计算机组成原理学习目标：

学习重点

大作业

1.冯诺依曼计算机工作方式的基本特点：

按地址访问并顺序执行指令

本题考查冯·诺依曼机工作方式的基本特点，冯.诺依曼计算机采用二进制形式表示数据和指令，按地址访问并顺序执行指令：在存储程序的计算机中，数据和指令都是以二进制形式存储在存储器中的。从存储器存储的内容来看两者并无区别．都是由0和1组成的代码序列，只是各自约定的含义不同而已。为了控制指令序列的执行顺序，设置一个程序(指令)计数器PC(Program Counter)，让它存放当前指令所在的存储单元的地址。如果程序现在是顺序执行的，每取出一条指令后PC内容加l，指示下一条指令该从何处取得。如果程序将转移到某处，就将转移的目标地址送入PC，以便按新地址读取后继指令。

2.完整的计算机系统应该包括

配套的硬件设施和软件系统

3.人机交互

高级语言->编译程序->机器语言

4.存储单元是指：存储一个或若干个字的基本单位

存放一个存储字的所有存储元集合

5.存储字是指：

存放在一个存储单元中的二进制代码组合

6.把电路中所有元器件如晶体管、电阻、二极管都集成在一个芯片上的元器件称为：集成电路

集成电路：Integrated Circuit

7.通常计算机的更新换代以xx为基准

电子器件

8.现代计算机大多采用集成电路，在集成电路生产中采用的基本材料多数为单晶硅

9.目前大部分的微处理器使用的半导体工艺称为CMOS

CMOS工艺在PMOS和NMOS发展起来，C即互补，将N和P同时制作在同一个硅衬底上。

10.在CPU中至少要有：

数据地址寄存器、缓冲寄存器、指令寄存器、程序计数器（提供指令在内存中的地址）、通用寄存器和状态寄存器

11.某同步数据总线的时钟频率为66MHZ，采用数据线与地址线的复用方式，其中数据线/地址线有32根，每个时钟周期传送两次数据（上升沿和下降沿个传输一次数据）。则该总线的最大数据传输率（总线带宽）

首先求一个时钟周期=1/66MHz
每个时钟周期传输两次数据
则一次传输周期为=1/132MHz
32根线对应宽度为32位，即4B（字节）
所以总线的数据传输率为 =4B * 132M=528MB

12.在一次总线事务中，主设备只需给出一个首地址，从设备就能从首地址开始的连续多个单元中读取或者写入数据。这种总线事务方式称为

突发传输或猝发式传输

突发传输
在一个总线周期中，可以传输多个存储地址连续的数据，即一次传输一个地址和一批地址连续的数据

并行传输
在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输

串行传输
数据的二进制代码在一条物理信道上以位为单位按时间顺序逐位传输的方式。

串行，并行比较
并行传输并不一定比串行传输快，当时钟频率越来越高，并行总线之间的相互干扰会越来越严重，当时钟频率提高到一定程度，传输数据将无法恢复。而串行总线因导线少，线间干扰容易控制，可以通过提高时钟频率来提高传输速率。

同步传输
传输过程由统一的时钟控制，每个间隔构成一个总线周期，一个周期内发送方和接收方可以进行一次数据传输。

异步传输
没有统一的时钟和固定的时间间隔完全依靠传送双方相互制约的“握手”信号来实现定时控制。
需要设置主从设备，主设备发送“请求”信号，从设备接收后发送“回答”信号。

异步信号三种类型
1.不互锁方式
主设备发出“请求”后不等收到“回答”信号后撤销，而是等待一段时间后自动撤销“请求”信号。
从设备发出“回答”后，等待一段时间后自动撤销“回答”信号。
2.半互锁方式
主设备相对于不互锁方式而言，需要等接收到“回答”信号后才撤销“请求”信号。
其他不变。
3.全互锁方式
从设备相对于半互锁方式，需要在获知主设备“请求”信号已撤销后，再撤销“回答”信号。

13.系统总线用来连接：

CPU、主存、外设

正确答案：C 系统总线用于连接计算机中各个功能部件(如CPU、主存和I／O设备)。

14.系统总线中地址线的功能是：

指定主存和IO设备接口电路的地址

地址总线上的代码用来指明CPU欲访问的存储单元或I／O端口的地址。

15.关于总线的叙述：

并行总线传输不一定比串行总线传输块
采用信号线复用可以减少信号线的数量
采用突发式传送可以提高总线传输率
采用分离式通信方式可以提高总线利用率

填空题：

1.计算机将存储、算术逻辑运算、控制三部分合称主机，再加上输出设备、输入设备就组成了计算机硬件系统

2.计算机硬件的主要技术指标：

机器字长（位）、存储容量、运算速度

3.系统程序和应用程序

系统程序：用来对整个计算机系统进行调度、管理、监视及服务的各种软件;
应用程序：用户在各自的系统中开发和应用的各种程序

4.计算机按照其工艺和器件的特点，大致经历了五代变化：

正确答案：A．1946 B．电子管 C．1958 D．晶体管 E．1965 F．中小规模集成电路 G．1971 H．大规模和超大规模集成电路

5.一个总线的传输周期包括：
申请分配阶段
寻址阶段
传数阶段
结束阶段

叙述题：
1.什么是计算机系统？说明计算机系统的层次结构：

正确答案：计算机系统包括硬件和软件。从计算机系统的层次结构来看它通常可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：第一级微程序机器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由各种高级语言编译程序支持和执行。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。

2.如何理解计算机组成和计算机体系结构

正确答案：计算机体系结构是指能够被程序员所见到的计算机系统的属性即概念性的结构与功能特性。通常是指用机器语言编程的程序员(也包括汇编语言程序设计者和汇编程序设计者)所看到的传统机器的属性包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I／O机理等大都属于抽象的属性。计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性它包含了许多对程序员来说是透明的(即程序员不知道的)硬件细节。例如一台机器是否具备乘法指令是一个结构问题而实现乘法指令采用什么方式是一个组成问题。

为什么要设置总线判优控制

(1)如多个主设备同时要使用总线时,就由总线控制器的判优、仲裁逻辑按一定的优先级顺序,确定那个主设备能使用总线,只有获得总线使用权的主设备才能开始传送数据。

(2)常见的集中式总线控制有几种
常见的集中式总线控制有三种
① 链式查询:其特点是只需很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制,并且很容易扩充设备,但对电路故障很敏感。
② 计数器定时查询:其特点是,计数可以从“0”开始,此时设备的优先次序是固定的,计数也可以从终止点开始,既是一种循环方式,此时设备使用总线的优先级相等,计数器的初始值还可以由程序设置,故优先次序可以改变。此外,对电路故障不如链式查询方式敏感,但增加了主控线数,控制也较复杂。
③ 独立请求方式:其特点是:响应速度快,优先次序控制灵活(通过程序改变),但控制线数量多,总线控制更复杂。

（3）哪种请求方式响应时间最快，哪种方式对电路故障最敏感
独立请求方式响应时间最快,链式查询对电路故障最敏感。

4.试比较同步通信和异步通信：

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。

主机框图如教材P13图1.11所示。
(1)STA M指令:
取指令：
PC->MAR
MAR->M
M->MDR
MDR->IR
分析指令:
OP(IR)->CU
执行指令：
Ad(IR)->MAR
MAR->M
ACC->MDR
MDR->M
WR

(2)ADD M指令：
取指令:
PC->MAR
MAR->M
M->MDR
MDR->IR
解析指令：
OP(IR)->CU
执行指令:
Ad(IR)->MAR
MAR->M
M->MDR
MDR->X
ADD,
ALU->ACC
ACC->MDR
WR

其中M主存储器，WR接受窗口

假设主存容量256M*32位,在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下,ACC、X、IR、MDR寄存器均为32位,PC和MAR寄存器均为28位。

256M为2的28次方，所以地址线为28
32位，所以MDR和其他的相同的都位32位

6.比特率有效传输每秒传输
波特率总传输每秒传输

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