（V）、進位或借位標志位（C）等。

　　? ?答：溢出標志位（V）、進位或借位標志位（C）

15．如指令中給出形式地址為D，則間接尋址方式獲得操作數的有效地址為??? ? ? ? ? ? ?。

　　【分析】：在存儲器間接尋址方式中，操作數的地址在主存儲器中，其存儲器地址在指令中給出。也就是說在指令中給出的既不是操作數，也不是操作數的地址，而是操作數地址的地址，則有效地址為以形式地址D為地址的存儲單元的內容。

　　【答案】：以D為地址的存儲單元的內容

?

3．在寄存器尋址方式中，指定寄存器中存放的是操作數地址。（2000）

　　【分析】：在寄存器間接尋址方式中，指定寄存器中存放的是操作數地址；而在寄存器尋址方式中，指定寄存器中存放著操作數。

　　【答案】：在寄存器尋址方式中，指定寄存器中存放著操作數。

1．在計算機中，各指令周期的時間長度是相同的。（2002）

　　【分析】：在計算機中，由于指令的種類不同，功能不同，執(zhí)行每條指令時機器所進行的操作可能就不同，所需要的時間長短也可能不相同，所以各指令周期的時間長度不一定相同。

　　【答案】：一般說，由于各指令功能的不同，它們的指令周期有長有短，不一定相同。

22．轉移指令執(zhí)行結束后，目標地址可放在任意寄存器中。（2004年）

　　【分析】：轉移指令執(zhí)行過程中，將轉移指令所指的子程序的起始地址裝入PC，因此轉移指令執(zhí)行結束后，程序計數器PC中存放的是轉移的目標地址。

　　【答案】：轉移指令執(zhí)行結束后，目標地址放在程序計數器PC中。

四、簡答題：

?1．若要使某些數位為1，例如讓10010010變?yōu)?1011010，應使用何種運算指令？如何操作？

【答案】：
?　　　　應選用邏輯或運算指令，并設置屏蔽字為01001000，則原操作數10010010與屏蔽字01001000進行邏輯或運算如下，結果為11011010。
?　　　　　　　

2．簡述寄存器間接尋址方式的含義，說明其尋址過程。

　　【答案】：

　含義：操作數的地址在寄存器中，指令中給出寄存器號。

　尋址過程：從指令中取出寄存器號，找到對應的寄存器，以該寄存器內容作為地址訪問主存，讀出操作數。

3．若存儲器堆棧是按向低地址生長方式生成的，那么壓棧和彈出操作的具體過程是什么？

　　【答案】：

　　　　壓棧操作過程：先移動棧頂指針：（SP）-1→SP；

　　　　后壓入數據：數據→（SP）

　　　　彈出操作過程：先彈出數據：（（SP））→寄存器；

　　　　后動棧頂指針：（SP）+l→SP

4．堆棧有哪兩種基本操作？它們的含義是什么？

　　【答案】：

　　　　堆棧的兩種基本操作是入棧和出棧。

　　　　入棧操作過程：先移動棧頂指針：（SP）-1→SP；后壓入數據：數據→（SP）

　　　　出棧操作過程：先彈出數據：（（SP））→寄存器； 后動棧頂指針：（SP）+l→SP

5．假設寄存器R中的數值為2000，主存地址為2000和3000的地址單元中存放的內容分別為3000和4000，PC的值為5000，若按以下尋址方式，訪問到的操作數各是多少？① 寄存器尋址R；② 寄存器間接尋址(R)；③ 直接尋址2000；④ 存儲器間接尋址(2000)；⑤ 相對尋址-3000(PC)。

　　【分析】：本題與教材P113的12題，基本相同。主要考察考生對尋址方式含義的理解。

　　【答案】：① 寄存器尋址R，操作數是2000；② 寄存器間接尋址(R)，操作數是3000；③ 直接尋址2000，操作數是3000；④ 存儲器間接尋址(2000)，操作數是4000；⑤ 相對尋址-3000(PC)，操作數是2000。

?
?數據的尋址方式：
?（1）隱含尋址：在指令中不指出操作數地址，根據指令的操作碼可判定操作數的存儲位置，即操作數的地址隱含在操作碼中。例：POP 出棧
?（2）立即數尋址：操作數直接在指令中給出。例：ADD #3 累加器加3
?（3）寄存器尋址：指令的操作碼是一個寄存器號，操作數在這個寄存器中。例：ADD R1，R2，R3。 R2中的內容和R3中的內容相加后，結果送R1。
?（4）直接尋址：操作數直接在指令中給出。例：ADD R1，1000 存儲單元1000中的內容和R1中的內容相加后，結果送R1。
?（5）寄存器間接尋址：操作數的地址在寄存器中，其寄存器號在指令中給出。例：ADD R1，（R2） R2中放的是一個操作數的地址。
?（6）存儲器間接尋址：操作數的地址在主存儲器中，其存儲器地址在指令中給出。例：ADD R1，（1000） 存儲單元1000中放的是一個操作數的地址。
?（7）相對尋址：操作數的地址是程序計數器PC的值加上偏移量形成的，這個偏移量在指令中給出。是一種特殊的變址尋址方式，偏移量用補碼表示，可正可負。相對尋址可用較短的地址碼訪問內存。例：ADD R1，100（PC） PC的內容加上100是操作數的地址。
?（8）基址尋址：是由基址寄存器提供基準地址、指令提供偏移量；此尋址方式面向系統，對由邏輯地址空間到物理地址空間的變換提供支持，用以解決程序在存儲器中再定位和擴大尋址空間等問題。
?（9）變址尋址：是由指令提供基準地址、變址寄存器提供偏移量；此尋址方式面向用戶，常用于訪問字符串、向量數據結構和循環(huán)程序設計。
?
?轉子指令行過程：① 將下一條指令的地址（PC的值）存放在一個臨時存儲位置，以便于子程序返回時取出這個地址，繼續(xù)執(zhí)行下一條指令；② 將子程序的起始地址裝入PC中，這樣取指令時將讀取子程序中的指令。子程序的最后一條指令一般是一條返回指令，它將存放在臨時存儲位置的指令地址取出，放回PC，這樣程序就返回原程序了。

?

第四章名詞解釋

?指令系統：計算機中各種指令的集合，它反映了計算機硬件具備的基本功能。

?計算機指令：計算機硬件能識別并能直接執(zhí)行操作的命令，描述一個基本操作。

?指令編碼：將指令分成操作碼和操作數地址碼的幾個字段來編碼。

?指令格式：指定指令字段的個數，字段編碼的位數和編碼的方式。

?立即數：在指令中直接給出的操作數。

?指令字長度：一個指令字所占有的位數。

?助記符：用容易記憶的符號來表示指令中的操作碼和操作數。

?匯編語言：采用文字方式（助記符）表示的程序設計語言，其中大部分指令和機器語言中的指令一一對應，但是不能被計算機的硬件直接識別。

?偽指令：匯編語言程序所提供的裝入內存中的位置信息，表示程序段和數據段開始信息及結束信息等。且不轉換成2進制機器指令。

?大數端：當一個數據元素的位數超過一個字節(jié)或者一個字的寬度，需存儲在相鄰的多個字節(jié)的存儲位置時，將數據的最低字節(jié)存儲在最大地址位置的存儲方式。

?小數端：當一個數據元素的位數超過一個字節(jié)或者一個字的寬度，需存儲在相鄰的多個字節(jié)的存儲位置時，將數據的最低字節(jié)存儲在最小地址位置的存儲方式。

?操作數尋址方式：指令中地址碼的內容及編碼方式。

系統指令：改變計算機系統的工作狀態(tài)的指令。

?特權指令：改變執(zhí)行特權的指令，用于操作系統對系統資源的控制。

?自陷指令：特殊的處理程序，又叫中斷指令。

?尋址方式：對指令的地址碼進行編碼，以得到操作數在存儲器中的地址的方式。

?相對轉移：轉移到的目標指令的地址與當前指令的地址有關，是用當前指令的PC與一個偏移量相加，和為目標指令的PC。

?絕對轉移：轉移到的目標指令的地址與當前指令的地址無關，指令中給定的目標地址即為目標指令的PC。

?無條件轉移：一種轉移指令類型，不管狀態(tài)如何，一律進行轉移操作。

?條件轉移：一種轉移指令類型，根據計算機中的狀態(tài)決定是否轉移。

?RISC：精簡指令系統計算機，即指令系統中的指令數量少，且指令功能相對簡單。

?CISC：復雜指令系統計算機，即指令系統中的指令數量多，且指令功能相對較強。

?堆棧：數據的寫入寫出不需要地址，按先進后出的順序讀取數據的存儲區(qū)。

（五）中央處理器

CPU的功能和組成

功能和基本結構

基本功能：

?

基本結構：

?

主要寄存器及其作用（DR、PC、IR、AR、PSW和通用寄存器等）

⑴數據緩沖寄存器（DR）

? ? ? ? ?數據緩沖寄存器用來暫存算數邏輯單元（ALU）的運算結果，或由數據存儲器讀出的數據字，或來自外部接口的數據字。

緩沖寄存器的作用是：

①作為 ALU 運算結果和通用寄存器之間信息傳送中時間上的緩沖；

②補償 CPU 和內存、外圍設備之間在操作速度上的差別。

⑵指令寄存器（IR）

? ? ? ? 指令寄存器用來保存當前正在執(zhí)行的一條指令。當執(zhí)行一條指令時，先把它從指令 cache 存儲器（簡稱指存） 中讀出，然后再傳送至指令寄存器。

⑶ ? 程序計數器（PC）

? ? 程序計數器用來確定下一條指令的地址，程序若是順序執(zhí)行的，則對 PC 加 1；若遇到轉移指令，后繼指令的地址（即 PC 的內容）必須從指令寄存器中的地址字段取得。

⑷ 數據地址寄存器（AR）

? ? ?數據地址寄存器（AR）用來保存當前 CPU 所訪問的數據 cache 存儲器單元（簡稱數存）中的地址。由于要對存儲器陣列進行地址譯碼，故必須使用地址寄存器來保持地址信息，直到一次讀/寫操作完成為止。

?⑸通用寄存器

? ? ? ?在 CPU 模型中，通用寄存器是當 ALU 執(zhí)行算術或邏輯運算時，為 ALU 提供一個工作區(qū)。目前 CPU 的通用寄存器數量很多，需要在指令格式中對寄存器號加以編址。

⑹狀態(tài)字寄存器（PSW）

? ? ? ?狀態(tài)字寄存器（PSW）保存由算術指令和邏輯指令運算或測試結果建立的各種條件代碼，如運算結果進位標志（C），溢出標志（V），零標志（Z），負標志（N）以及中斷和系統工作狀態(tài)等信息。
?

指令周期

?

理解指令執(zhí)行過程

?

時序產生與控制

時序的作用和控制方式

時序的作用：

控制方式：

微程序控制器

控制存儲器的功能與結構

? ? ? ? ?控制存儲器是計算機系統中的一個重要組成部分，用于存儲和提供各種指令和數據以供處理器執(zhí)行。它具有控制計算機系統中各個組件工作的功能，并通過存儲和提供指令和數據來實現程序的執(zhí)行。

控制存儲器的功能包括：

1. 存儲指令和數據：控制存儲器可以存儲程序中的指令和數據，包括機器指令和數據操作數等。
2. 提供指令和數據：控制存儲器可以按需提供存儲的指令和數據給處理器進行執(zhí)行和操作。
3. 控制信號生成：控制存儲器可以根據指令的內容和系統的狀態(tài)生成相應的控制信號，用于控制其他組件的工作。
4. 地址生成：控制存儲器可以根據指令中的地址信息生成實際的存儲器地址，用于讀取或寫入數據。

? ? ? ? ? 控制存儲器的結構通常由存儲單元和地址譯碼電路組成。存儲單元用于存儲指令和數據，可以采用不同的存儲技術，如RAM（隨機存取存儲器）或ROM（只讀存儲器）等。地址譯碼電路負責將指令中的地址信息轉換為實際的存儲器地址，并選擇對應的存儲單元進行讀取或寫入操作。

程序、機器指令、微指令、微程序之間的關系

? ? ? ?在計算機系統中，程序是由一系列的機器指令組成的，機器指令是計算機能夠直接執(zhí)行的指令。程序中的機器指令由處理器從存儲器中讀取，并按照指令的操作碼和操作數執(zhí)行相應的操作。

? ? ? 微指令是指機器指令在計算機系統中被進一步細化和拆分的指令，它可以執(zhí)行更底層的操作，例如控制寄存器、地址生成、數據傳輸等。微指令由控制存儲器提供，并根據需要生成相應的控制信號。

? ? ? ? ? 微程序是一組按照特定的順序和邏輯組織的微指令序列，用于實現機器指令的執(zhí)行。微程序存儲在控制存儲器中，當處理器執(zhí)行某個機器指令時，它會從控制存儲器中讀取對應的微程序，并按照微程序的指令順序執(zhí)行相應的微指令。

? ? ? ? ? 程序是由機器指令組成的，機器指令通過控制存儲器進行存儲和提取，微指令和微程序則是對機器指令的進一步細化和控制。微程序存儲在控制存儲器中，通過控制存儲器中的地址生成和控制信號生成等功能，控制計算機系統中各個組件的工作，使得機器指令能夠被正確執(zhí)行。

微程序的設計（微命令編碼、指令格式）

流水CPU

并行處理技術

典型例題

1.在取指周期中，是按照（?。┑膬热菰L問主存，以讀取指令。

A．指令寄存器IR

B．程序狀態(tài)寄存器PS

C．存儲器數據寄存器MDR

D．程序計數器PC

　　【分析】：每一條指令的執(zhí)行都是從取指令開始，需要對主存儲器進行訪問。程序計數器PC是用來存放將要讀取并執(zhí)行的指令在主存儲器中的地址，對主存儲器訪問時所需要的地址由程序計數器PC來提供，即需要按程序計數器PC的內容來訪問主存儲器。

　?

2．在微程序控制中，一個節(jié)拍中所需要的一組微命令，被編成一條　　　。

　　【分析】：控制部件通過控制總線向執(zhí)行部件發(fā)出的控制命令稱為微命令，它是計算機中最基本的、不可再分的命令單元。在一個節(jié)拍中，一組實現一定功能的微命令的組合構成一條微指令。

　　【答案】：微指令

3．微程序存放在（　）。

A．主存中　　B．堆棧中　　C．只讀存儲器中　　D．磁盤中

　　【分析】：微程序控制的基本思想是把指令執(zhí)行所需的所有控制信號存放在存儲器中，需要時從這個存儲器中讀取。由于每一條微指令執(zhí)行時所發(fā)出的控制信號是事先設計好的，不需要改變，故此存放所有控制信號的存儲器應為只讀存儲器，并將其集成到CPU內，稱其為控制存儲器。

?

4．在微程序控制方式中，機器指令和微指令的關系是（?。?。

A．每一條機器指令由一條微指令來解釋執(zhí)行

B．每一條機器指令由一段（或一個）微程序來解釋執(zhí)行

C．一段機器指令組成的工作程序可由一條微指令來解釋執(zhí)行

D．一條微指令由若干條機器指令組成

　　【分析】：在微程序控制方式中，控制部件通過控制總線向執(zhí)行部件發(fā)出的各種控制命令稱為微命令，在一個CPU周期中，一組實現一定功能的微命令的組合構成一條微指令，有序的微指令序列構成一段微程序。微程序的作用是實現一條對應的機器指令，即每一條機器指令是由一段（或一個）微程序來解釋執(zhí)行的。

?

5．下列說法中，合理的是（?。?。

A．執(zhí)行各條指令的機器周期數相同，各機器周期的長度均勻

B．執(zhí)行各條指令的機器周期數相同，各機器周期的長度可變

C．執(zhí)行各條指令的機器周期數可變，各機器周期的長度均勻

D．執(zhí)行各條指令的機器周期數可變，各機器周期的長度可變

　　【分析】：機器周期是指令執(zhí)行中每一步操作所需要的時間，一般以CPU中完成一個運算操作所需的時間作為機器周期的基本時間，其長度是均勻的，而各種指令的功能不同，因而各指令執(zhí)行時所需的機器周期數是可變的。

?

6．微地址是指微指令（　）。

A．在主存的存儲位置

B．在堆棧的存儲位置

C．在磁盤的存儲位置

D．在控制存儲器的存儲位置

　　【分析】：微程序控制的基本思想是：把指令執(zhí)行所需要的所有控制信號存放在控制存儲器中，需要時從這個存儲器中讀取，即把操作控制信號編成微指令，存放在控制存儲器中。一條機器指令的功能通常用許多條微指令組成的序列來實現，這個微指令序列稱為微程序。微指令在控制存儲器中的存儲位置稱為微地址。

?

7．在微程序控制中，把操作控制信號編成（?。?。

A．微指令　 B．微地址　　C．操作碼　　D．程序

　　【分析】：微程序控制的基本思想是：把指令執(zhí)行所需要的所有控制信號存放在控制存儲器中，需要時從這個存儲器中讀取，即把操作控制信號編成微指令，存放在控制存儲器中。一條機器指令的功能通常用許多條微指令組成的序列來實現，這個微指令序列稱為微程序。微指令在控制存儲器中的存儲位置稱為微地址。

8．從一條指令的啟動到下一條指令的啟動的間隔時間稱為（?。?/span>

A．時鐘周期　　B．機器周期

C．工作周期 D．指令周期

　　【分析】：指令周期：從一條指令的啟動到下一條指令的啟動的間隔時間。機器周期：指令執(zhí)行中每一步操作所需的時間，又稱CPU周期。時鐘周期：計算機主頻周期。

?

9．通常，微指令的周期對應一個（　）。

A．指令周期　　B．主頻周期

C．機器周期 D．工作周期

　　【分析】：指令周期：從一條指令的啟動到下一條指令的啟動的間隔時間。機器周期：指令執(zhí)行中每一步操作所需的時間，又稱CPU周期。時鐘周期：計算機主頻周期。微指令周期等于讀出一條微指令加上執(zhí)行該微指令的所需時間。通常微指令周期與指令的機器周期相等。

?

10．在微程序控制器中，控制存儲器由　　　構成，用于存放　　　。

　　【分析】：CPU內用于存放實現指令系統全部指令的微程序的只讀存儲器稱為控制存儲器。

　　【答案】：只讀存儲器　　微程序

三、改錯題：

歷年真題：

（2000年）9．單總線結構系統是指：各大功能部件之間用一根信號線連接。

　　【答案】：單總線結構系統是指各寄存器及ALU之間的數據通路只用一條總線構成。

（2002年）2．CPU只是計算機的控制器。

　　【分析】：計算機硬件系統是由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備等五大部分組成，其中將運算器和控制器合在一起稱為中央處理器，簡稱為CPU。

　　【答案】：CPU是由控制器和運算器組成的。

（2003年）21．硬連線方式是用時序電路產生時間控制信號，用存儲邏輯電路實現各種控制功能。

　　【分析】：在采用組合邏輯和時鐘信號相結合的硬連線控制器中，時間控制信號是由時序電路產生，而各種控制功能則是由組合邏輯電路實現。

【答案】：硬連線方式是用時序電路產生時間控制信號，用組合邏輯電路實現各種控制功能。

（2004年）21．在一條微指令中，順序控制部分的作用是發(fā)出指揮全機工作的控制信號。

　　【分析】：在一條微指令中，控制字部分的作用是發(fā)出指揮全機工作的控制信號；順序控制部分的作用是產生后繼微指令的地址。

　　【答案】：在一條微指令中，順序控制部分的作用是產生后繼微指令的地址。

四、簡答題：

?1．硬連線控制器如何產生微命令？產生微命令的主要條件是哪些？

　　【答案】：

　　　　硬連線控制器依靠組合邏輯電路產生命令；?

　　　　組合邏輯電路的輸入是產生微命令的條件，主要有：① 指令代碼；② 時序信號；③ 程序狀態(tài)信息與標志位；④ 外部請求信號。?

?2．當讀取并執(zhí)行一條指令時，控制器的主要功能是什么？

　　【答案】：

① 從主存取指令，并計算下一條指令在主存中的地址；

② 對指令進行譯碼，產生相應的操作控制信號；

③ 控制指令執(zhí)行的步驟和數據流動的方向。

?3．微程序控制器怎么產生操作控制信號，這種控制器有何優(yōu)缺點？

　　【答案】：

　　　　操作控制信號的產生：事先把操作控制信號以代碼形式構成微指令，然后存放到控制存儲器中，取出微指令時，其代碼直接或譯碼產生操作控制信號。

　　　　優(yōu)點：規(guī)整、易于修改和擴展。

　　　　缺點：速度較慢。

?4．在CPU中，哪些寄存器屬于控制用的指令部件？它們各起什么作用？?

　　【答案】：

　　　　（1）程序計數器PC，提供取指地址，從而控制程序執(zhí)行順序。

　　　?。?）指令寄存器IR，存放現行指令，作為產生各種微操作命令的基本邏輯依據。

　　　?。?）程序狀態(tài)寄存器PS，記錄程序運行結果的某些特征標志，或用來設置程序運行方式與優(yōu)先級，參與形成某些微操作命令。

5．與硬連線控制器相比，微程序控制器有哪些優(yōu)缺點？

　　【答案】：與硬連線控制器相比，微程序控制器的優(yōu)點是設計規(guī)整、易于修改和擴展。缺點是比硬連線控制器速度慢。

6．硬連線控制器主要由哪幾部分構成？它是如何產生控制信號的？

　　【答案】：硬連線控制器主要由時鐘源、環(huán)形脈沖發(fā)生器、控制信號編碼器電路和指令譯碼器電路構成。硬連線控制器采用組合邏輯與時鐘信號結合的方式產生控制信號。

?微程序控制器的構成：

控制存儲器、微指令寄存器μIR、微地址寄存器μAR、地址轉移邏輯等。

?
?微指令控制字編碼的方式：

微指令編碼的3種方式分別是：直接表示法、編碼表示法、混合表示法。
?　　直接表示法是將每個控制信號都作為微指令中的一個位。這種方法的特點是簡單直觀，其輸出直接用于控制，但編碼效率低。
?　　編碼表示法是將微指令進行分組編碼，將不同時出現的相斥信號分在一個組中，然后將其編碼成較短的代碼。這種方法減少了控制存儲器所需要的存儲器的代碼的數量，但是編碼的指令代碼需要譯碼器譯碼，增加了控制信號的延遲，影響CPU的工作頻率。
?　　混合表示法是把直接表示法與編碼方法相結合使用，即采用部分直接表示部分編碼的方法，將一些速度要求較高，或與其他控制信號都相容的控制信號以直接方式表示，而將剩余信號以編碼方式?；旌媳硎痉ū阌诰C合考慮指令字長、靈活性和執(zhí)行速度方面的要素。

?
?微地址的形成方法：

（微指令中順序控制字段的編碼）微地址的形成方法有三種方式：計數器方式、斷定方式和結合方式。
?　　計數器方式，又稱增量方式。用微程序計數器μPC來產生指令的微地址，將微程序中的各條微指令按順序安排在控制存儲器中，后繼地址由現行微地址加上一個增量形成。
?　　斷定方式，根據機器狀態(tài)決定下一條微指令的地址，下一條微指令的地址包含在當前微指令的代碼中。
?　　結合方式，是將計數器方式和斷定方式相結合。

?
?中央處理器的基本功能：

計算機的中央處理器（CPU）具有以下4個方面的基本功能：
?　?。?）指令控制，即對程序運行的控制；
?　?。?）操作控制，即對指令內操作步驟的控制；
?　?。?）數據運算，即對數據進行算術運算和邏輯運算，這是CPU的最基本功能；
?　?。?）異常處理和中斷處理，如處理運算中的溢出等錯誤情況以及處理外部設備的服務請求等。
?　　此外，CPU還具有存儲管理、總線管理、電源管理等擴展功能

?

第五章名詞解釋

?指令周期：從一條指令的啟動到下一條指令的啟動的間隔時間。

?機器周期：指令執(zhí)行中每一步操作所需的時間。

?指令仿真：通過改變微程序實現不同機器指令系統的方式，使得在一種計算機上可以運行另一種計算機上的指令代碼。

?指令模擬：在一種計算機上用軟件來解釋執(zhí)行另一種計算機的指令。

?硬連線邏輯：一種控制器邏輯，用一個時序電路產生時間控制信號，采用組合邏輯電路實現各種控制功能。

?微程序：存儲在控制存儲中的完成指令功能的程序，由微指令組成。

?微指令：控制器存儲的控制代碼，分為操作控制部分和順序控制部分。

?微操作：在微程序控制器中，執(zhí)行部件接受微指令后所進行的操作。

?微地址：微每時令在控制存儲器中的存儲地址。

?控制存儲器：CPU內用于存放實現指令系統全部指令的微程序的只讀存儲器稱為控制存儲器。

?相容性微操作：在同時或同一個CPU周期內可以并行執(zhí)行的微操作。

?相斥性微操作：不能在同時或不能在同一個CPU周期內并行執(zhí)行的微操作。

（六）總線系統

總線概念和結構

概念、連接方式

總線是構成計算機系統的互聯機構，是多個系統功能部件之間進行數據傳送的公共通路。

?連接方式：

單總線結構

雙總線結構?

?多總線結構?

總線接口

數據傳送方式

總線仲裁

集中式仲裁（請求與授權）

?鏈式查詢方式

計數器定時查詢：

?獨立請求方式：

?優(yōu)缺點：

分布式仲裁（請求與授權）

總線定時和數據傳送模式

總線周期、存儲周期、CPU周期等之間的關系

總線周期：存儲器和I/O端口是掛接在總線上的，CPU對存儲器和I/O接口的訪問通過總線實現。把CPU通過總線對微處理器外部（存儲器或I/O接口）進行一次訪問所需時間稱為一個總線周期。
總線周期一般包含4個總線時鐘周期：
（1）T1狀態(tài) ——輸出存儲器地址或I/O地址。
（2）T2狀態(tài) ——輸出控制信號。
（3）T3和Tw狀態(tài) ——總線操作持續(xù)，并檢測READY以決定是否 延長時序。
（4）T4狀態(tài) ——完成數據傳送。

存儲周期：存儲周期包含存取時間和恢復時間。指兩次獨立訪問存儲器操作之間的最小間隔。其中，存取時間指從啟動一次存儲器操作到完成該操作所經歷的時間。恢復時間指讀寫操作之后，用來恢復內部狀態(tài)的時間。

機器周期（cpu周期）：計算機中為了方便管理，常把一條指令 的執(zhí)行過程劃分為若干個階段（如取指、間址、執(zhí)行、中斷等）。每一階段完成一個基本操作。注意：每一個基本操作都是由若干CPU最基本的動作組成。這個基本操作所需要的時間稱為機器周期，則機器周期由若干個時鐘周期組成。

補充：計組所有的周期：

時鐘周期：計算機中最小的時間單位，等于cpu主頻的倒數。一個時鐘周期內，cpu僅完成一個最基本的動作。

指令周期：從取指開始到執(zhí)行完成該指令所需要的全部時間。指令周期包含若干機器周期。

故指令周期 > 機器周期 > 時鐘周期。

cpu訪存的過程：cpu通過總線把數據地址送給存儲器，存儲器得到地址后啟動存儲器即準備數據，cpu輸出控制信號或其他操作，等到數據準備完畢【此過程完成數據準備即一個存儲周期】，再由總線送回cpu。一個存儲周期是對存儲器的兩個存取操作的時間間隔，在這個時間間隔里面可以包含多個總線傳輸周期，因為一次存取操作不一定讀取一個數據總線寬度的數據，所以一個存取周期可以包含多個總線傳輸周期。通常存儲周期>總線周期,cpu不能連續(xù)存取數據，必須等待。
?

PCI總線

傳輸機制

第六章名詞解釋

?猝發(fā)轉輸方式：在一個總線周期內傳輸存儲地址連續(xù)的多個數據字的總線傳輸方式。

?四邊沿協議（全互鎖）：全互鎖的總線通信異步方式，就緒信號和應答信號的上升邊沿和下降邊沿都是觸發(fā)邊沿。

?碼元：信息傳輸通道中，攜帶數據信息的信號單元。

?波特率：碼元傳輸速率，每秒通過信道傳輸的碼元數。（傳的是信號）

?比特率：信息位傳輸速率，每秒鐘通過信道傳輸的有效信息量。（傳的是信息）

?UART：通用異步接收器/發(fā)送器，一種典型的集成電路異步串行接口電路。

?主設備：獲得總線控制權的設備。

?從設備：被主設備訪問的設備。

?總線事務：從總線的請求到完成總線的使用的操作序列。

?總線協議：總線通信同步方式規(guī)則，規(guī)定實現總線數據傳輸的定時規(guī)則。

?總線訪問延遲：是主設備為獲得總線控制權而等待的時間。

?總線周期：是主設備占用總線的時間。

?總線裁決方式：決定總線由哪個設備進行控制的方式。

?系統總線：是用來連接系統內各大功能模塊或設備，實現系統種各電路板的連接。

?數據幀：串行數據傳輸的位格式，包括起始位，數據位，校驗位，結束位和空閑位。

?同步通信：所有的設備都從一個公共的時鐘信號中獲得定時信息。

?異步通信：使用一個在CPU和設備之間的"握手"信號，去除了公共的時鐘信號，從而使得操作變成異步的。非互鎖、半互鎖、全互鎖。

?鏈式查詢方式（菊花鏈方式）：各申請總線的設備合用一條總線作為請求信號線，而總線控制設備的響應信號線則串接在各設備間。

?計數器定時查詢方式：集中式總線裁決方式之一，設備要求使用總線時通過一條公用請求線發(fā)出，總線控制器按計數的值對各設備進行查詢。

?獨立請求方式：集中式總線裁決方式之一，每一個設備都有一個獨立的總線請求信號線送到總線控制器，控制器也給各設備分別發(fā)送一個總線響應信號。

?串行傳輸：是指數據的傳輸在一條線路上按位進行。（只需一條數據傳輸線，線路的成本低，適合于長距離的數據傳輸）

?并行傳輸：每個數據位都需要單獨一條傳輸線，所有的數據位同時進行傳輸。（在采用并行傳輸方式的總線中，除了有傳輸數據的線路外，還可以具有傳輸地址和控制信號的線路，地址線用于選擇存儲單元和設備，控制線用于傳遞操作信號）

?復合傳輸：又稱總線復用的傳輸方式，它使不同的信號在同一條信號線上傳輸，不同的信號在不同的時間片中輪流地身總線的同一條信號線上發(fā)出。（它與并串傳輸的區(qū)別在于分時地傳輸同一數據源的不同信息。）

?消息傳輸方式：總線的信息傳輸方式之一，將總線需要傳送的數據信息、地址信息、和控制信息等組合成一個固定的數據結構以猝發(fā)方式進行傳輸。

?總線：一組可由多個部件分時共享的信息傳輸線。

（七）外存與I/O設備

外圍設備功能與分類

功能、分類

磁盤存儲設備

磁盤的性能指標、組成和分類

磁盤上信息的分布和讀寫時間

磁盤設備的技術指標

顯示設備

分類、顯示存儲器

（1）概念：以可見光的形式傳遞和處理信息的設備稱為顯示設備。

（2）顯示器件分類：陰極射線管CRT顯示器、液晶LCD顯示器、等離子顯示器（LED、發(fā)光二極管）等。

輸入和打印設備

1、外圍設備的組成

存儲介質、驅動裝置、控制電路

2、外圍設備的分類

外存、輸入設備、輸出設備、通信設備、過程控制I/O設備

3、磁盤存儲設備概念與優(yōu)缺點

4、理解磁記錄原理

? ? ? ?磁記錄方式：又稱編碼方式 。即按某種規(guī)律，將一串二進制數字信息變換 成磁表面相應的磁化狀態(tài)。對記錄密度和可靠性有很大影響。

5、理解磁盤的讀、寫操作原理

6、了解磁盤的分類

? ? 硬磁盤按盤片結構，分成可換盤片式與固定盤片式兩種；磁頭也分為可移動磁頭和固定磁頭兩種。

? ? ? ? ?溫徹斯特磁盤簡稱溫盤，是一種可移動磁頭固定盤片的磁盤機，被組裝成一個不可隨意拆卸的整體。工作時，高速旋轉在盤面上形成的氣墊將磁頭平穩(wěn)浮起。優(yōu)點是防塵性能好，可靠性高，對使用環(huán)境要求不高，成為最有代表性的硬磁盤存儲器。

普通的硬磁盤要求具有超凈環(huán)境，只能用于大型計算機中。

? ? ? 磁盤cache：空間、時間局部性原理，彌補慢速磁盤與主存之間速度差異，采用SRAM或DRAM、由硬件與軟件共同完成，不同于CPU的cache由硬件完成。

? ? 磁盤陣列RAID：廉價冗余磁盤陣列——獨立冗余磁盤陣列，利用數據分塊技術和并行處理技術，交錯存放數據；用多個小容量磁盤代替一個大容量磁盤。

7、磁盤的組成

磁記錄介質

磁盤控制器

磁盤驅動器

8、理解磁盤上信息分布

磁道

扇區(qū)

磁盤地址與設計

9、掌握磁盤存儲器的技術指標及計算

1. 存儲密度（位密度、磁道密度）
2. 存儲容量
3. 平均存取時間
4. 數據傳輸率

?

10、了解磁盤cache、磁盤陣列RAID

11、理解CD-ROM的盤片存儲原理

12、了解光盤的分類

CD-ROM、WORM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、藍光光盤

13、理解磁光盤存儲設備的基本原理

讀操作

寫操作

擦除操作

?了解分辨率、顏色深度的概念

分辨率：顯示器能表示的像素個數。像素越密，分辨率越高，圖像越清晰。

灰度級：黑白顯示器中顯示像素點的亮暗差別（顏色深度），彩色顯示器中表現為顏色不同?；叶燃壴蕉?，圖像層次越清楚逼真。圖像顯示器的灰度級一般在 256 級以上。（n位，?2? 種顏色即灰度級）

?

掌握刷新存儲器的容量計算

刷新和刷新存儲器（顯存、VRAM、視頻存儲器）

? ? ?CRT 發(fā)光是由電子束打在熒光粉上引起的。必須使電子束不斷地重復掃描整個屏幕即刷新。為了不斷提供刷新圖像的信號須把一幀圖像信息存儲在刷新存儲器（視頻存儲器）。

? ? M=r×C：其 存儲容量?M?由圖像分辨率r和灰度級C（位數）決定。

（八）輸入與輸出系統

外圍設備的信息交換方式

理解主機與外部設備的信息交換方式

?

程序查詢

?

中斷方式（理解程序中斷方式的中斷處理過程）

中斷概念

理解程序中斷方式的基本I/O接口的組成與作用

1. 準備就緒標志RD
2. 允許中斷觸發(fā)器EI
3. 中斷請求觸發(fā)器IR
4. 中斷屏蔽觸發(fā)器IM

中斷響應的流程（整個過程）

DMA方式

掌握DMA基本概念

?了解DMA的基本操作

?掌握DMA控制器的基本組成與作用

1. 內存地址計數器
2. 字計數器
3. 數據緩沖寄存器
4. DMA請求標志
5. 控制/狀態(tài)邏輯
6. 中斷機構

DMA方式與中斷的區(qū)別

?

?掌握與理解DMA數據傳送方式原理

1. 停止CPU訪內
2. 周期挪用
3. DMA與CPU交替訪內

DMA的動作流程

預處理? -》數據傳送 -》后處理

?

?理解DMA數據傳送過程

1. 傳送前預處理
2. 正式傳送
3. 傳送后處理

?了解選擇型DMA控制器的工作原理

?了解多路型DMA控制器的工作原理

通道方式

了解通道的概念

?了解具有通道的計算機系統結構

?了解功能的基本功能

?了解通道的類型

?選擇通道

?多路通道

1. 數組多路通道
2. 字節(jié)多路通道

1、了解CPU與輸入設備、輸出設備的數據交換過程

2、了解外圍設備的速度分級

極慢或簡單的外圍設備：CPU數據一直有效

慢速或中速的外圍設備：應答式數據交換

高速外圍設備：同步定時方式、DMA方式

3、掌握程序查詢方式的特點

1. 設備編址（統一編址、獨立編址）
2. 采用輸入、輸出指令控制設備及測試設備狀態(tài)
3. CPU是主控方

4、了解程序查詢方式接口的組成與作用

1. 設備選擇電路
2. 數據緩沖寄存器
3. 設備狀態(tài)標志

5、了解設備服務子程序的主要功能

6、理解程序查詢方式的數據傳送過程

7、了解程序查詢方式詢問外圍設備的優(yōu)先級

11、了解外設輸入數據的控制過程

12、掌握單級中斷的概念與工作原理

13、理解單級中斷源的識別過程

14、理解中斷向量的概念

1. 位移量
2. 向量地址轉換（轉移指令）

? ? ? ? 向量中斷是指 CPU 響應中斷后，由中斷機構自動將相應中斷源的中斷向量地址送入 CPU，由其指明中斷服務程序入口地址并實現程序切換的中斷方式。引起中斷的事件為中斷源。系統所有中斷向量按順序位于內存指定位置的一張中斷向量表內。

15、掌握多級中斷的概念

1. 一維多級中斷
2. 二維多級中斷

16、了解多級中斷結構工作原理

17、了解多級中斷源的識別原理

18、了解中斷控制器8259的邏輯組成

19、掌握8259的中斷優(yōu)先級選擇方式

1. 完全嵌套方式
2. 輪換優(yōu)先級方式A
3. 輪換優(yōu)先級方式B
4. 查詢方式

31、了解SCSI接口的概念與特點

32、了解IEEE1394接口的概念與特點文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-469523.html

到了這里，關于計組期末復習---個人版的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內容，請在右上角搜索TOY模板網以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網！