計算機組成原理期末背作業


3.4為什么要設置總線判優控制?常見的集中式總線控制有幾種,各有何特點特點,哪種方式相應時間最快,哪種方式對電路故障最敏感?

當多個主設備需要使用總線時,要通過總線判優控制確定哪個主設備能使用總線。
總線控制有:鏈式查詢,計時器定時查詢,獨立請求方式。

鏈式查詢連線簡單,易擴展,對電路故障最敏感;
計時器定時查詢設置較靈活,對電路故障不敏感;
獨立請求方式布線復雜,硬件器件用量大,成本較高;

3.6試比較同步通信和異步通信

同步通信:
1由統一時鍾控制的通信;
2控制方式簡單,靈活性差;
3當系統中各部件工作速度差異較大時,總線工作效率明顯降低,適用於速度差異不大的場合。

異步通信:
1不由統一時鍾控制的通信;
2控制方式較同步通信復雜,靈活性高;
3當系統中各部件工作速度差異較大時,有利於提升總線工作效率

3.8為什么說半同步通信同時保留了同步通信和異步通信的特點?

既可以由統一的時鍾控制,又允許傳輸速度不一致

3.9分離式通信有何特點?主要用於什么系統?

1各模塊預占用總線使用權都必須申請
2在得到總線使用權后,主模塊在限定的時間內向對方傳輸信息,采用同步方式傳輸,不再等待對方的回答信號。
3各模塊准備數據的過程中都不占用總線,使總線可接受其他模塊的請求。
主要用於大型計算機系統

4.3存儲器的層次結構主要體現在哪些地方?為什么要分這些層次,計算機如何管理這些層次?

1、主要體現在緩存——主存和主存——輔存這兩個存儲層次上。

2、分層原因:
a、緩存——主存這一層次主要解決cpu與主存速度不匹配的問題;
b、主存——輔存主要解決存儲容量的問題;
c、從cpu的角度來看,分層解決了速度、容量、成本之間的矛盾。

3、管理方式:由硬件和操作系統共同管理。

4.5說明存取周期和存儲時間的區別

存取時間是指啟動一次存儲器操作(W/R)到搞成該操作所需的全部時間。
存取周期是指存儲器進行兩次獨立存儲器操作所需的最小時間間隔。
通常存取周期大於存取時間。

4.9什么叫刷新?為什么要刷新?說明刷新有幾種方法?

刷新:先將原信息讀出,再由刷新放大器形成原信息並重新寫入的再生過程。

原因:由於存儲單元被訪問是隨機的,有可能某些存儲單元長期得不到訪問,不進行存儲器操作,其存儲單元內的原信息將慢慢消失。
為此,必須在刷新周期內,用專用的刷新電路來完成對基本單元電路的逐行刷新,以保證動態RAM的信息不丟失。

有集中刷新、分散刷新、異步刷新
集中刷新:在一個規定的刷新周期內,對全部存儲單元集中一段時間逐行刷新,此時停止讀寫操作;
分散刷新:對每行存儲單元的刷新分散到每個存取周期內完成;
異步刷新:是集中刷新和分散刷新的結合,既可以縮短“死時間”,又充分利用最大刷新間隔為2ms的特點。

4.33簡要說明提高訪存速度可采取的措施

1采用高速器件。即采用存儲周期短的芯片,可提高訪存速度。

2采用Cache。CPU最近要使用的信息先調入Cache,而Cache的速度比主存快得多,這樣CPU每次只需從Cache中讀寫信息,從而縮短訪存時間,提高訪存速度。

3調整主存結構。如采用單體多字或采用多體結構存儲器。

5.3、IO設備與主機交換信息時,共有幾種查詢方式?簡述它們的特點?

總共5種:
程序查詢方式、程序中斷方式、DMA方式、IO通道方式、IO處理機方式。

1、程序查詢方式:是由CPU通過程序不斷查詢IO設備是否是否做好准備,從而控制IO設備與主機交換信息。這種方式使CPU和IO設備處於串行工作的狀態,cpu工作效率不高。

2、中斷查詢方式:啟動不查詢,當IO設備准備就緒后向CPU發出中斷請求,才予以響應,與串行工作相比的程序查詢方式相比,CPU的資源得到了充分的利用,CPU工作效率大大提高。

3、DMA方式:IO設備能直接與主存交換信息而不占用cpu,在DMA竊取存取周期時,cpu尚能進行內部操作,與其他兩種方式相比,進一步提升了CPU工作效率。

5.10、什么是IO接口,它與端口有何區別?為什么要設置IO接口?IO接口如何分類?

端口是指接口電路中的一些寄存器,若干個端口加上控制邏輯后才能組成接口。

IO接口通常是指主機與IO設備間設置的一個硬件電路及相應的軟件控制。

原因:每一台IO設備都是通過IO接口掛到系統總線上的,並且具有:選址
傳送命令、傳送數據、反映IO設備工作情況的功能。

1、按數據傳輸方式,可分為串行和並行;
2、按功能選擇的的靈活性,可分為可編程和不可編程;
3、按照通用性,可分為通用和專用接口;
4、按照數據傳送的控制方式,可分為程序型和DMA接口。

5.11、簡述IO接口的功能和基本組成

功能:選址、傳送數據、傳送命令、反映IO設備工作情況。

組成:設備選擇電路、設備狀態標記觸發器、命令寄存器、命令譯碼器、數據緩存寄存器

5.35、試從5個方面比較程序中斷查詢和DMA方式的區別

1、程序中斷靠程序傳送,DMA靠硬件傳送;
2、從CPU響應時間來看:程序中斷是在一條指令執行結束時響應,DMA方式可以在指令周期內中任一存取周期結束時相應;
3、程序中斷方式具有處理異常的能力,DMA方式沒有這種能力;
4、程序中斷方式需要中斷現行程序,需要保護現場;DMA方式不會中斷現行程序,故無需保護現場;
5、DMA方式優先級更高。

7.1、什么是機器指令?什么是指令系統?為什么說指令系統與機器的主要功能以及與硬件結構之間存在密切關系?

機器指令:cpu能直接識別並執行的指令,通常由操作碼和地址碼兩部分組成。
指令系統:計算機中所有能執行的指令集合,描述了計算機內的控制信息和“邏輯判斷”的能力。
指令系統是硬件和軟件的接口部分,是所有機器指令的合集。

7.21、比較RISC和CISC的異同之處

1、RISC比CISC更能提高計算機的運算速度;
2、RISC更便於設計,可降低成本,提高可靠性;
3、RISC能有效支持高級語言程序;
4、CISC指令系統比較豐富,有專用指令完成特定的功能,因此處理特殊任務時效率較高。

8.1、cpu有哪些功能?畫出其結構框圖並簡要說明每個部件的作用

指令控制、數據控制、時間控制、數據加工、處理中斷等功能。
指令控制:控制程序的順序執行。
操作控制:產生完成每條指令所需要的命令
時間控制:對各種操作加以時間上的控制
數據加工:對數據進行算術運算和邏輯運算

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指令控制、操作控制、時間控制由CU(控制單元)完成;算術運算和邏輯運算由ALU完成,中斷由中斷系統完成,寄存器存放當前的指令。

8.3、畫出指令周期的流程圖,分別說明圖中每個子周期的作用。

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取址周期:完成取指令和分析指令操作;
間址周期:去操作數有效地址
執行周期:完成指令操作
中斷周期:響應中斷時,由中斷隱指令保護程序斷點

8.15、什么是中斷?設計中斷系統需考慮哪些主要問題?

中斷:在cpu執行的過程中,由於內部或外部的某個突發事件,使cpu暫停執行當前任務,轉去執行引起暫停事件的程序,執行完畢后返回執行之前暫停的任務

需考慮的問題:
1、各中斷源如何向cpu提出中斷請求;
2、當對個中斷源同時提出中斷請求時,中斷系統如何確定優先響應哪個中斷源的請求;
3、CPU在什么條件、什么時候、以什么方式來響應中斷;
4、CPU響應中斷后如何保護現場;
5、CPU響應中斷后,如何停止原程序的執行而轉入中斷服務程序的入口地址;
6、中斷處理結束后,CPU如何恢復現場,如何返回到原程序的間斷處;
7、在中斷處理過程中又出現了新的中斷請求,CPU該如何處理。


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