第一章
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? 解:计算机系统——计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体。 计算机硬件——计算机的物理实体。
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.如何理解计算机系统的层次结构
答:从计算机系统的层次结构来看,它通常可以有五个以上的层次,在每一层次(级)上都能进行程序设计。由下至上可排序为:第一级微程序设计级,微指令由硬件直接执行;第二级传统机器级,用微程序解释机器指令;第三级操作系统级,一般用机器语言程序解释作业控制语句;第四级汇编语言机器级,这一级由汇编程序支持和执行;第五级高级语言机器级,采用高级语言,有各种高级语言汇编程序支持和执行。还可以有第六级应用语言机器级,采用各种面向问题的应用语言。
4.如何理解计算机组成和计算机体系结构
答:计算机体系结构是指程序员所见到的计算机系统的属性,如有无乘法指令; 计算机组成是指计算机系统结构所给属性的逻辑实现,如如何实现乘法指令。
5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么? 解:冯氏计算机的特点是:P9
? 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成; ? 指令和数据以同一形式(二进制形式)存于存储器中; ? 指令由操作码、地址码两大部分组成;
? 指令在存储器中顺序存放,通常自动顺序取出执行; ? 以运算器为中心(原始冯氏机)。
7. 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。 解:P10
主机——是计算机硬件的主体部分,由CPU+MM(主存或内存)组成; CPU——中央处理器(机),是计算机硬件的核心部件,由运算器+控制器组成;(早期的运、控不在同一芯片上)
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单位;
存储元件——存储一位二进制信息的物理元件,是存储器中最小的存储单位,又叫存储基元或存储元,不能单独存取;
存储字——一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位;
存储字长——一个存储单元所存二进制代码的位数; 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——CPU能同时处理的数据位数; 指令字长——一条指令的二进制代码位数; 讲评:一种不确切的答法: CPU与MM合称主机;
运算器与控制器合称CPU。
这两个概念应从结构角度解释较确切。
8. 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 解:全面的回答应分英文全称、中文名、中文解释三部分。 CPU——Central Processing Unit,中央处理机(器),见7题;
PC——Program Counter,程序计数器,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的计数器; IR——Instruction Register,
指令寄存器,存放当前正在执行的指令的寄存器; CU——Control Unit,控制单元(部件),控制器中产生微操作命令序列的部件,为控制器的核心部件; ALU——Arithmetic Logic Unit,算术逻辑运算单元,运算器中完成算术逻辑运算的逻辑部件;
ACC——Accumulator,累加器,运算器中运算前存放操作数、运算后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,内存中用来存放欲访问存储单元地址的寄存器;
MDR——Memory Data Register,存储器数据缓冲寄存器,主存中用来存
放从某单元读出、或写入某存储单元数据的寄存器; 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;
第三章
1. 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?
解:总线是多个部件共享的传输部件。
总线传输的特点是:某一时刻只能有一路信息在总线上传输,即分时使用。 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。 讲评:
围绕“为减轻总线负载”的几种说法: × 应对设备按速率进行分类,各类设备挂在与自身速率相匹配的总线上; × 应采用多总线结构; × 总线上只连接计算机的五大部件; × 总线上的部件应为低功耗部件。 上述措施都无法从根上(工程上)解决问题,且增加了许多不必要(或不可能)的限制。 × 总线上的部件应具备机械特性、电器特性、功能特性、时间特性; 这是不言而喻的。
2.总线如何分类?什么是系统总线?系统总线又分为几类,他们各有何作用,是单向的还是双向的,他们的机器字长、存储字长、存储单元有何关系? 答:总线分为:片内总线、系统总线和通信总线 系统总线又数据总线、地址总线和控制总线
? 数据总线 双向 与机器字长、存储字长有关 ? 地址总线 单向 与存储地址、 I/O地址有关
? 控制总线 有出 有入(对任一控制线而言,是单向的;对cpu而言,是
双向的)
4.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?
解:总线判优控制解决多个部件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;
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;独立请求方式判优速度最快,但硬件器件用量大,连线多,成本较高。
5. 解释下列概念:总线的主设备(或主模块)、总线的从设备(或从模块)、总线的传输周期和总线的通信控制。
解:总线的主设备(主模块)——指一次总线传输期间,拥有总线控制权的设备(模块);
总线的从设备(从模块)——指一次总线传输期间,配合主设备完成传输的设备(模块),它只能被动接受主设备发来的命令;
总线的传输周期——总线完成一次完整而可靠的传输所需时间;
总线的通信控制——指总线传送过程中双方的时间配合方式。
7.画图说明异步通信中请求与回答有哪几种互锁方式 主设备
请求 回答 从设备
不互锁 半互锁 全互锁
9.分离式通信有何特点,主要用于什么系统? 特点:
? 各模块有权申请占用总线
? 采用同步方式通信,不等待对方回答 ? 各模块准备数据时,不占用总线
? 总线在占用时都在做有效工作,无空闲 充分地利用了总线的有效占用,从而实现了总线在多个主、从模块间的信息交叉重叠并行式传送,普遍用于大型计算机系统。
13.什么是总线的数据传送速率,它与哪些因素有关?
答:总线的数据传输速率也称为总线带宽,即单位时间内总线上传输数据的位数,通常用每秒传输信息的字节数来衡量单位可用MBps(兆字节每秒)表示,它与总线工作频率和总线宽度(数据总线的根数,用位表示)有关。 标准传输率=总线工作频率×总线宽度(b÷8)
14.设总线的时钟频率为8MHz,一个总线周期等于一个时钟周期。如果一个总线周期中并行传送16位数据,试问总线的带宽是多少? 解:总线宽度=16b/8=2B
总线带宽=8MHz×2B=16MB/s
15.在一个32位的总线系统中,总线的时钟频率为66MHz,假设总线最短传输周期为4个时钟周期,试计算总线的最大数据传输率。若想提高数据传输率,可采取什么措施?
解:总线宽度=32b/8=4B
总线工作频率=66MHz/4=16.5MHz
总线最大数据传输率=16.5MHz*4B=66MB/s
措施:可提高总线的时钟频率或减少总线周期中的时钟个数,或增加总线的带宽。
16.在异步串行传送系统中,字符格式为:1个起始位、8个数据位、1个校验位、2个终止位。如要求每秒传送120个字符,试求传送的波特率和比特率。 (波特率:单位时间内传送二进制数据的位数
比特率:单位时间内传送二进制有效数据的位数) 波特率=120*12=1440波特 比特率=120*8=960bps