计算机组成原理期末试题及答案

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资源描述

1.交叉存储器实质上是一种_模块式_存储器,它能_并行_执行_多个_独立的读写操作,(流水)方式执行多个独立的读写操作。2.32位浮点数格式中,符号位为1位,阶以码为8位,尾数为23位。则它所能表示的最大规格表示范围规格化近零数非规格化近零数3.IEEE754标准规定的64位浮点数格式中,一个浮点数由符号位S1位、阶码E11位、尾数M52位三个域组成。其中阶码E的值等于指数的真值e加上一个固定偏移值+127。则它能表示的最大规格化正数为4.一组相联映射的Cache,有128块,每组4块,主存共有16384块,每块64个字,则主存地址共20位,其中主存字块标记应为9位,组地址应为5位,Cache地址共13位。5.CPU存取出一条指令并执行该指令的时间叫(指令周期),它通常包含若干个(CPU周期),而后者又包含若干个(时钟周期)。3.十进制数在计算机内有两种表示形式:(字符串)形式和(压缩的十进制数串)形式。前者主要用在非数值计算的应用领域,后者用于直接完成十进制数的算术运算。4.一个较完善的指令系统,应当有数据处理、数据存储、数据传送、程序控制四大类指令。5.机器指令对四种类型的数据进行操作。这四种数据类型包括地址数值字符逻辑型数据。6.CPU中保存当前正在执行的指令的寄存器是(指令寄存器,指示下一条指令地址的寄存器是(程序寄存器,保存算术逻辑运算结果的寄存器是(数据缓冲寄冲器和(状态寄存器)。12.挂接在总线上的多个部件(只能分时向总线发送数据,但可同时从总线接收数据;)。13.在冯诺依曼体制中,计算机硬件系统是由输入设备、输出设备、控制器、存储器和运算器等五大部件组成。14.补码加减所依据的基本关系是(X+Y)补=X补+Y补和(X-Y)补=X补+(-Y)补。15.按照微命令的形成方式,可将控制器分为组合逻辑控制器和微程序控制器两种基本类型。16.CPU对信息传送的控制方式主要分为直接程序传送方式、程序中断传送方式、DMA传送方式等3种。18.半导体存储器分为静态存储器和动态存储器两种,前者依靠双稳触发器的两个稳定状态保存信息,后者依靠电容上的存储电荷暂存信息。Cache和主存地址的映射方式有直接映射、全相连映射、组相连三种。19.Cache常用的替换算法大致有最不经常使用LFU算法、近期最少使用LRU、随即替换。20.动态存储器有三种典型的刷新方式,即集中刷新方式、分散刷新方式、异步刷新方式。21.信息只用一条传输线,且采用脉冲传输的方式称为_串行传输_。22.在指令的地址字段中,直接指出操作数本身的寻址方式,称为_立即寻址_。23.CPU响应中断的时间是_一条指令结束_。中断向量地址是:中断服务例行程序入口地址的指示器24.PCI总线的基本传输机制是_猝发式传输__。25.中断向量地址是__中断服务子程序入口地址_。26.系统总线按传输信息的不同分为地址总线、数据、地址控制三大类。27.完整的指令周期包括取指、间址、执行、中断四个子周期,影响指令流水线性能的三种相关分别是结构、数据、控制相关。28.计算机系统是一个有硬件、软件组成的多级层次结构,它通常由微程序设计级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成,每一级上都能进行程序设计,且得到下面各级的支持。29.对存储器的要求是容量大、速度快、成本低。为了解决这三方面的矛盾,计算机采用多级存储体系结构,即cache、主存和外存。CPU能直接访问内存cache、主存,但不能直接访问外存。主存储器的技术指标有存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽。磁表面存储器主要技术指标有_存储密度、存储容量、平均存取时间_和数据传输率。30.若浮点数用补码表示,则判断运算结果是否为规格化数的方法是_数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数。31.流水CPU是由一系列叫做“段”的处理线路所组成,和具有m个并行部件的CPU相比,一个m段流水CPU_具备同等水平的吞吐能力。DMA控制器按其_组成_结构,分为_选择_型和_多路_型两种。32.为了运算器的_高速性_,采用了_先行_进位,_阵列_乘除法和流水线等并行措施。33.相联存储器不按地址而是按内容访问的存储器,在cache中用来存放行地址表,在虚拟存储器中用来存放页表和段表。34.硬布线控制器的设计方法是:先画出指令周期流程图,再利用布尔代数写出综合逻辑表达式,然后用门电路、触发器或可编程逻辑等器件实现。1.CPU中有哪几类主要寄存器,用一句话回答其功能。答:A.数据缓冲寄存器(DR)B.指令寄存器(IR)C.程序计算器(PC)D.数据地址寄存器(AR)E.通用寄存器(R0~R3)F.状态字寄存器(PSW)功能:执行指令、操作、时间的控制以及数据加工。2.指令和数据都用二进制代码存放在内存中,从时空观角度回答CPU如何区分读出的代码是指令还是数据。答:计算机可以从时间和空间两方面来区分指令和数据,在时间上,取指周期从内存中取出的是指令,而执行周期从内存取出或往内存中写入的是数据,在空间上,从内存中取出指令送控制器,而执行周期从内存从取的数据送运算器、往内存写入的数据也是来自于运算器。3.PCI总线中三种桥的名称是什么?简述其功能。答:PCI总线上有HOST桥、PCI/LAGACY总线桥、PCI/PCI桥。桥在PCI总线体系结构中起着重要作用,它连接两条总线,使彼此间相互通信。桥是一个总线转换部件,可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间上。从而使系统中任意一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。桥可以实现总线间的猝发式传送,可使所有的存取都按PCU的需要出现在总线上。由上可见,以桥连接实现的PCI总线结构具有很好的扩充性和兼容性,许多总线并行工作。4.存储系统中加入chche存储器的目的是什么?有哪些地址映射方式,各有什么特点?答:Cache是一种高速缓冲存储器,是为了解决CPU和主存之间速度的不匹配。地址映射方式有:A.全相联映射方式,这是一种带全部块地址一起保存的方法,可使主存的一块直接拷贝到chche中的任意一行上,非常灵活;B.直接映射方式:优点是硬件简单,成本低,缺点是每个主存块只有一个固定的行位置可存放;C.组相联映射方式:它是前两者的折衷方案,适度的兼顾了二者的优点有尽量避免其缺点,从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想,因而得到了普遍采用。5.说明计算机中数值类型的数据为什么以补码表示。答:(1)在常用的三种码制(原码、反码、补码)中,只有补码对数据的表示具有唯一性;(2)以补码表示的数据可以直接接进行运往算,运算的结果仍采用补码表示,并且不需额外的转换过程6.什么叫指令?什么叫指令系统?指令是计算机执行某种操作的命令,也就是常说的机器指令。一台机器中所有机器指令的集合,称这台计算机的指令系统。7.一次程序中断大致可分为哪几个阶段?五个阶段:中断请求、中断判优、中断响应、中断服务、中断返回8.什么是存储容量?什么是单元地址?什么是数据字?什么是指令字?答:存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号,称为单元地址。如果某字代表要处理的数据,称为数据字。如果某字为一条指令,称为指令字。1.冯诺依曼计算机的特点(1)计算机有运算器控制器存储器输入输出设备等五大部件组成。(2)在计算机内部、指令和数据均采用二进制表示。(3)采用存储程序控制的设计思想。存储程序:事先把编好的程序存入计算机。程序控制:控制器依据存储器中存放的程序控制机器的各部件协调工作。2.衡量计算机的指标:吞吐量、响应时间、利用率、处理机字长、总线宽度、存储器容量、存储器带宽、主频/时钟周、CPU执行时间、CPI、MIPS、MFLOPS3.存储器的分类1)存储介质:半导体存储器和磁表面存储器2)存取方式:随即存储器和顺序存储器3)存储内容可变性:只读存储器ROM和随机读写存储器RAM4)信息易失性:易失性存储器:磁性材料做成的存储器都是;不易失性:半导体存储器RAM。4.SRAM静态读写存储器:特征是用一个锁存器(触发器)作为存储元。只要直流供电电源一直加载这个记忆电路上,它就无限期地保存记忆的1状态或状态。DRAM动态读写存储器:存储元是有一个MOS晶体管和电容器组成的记忆电路。其中MOS管作为开关使用,而所存储的信息则又电容器上的电荷量来体现—充满电荷1,没有电荷0。5.只读存储器:1、掩模ROM2、可编程ROM:EPROM光擦除可编程可读存储器,E2PROM电擦除可编程只读存储器。并行存储器:1、双端口存储器:由于同一个存储器具有两组相互独立的读写控制电路。6.程序的局部性原理:在一个相对短的时间里,CPU总是访问内存中一个相对小,并且连续的存储区域。7.cache写操作策略:(1)写回法:当CPU写cache命中时,只修改cache的内容,而不立即写入主存;只有当此行被换出时才写回。(2)全写法:当写cache命中时,cache与主存同时发生写修改,因而较好地维护了cache与主存的内容一致性。8.指令格式,则是指令字用二进制表示的结构形式,通常由操作码字段和地址码字段组成。二地址指令安装操作数的物理位置来说,可分为:存储器-存储器(SS)型指令寄存器-寄存器(RR)型指令寄存器-存储器(RS)型指令9.CPU功能:指令控制、操作控制、时间控制、数据加工、(异常处理)。基本组成:控制器、运算器。10.CPU的主要寄存器数据缓冲寄存器DR指令寄存器IR程序计数器PC数据地址寄存器AR通用寄存器R0-R3状态字寄存器PSW11.微程序控制器基本思想:仿照通常的解题程序的方法,把操作控制信号编成所谓的“微指令”,存放到一个只读存储器里。当机器运行时,一条又一条地读出这些微指令,从而产生全机所需要的各种操作控制信号,是相应部件执行所规定的操作。基本组成:控制存储器、微指令寄存器、地址转移逻辑。12.总线分类:①CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线,成为内部总线。②CPU同计算机系统的其他高速功能部件,如存储器、通道等互相连接的总线称为系统总线。③中、低速I/O设备之间互相连接的总线称为I/O总线。信息传送方式:串行传送、并行传送、分时传送。I/O接口功能:控制、缓冲、状态、转换、整理、程序中断。总线:集中式、分布式仲裁。13.主机和外设进行信息交换的方式:程序查询方式、程序中断方式、直接内存访问(DMA)方式、通道方式。14.程序中断方式:某一外设的数据准备就绪后,“主动”向CPU发出请求中断的信号,请求CPU暂时中断目前正在执行的程序而进行数据交换。CPU响应这个中断时,暂停运行主程序,并自动转移到该设备的中断服务程序。中断服务程序结束后,CPU又回到主程序,并从他停止的地方开始执行。DMA:是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式,此时DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制,数据交换不经过CPU,而直接在内存和I/O设备之间进行。DMA方式一般用与高速转送成组数据。程序中断方式和DMA的区别:①中断方式是程序的切换,CPU通过执行一段中断服务程序来交换一个数据。DMA通过挪用一个存储周期来交换一个数据。②中断方式只能在一条指令执行结束后才可以响应中断请求,DMA在一个指令周期的任何一个CPU周期结束时都可以响应DMA请求。③并行性上DMA高于中断方式。④作用:DMA方式只能用来转送数据,而中断方式还具有异常事件的处理功能。

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