1、冯·诺依曼型计算机的特点是什么?
(1)由运算器、控制器、存储器、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储于存储器中,并可按地址寻访。
(3)指令由操作码、地址码两大部分组成;
(4)指令和数据以同一形式(二进制)表示。
(5)存储程序。
(6)以运算器为中心。
(7)指令在存储器中顺序存放,通常自动顺序取出执行;
2、静态存储器依靠什么存储信息?动态存储器又依靠什么原理存储信息?试比较它们的优缺点。
静态存储器依靠双稳态电路的两个稳定状态来分别存储0和1。速度较快,不需动态刷新,但集成度稍低,功耗大,价格高。
动态存储器依靠电容上暂存电荷来存储信息,电容上有电荷为1,无电荷为0。集成度高,功耗小,价格较低,速度较慢,需定时刷新。
3、什么是刷新?为什么要刷新?有哪几种常用的刷新方式?
刷新是对DRAM定期进行的全部重写过程。
刷新原因:因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充,因此安排了定期刷新操作。
常用的刷新方法有:集中式、分散式、异步式刷新。
4、Cache做在CPU芯片内有什么好处?
(1)可提高外部总线的利用率。因为Cache在CPU芯片内,CPU访问Cache时不必占用外部总线。
(2)Cache不占用外部总线就意味着外部总线可更多地支持I/O设备与主存的信息传输,增强了系统的整体效率。
(3)可提高存取速度。因为Cache与CPU之间的数据通路大大缩短,故存取速度得以提高。
5、在CPU中,哪些寄存器属于控制用的指令部件?它们各起什么作用?
(1)程序计数器PC,永远指向下一条指令地址,从而控制程序执行顺序。
(2)指令寄存器IR,存放现行指令,作为产生各种微操作命令的基本逻辑依据。
(3)程序状态寄存器PSW,记录程序运行结果的某些特征标志,或用来设置程序运行方式与优先级,参与形成某些微操作命令。
6、控制器的基本功能是什么?基本组成部件包括哪些?
控制器的基本功能是读取指令,进行指令识别和指令解释,并指挥协调各功能部件执行指令
基本结构包括:指令部件、时序部件、微操作控制线路、中断控制逻辑。
7、简述微程序控制器的设计思想。
采用了存储技术和程序设计技术,即类似存储程序的思想。把微操作信号代码化,把完成每条指令所需要的操作控制信号编写成微指令,然后存放到一个只读存储器(控制存储器)中,微操作信号由微指令产生。每条机器指令对应一段微程序,机器指令由微指令解释执行。
8、微程序控制器怎么产生操作控制信号,这种控制器有何优缺点?
操作控制信号的产生:事先把操作控制信号以代码形式构成微指令,然后存放到控制存储器中,取出微指令时,其代码直接或由译码器译码产生操作控制信号。
优点:规整、易于修改和扩展。
缺点:获取操作控制信号需要译码,速度相对较慢。
9、什么是微指令和微操作?微程序和机器指令有何关系?
微指令是控制计算机各部件完成某个微操作的命令。微指令是若干个微命令的集合。
微操作是指计算机中最基本的、不可再分解的操作。
微指令和微操作是一一对应的,微指令是微操作的控制信号,微操作是微指令的操作过程。
微程序是机器指令的实时解释器,每一条机器指令都对应一个微程序。
10、硬连线控制器主要由哪几部分构成?它是如何产生控制信号的?
硬连线控制器主要由时钟源、环形脉冲发生器、控制信号编码器电路和指令译码器电路构成。硬连线控制器采用组合逻辑与时钟信号结合的方式产生控制信号。
11、与硬连线控制器相比,微程序控制器有哪些优缺点?
与硬连线控制器相比,微程序控制器的优点是设计规整、易于修改和扩展。缺点是比硬连线控制器速度慢。
12、接口电路应具备哪些基本功能?
(1)数据的暂存与缓冲;(2)保存设备的工作状态;(3)信息交换方式的控制;(4)通信联络控制;(5)外设的识别;(6)数据格式的变换控制。
13、主机与外围设备之间信息传送的控制方式有哪几种?采用哪种方式 CPU 效率最低?
主机与外围设备之间信息传送的控制方式有四种:程序查询方式、中断方式、DMA方式和通道方式。程序查询方式CPU 效率最低。
14、何谓中断方式?它主要应用在什么场合?请举二例。
① 中断方式指:CPU在接到随机产生的中断请求信号后,暂停原程序,转去执行相应的中断处理程序,以处理该随机事件,处理完毕后返回并继续执行原程序;
② 主要应用于处理复杂随机事件、控制中低速I/O;
③ 例:打印机控制、故障处理。
15、何谓DMA方式?说明它的适用场合。
定义:由DMA控制器控制系统总线,直接依靠硬件实现主存与I/O设备之间的数据直传,传送期间不需要CPU程序干预。
适用场合:高速、批量数据的简单传送。
16、何谓多重中断?如何保证它的实现?
多重中断:CPU在响应处理中断过程中,允许响应处理更高级别的中断请求,这种方式称为多重中断。
实现方法:在中断服务程序的起始部分用一段程序来保存现场、送新屏蔽字以屏蔽同级别和低级别的中断请求、然后开中断,这样CPU就可响应更高级别的中断请求,实现多重中断。
17、试比较中断方式与 DMA 方式的主要异同,并指出它们各自应用在什么性质的场合。
相同点:这两种方式下,主机和I/O设备都是并行工作。
不同点:中断方式在CPU响应了I/O设备的中断请求后,要暂停现行程序的执行,转为I/O设备服务。DMA 方式直接依靠硬件实现主存与I/O设备之间的数据直传,传送期间不需要CPU程序干预,CPU可继续执行原来的程序,CPU效率比中断方式。
DMA 方式适用场合:高速、批量数据的简单传送。
中断方式适用场合:处理复杂随机事件、控制中、低速1/O设备。
18、简述RISC的主要特点?
- 选取使用频度高的一些简单指令和一些很有用但不复杂的指令;
- 指令长度固定,指令格式总类少,寻址方式种类少;
- 只有取数/存数指令访问存储器,其余指令的操作数都在寄存器内完成;
- CPU中含有多个寄存器、采用流水线技术、
- 控制器采用组合逻辑控制、采用优化的编译程序。
19、何为浮点数规格化?为什么要进行浮点数的格式化?
将一个浮点数据转化为规格化形式的过程称为浮点数规格化。浮点数的规格化是为了提高运算精度,使尾数的有效数字尽可能占满已有的位数,同时也使计算机实现浮点运算时有一个统一固定的标准形式。
20、I/O设备有哪些编址方式,各有何特点?
统一编址和独立编址。统一编址是在主存地址中划出一定的范围作为I/O地址,这样通过访存指令即可实现对I/O的访问。但主存的容量相应减少了。独立编址,I/O地址和主存是分开的,I/O地址不占主存空间,但访存需专门的I/O指令。