1、P1計算機系統的組成、計算機硬件組成和軟件的分類軟件分類：系統軟件（操作系統、語言編譯和解釋系統、網絡軟件、數據庫管理系統、系統服務程序）和應用軟件（信息管理軟件、科學計算程序、文字與表格處理軟件、圖像與圖像處理軟件、輔助設計軟件）機器語言、匯編語言、高級語言的特點機器語言：n 1.從形式上表現為由0、1序列組成的指令系統n 2.機器語言不需要經過任何翻譯工作，執行效率高n 3.難記憶，難理解，難開發，難調試，易出錯n 4.不同型號CPU的指令集有較大差異，對應的機器指令也不同， 但同一系列的CPU指令集有向上兼容性，如：Intel80386指令集就包含了8086的指令集匯編語言：n 優點：可

2、讀性較好，便于檢查和修改錯誤n 缺點：n 1. 基本操作簡單，描述問題的能力差，編寫程序工作量大，源程序較長。n 2. 編寫的程序與問題的描述相差甚遠，可讀性仍不好。n 3. 依賴于計算機的硬件結構和指令系統，可移植性差高級語言：n 優點 1. 與計算機的硬件結構和指令系統無關 2. 表達方式比較接近自然語言 3. 描述問題的能力強 4. 可讀性、通用性和可維護性好 5. 與機器的字長、寄存器、內存單元地址等無關n 缺點n 1. 高級語言必須翻譯成機器語言才能執行，由于編譯過程復雜死板，翻譯出來的機器語言冗長，占內存大，速度慢；n 2. 高級語言不能編寫訪問機器硬件資源的系統軟件或設備控制軟件

3、。CISC和RISC的中文含義CISC：精簡指令系統計算機RISC：復雜指令系統計算機原碼定點整數、補碼定點整數的表示范圍四種基本邏輯運算：與、或、非、異或進位計數制之間的的轉換（實數）計算機的存儲系統（出現的原因、結構）n 主-輔存層次，滿足了存儲器的大容量和低成本需求n cache-主存層次，解決了速度與成本之間的矛盾讀寫存儲器時，CPU需要發出的信息有哪些寫：地址數據和控制數據和要寫入的信息讀：地址數據和控制數據主存儲器的分類及各自特點通過存儲器的英文名稱說出中文含義，例如ROM、SRAM、DRAM等RAM：n 可以隨機地按指定地址向存儲單元存入或讀出、或改寫或刪除信息，并且無論向哪個地

4、址進行讀寫操作所需要的時間完全相等的存儲器隨機存儲器n 存放正在運行的程序、數據，存放各種現場輸入輸出的數據、中間運算結果，以及存放與外界交換的信息和作堆棧用。Static RAM：n 靜態隨機存儲器有兩個穩定狀態表示1信息和0信息。n 只要不斷開電源，這種穩定狀態會保持不變，直到寫入新信息Dynamic RAM：n DRAM是靠MOS電路中的電容存儲電荷來表示、維持1信息和0信息。使用時需不斷給電容充電才能使信息保持。n 線路集成度比SRAM高而成本低，是計算機主存RAM的主角ROM：n 在正常工作時只能隨機讀出已存儲的信息而不能寫入新的信息，這種存儲器叫只讀存儲器。Mask ROM：n 由

5、芯片制造商在制造時寫入內容，以后只能讀而不能寫n 基本存儲原理是以元件的有/無來表示該存儲單元的信息（1或0）Programmable ROM：n PROM可由用戶根據自己的需要來確定ROM中的內容，常見的熔絲式PROM是以熔絲的接通和斷開來表示所存的信息為1或0n 剛出廠的產品，其熔絲是全部接通的，使用前，用戶根據需要斷開某些單元的熔絲（寫入）n 是一次性寫入的存儲器，掉電后不會影響它所存儲的內容。 Erasable PROM：n 可以根據用戶要求用紫外線擦去舊有的存儲內容，然后改寫進新的程序，擦除和寫入可以多次進行，且寫入的內容不會因斷電而丟失，能長久保存。n 出廠時內部存放全0或全1，由

6、用戶通過高壓脈沖寫入信息。Electrically EPROM：n 可以用字擦除，也可以將全部內容擦除，重復改寫的次數有限，一般為10萬次。n 具有電擦除功能flash memory：n 20世紀80年代中期研制的一種新型的電可擦除的、非易失性記憶器件。n 用電擦除n 存儲元電路是在EPROM存儲元基礎上制造的n 通常采用USB接口，所以也稱為U盤。存儲器的主要應用：n 存儲器應用SRAMDRAMROMPROMEPROME2PROMFlash MemoryCache計算機主存固定程序，微程序控制存儲器用戶自編程序，用于工業控制機或電器中用戶編寫并可修改程序或產品試制階段試編程序IC卡上存儲信息

7、固態盤，IC卡P2輸入輸出系統的組成主機I/O借口外部設備輸入/輸出接口的功能n 實現主機和外圍設備之間的數據傳送控制。n 實現數據緩沖，以達到主機同外圍設備之間的速度匹配。n 接受主機的命令，提供設備接口的狀態，并按照主機的命令控制設備。數據的存儲格式，給出一個地址，分別說出該地址是字節地址或字地址或雙字地址，對應的存儲內容是什么字節8位，字16位，雙字32位cache的地址映像方式及各自特點3種：直接映像、全相聯映像和組相聯映像直接映像：n 優點：實現簡單，只需利用主存地址按某些字段直接判斷，即可確定所需字塊是否已在cache中。n 缺點：不夠靈活，cache存儲空間得不到充分利用，降低了

8、命中率。全相聯：n 最靈活但成本最高的一種方式。n 允許主存中的每個字塊映像到cache的任何一個字塊位置上，也允許從已被占滿的cache中替換出任何一個舊字塊。n 訪問cache時，需和cache的全部標記進行比較才能判斷出所訪問的主存地址的內容是否已在cache中。n 無法用于cache中。組相聯：n 組間為直接映像，組內為全相聯映像段式、頁式、段頁式虛擬存儲器的虛實地址轉換？指令系統的概念，指令的格式、分類概念：全部機器指令的集合。格式： 指令必須包含的信息： 操作碼：具體說明操作的性質及功能 操作數的地址：CPU通過該地址可以取得所需的操作數 操作結果的存儲地址：把對操作數的處理所產生

9、的結果保存在該地址中，以便再次使用 下一條指令的地址分類：零地址指令、一地址指令、二地址指令、三地址指令、多地址指令微指令的概念n 在微程序控制的計算機中，將由同時發出的控制信號所執行的一組微操作稱為微指令。CPU的性能影響因素（3個） 1.時鐘頻率f 硬件技術和組織 2.每條指令所需的平均時鐘周期數CPI 系統結構組織和指令集 3.指令條數IN 系統結構的指令集和編譯技術計算機CPU中，控制器的控制方式n 同步控制方式n 異步控制方式n 聯合控制方式n 人工控制P3控制存儲器容量的計算運算器的組成、控制器的組成運算器組成： 多功能算術/邏輯運算單元ALU ALU輸入端的多路選擇器(MUX)和

10、鎖存器 程序狀態字寄存器PSR ALU輸出端的移位器(SHIFT) 通用寄存器組GRS控制器組成：n 程序計數器PC指令地址寄存器n 指令寄存器IRn 指令譯碼器或操作碼譯碼器n 脈沖源及啟停線路n 時序控制信號形成部件中斷源的種類v 外中斷v 內中斷v 由Trap指令產生的軟中斷DMA的含義，DMA的工作方式，各自特點含義：v 直接主存訪問方式工作方式（3種）：n CPU暫停方式n 主機響應DMA請求后，讓出存儲總線，直到一組數據傳送完畢后，DMA控制器才把總線控制權還給CPUn CPU周期竊取方式n DMA控制器與主存之間傳送一個數據，占用一個CPU周期，即CPU暫停工作一個周期，然后繼續

11、執行程序。n 直接訪問存儲器工作方式n 如傳送數據時CPU正好不占用存儲總線，則對CPU不產生任何影響。如DMA和CPU同時需要訪問存儲總線，則DMA的優先級高于CPU總線的基本特性、總線帶寬的計算基本特性：共享、分時帶寬的計算：在總線上每秒傳輸的最大字節量，用MB/s表示（M/s*B）單機系統中的單總線、雙總線和三總線結構的構成單總線：雙總線：三總線：總線結構對計算機系統性能的影響n 最大存儲容量n 指令系統n 吞吐量外設端口地址的編址方式1.統一編址2.獨立編址信息的傳送方式1.串行傳送2.并行傳送3.分時傳送常見的輸入輸出設備指令周期、機器周期、時鐘周期的關系指令周期機器周期時鐘周期波特

12、率、比特率的計算P4計算機硬件系統基本組成部件及相互間的關系。（見P1第一題）1.立即尋址，2.直接尋址，3.間接尋址，4.寄存器尋址，5.寄存器間接尋址，6.變址尋址、7.基址尋址、8.相對尋址，要求掌握以上尋址方式中有效地址的計算，能夠根據有效地址找到操作數，以上尋址方式的特點CPU的功能和CPU的組成功能： (1)指令控制 (2)操作控制 (3)時間控制 (4)數據加工組成：n 1. 運算器n 2. 控制器n 3. cache(指令cache和數據cache)CPU內控制器的組成和控制器的功能組成：n （1）程序計數器PC指令地址寄存器n （2）指令寄存器IRn （3）指令譯碼器或操作碼

13、譯碼器n （4）脈沖源及啟停線路n （5）時序控制信號形成部件功能：n (1)取指令n (2)分析指令（解釋指令、指令譯碼）n (3)執行指令n (4)控制程序和數據的輸入與結果輸出n (5)對異常情況和某些請求的處理指令的執行過程，如MOV r0, r1和ADD r9, r0 的執行過程（取指令和執行指令）1.從存儲器取指令，送入IR2.計算數據地址，得到有效地址送AR3.到存儲器取數4.進行加法運算，結果送寄存器，設置狀態位輸入/輸出控制方式（5種），各自的特點n 程序直接控制方式n 控制方式簡單n 程序中斷傳送方式n 一定程度上實現了CPU和外圍設備的并行工作n 直接存儲器存取方式n 主

14、存被并行工作的CPU和I/O子系統共享n I/O通道控制方式n I/O通道具有自己的指令系統，并能實現指令所控制的操作，具備處理機的功能n 外圍處理機方式n 結構更接近于一般處理機，甚至就是一般小型通用計算機或微機。典型接口的功能（1）控制（2）緩沖（3）狀態（4）轉換（5）整理（6）程序中斷P5中斷的執行過程中斷請求中斷響應中斷處理返回DMA與中斷相比，各自的特點是什么？n 中斷方式是通過程序切換進行，CPU要停止執行現行程序轉去執行中斷服務程序，在這一段時間內，CPU只為外設服務。DMA控制是硬件切換，CPU不直接干預數據交換過程，只是在開始和結束時借用一點CPU時間，大大提高了CPU的利

15、用率，系統的并行性較高。n 對中斷的響應只能在一條指令執行完成時進行，而對DMA的響應可以在指令周期的任何一個機器周期結束時進行。n 中斷具有對異常事件的處理能力，而DMA模式主要用于需要大批量數據傳送的系統中。 集中式總線仲裁有哪幾種方式？各種方式的特點1.鏈式查詢方式n 主要特征是將總線允許信號BG串行地從一個部件（I/O接口）送到下一個部件，若BG到達的部件無總線請求，則繼續下傳，直到到達有總線請求的部件為止。2.計時器定時查詢方式n 計數可以從“0”開始，各設備的優先次序與鏈式查詢方式相同n 計數可以從終止點開始，各設備使用總線的優先級相同，優先次序可方便改變，對電路故障不如鏈式查詢方式敏感3.獨立請求方式n 響應時間快n 對優先次序的控制相當靈活n 當代總線標準普遍采用獨立請求方式易失性存儲器有哪些？非易失性存儲器有哪些？各自的特點（上圖）基于所給正數或負數，求其原碼、反碼、補碼。由機器碼能求真值補碼加減法的溢出判別P6根據給定多項式，求CRC碼cache命中率和平