計算機(jī)組成原理簡答題

• 影響流水線性能的因素主要有哪幾種?請簡要加以說明
  • 結(jié)構(gòu)相關(guān)：是當(dāng)多條指令進(jìn)入流水線后,硬件資源滿足不了指令重疊執(zhí)行要求時產(chǎn)生
  • 數(shù)據(jù)相關(guān)：是指令在流水線中重疊執(zhí)行時,當(dāng)后繼指令需要用到前面指令的執(zhí)行結(jié)果時發(fā)生的
  • 控制相關(guān):是當(dāng)流水線遇到分支指令和其它改變PC值的指令時引起的
• 常見的刷新方式有哪三種,試分析它們之間的差別
  • 集中刷新：是在規(guī)定的一個刷新周期內(nèi),對全部存儲單元集中一段時間逐行進(jìn)行刷新,此刻必須停止讀/寫操作
  • 分散刷新：是指對每行存儲單元的刷新分散到每個存儲周期內(nèi)完成
  • 異步刷新：異步刷新是前兩種方式的結(jié)合,它即可縮短“死時間”,又充分利用最大刷新間隔2ms的特點(diǎn)
• 試說明單譯碼方式(線選法)和雙譯碼方式(重合法)的區(qū)別
  • 線選法：適用于地址線較少的芯片。其特點(diǎn)是地址信號只須經(jīng)過一個方向的譯碼器就可以選中某一存儲單元的所有位
  • 重合法：適用于地址線較多的芯片。其特點(diǎn)是地址線分為兩組,分別經(jīng) 行地址譯碼器和列地址譯碼器,通過兩者“與”選中存儲單元才能進(jìn)行讀/寫
• 說明計算機(jī)九大尋址方式及有效地址EA計算方法
  • 立即尋址：無需尋址
  • 相對尋址：EA=(PC)+A
  • 寄存器間接尋址：EA=(R)
  • 隱含尋址：無需尋址
  • 基址尋址：EA=(BR)+A
  • 直接尋址：EA=A
  • 變址尋址：EA=(ⅨX)+A
  • 間接尋址：EA=(A)
  • 寄存器尋址：EA=R
• 按傳輸信息的不同,系統(tǒng)總線可以分為哪幾類?并加以簡單描述
  • 數(shù)據(jù)總線：用來傳輸各種功能部件之間的數(shù)據(jù)信息,它是雙向傳輸總線,其位數(shù)與機(jī)器字長、存儲字長有關(guān),一般是8位,16位或32位
  • 地址總線：主要用來指出數(shù)據(jù)總線上的源數(shù)據(jù)或目的數(shù)據(jù)在主存單元的地址或0設(shè)備的地址
  • 控制總線：用來發(fā)送各種控制信號的傳輸線,通常對任意控制線而言,它的傳輸是單向的
• 分別說明一下名詞MAR,MDR,CU,R,PC的中文名稱及該器件的主要功能
  • MAR：存儲器地址寄存器,用來存放欲訪問的存儲單元的地址,其位數(shù)對應(yīng)存儲單元的個數(shù)
  • MDR：存儲器數(shù)據(jù)寄存器,用來存放從存儲體某單元取出的代碼或者準(zhǔn)備往某存儲單元存入的代碼,其位數(shù)與存儲字長相等
  • Cu：控制單元,用來分析當(dāng)前指令所需完成的操作,并發(fā)出各種微操作命令序列,用以控制所有被控對象
  • R：指令寄存器,用來存放當(dāng)前指令,R的內(nèi)容來自MDR
  • Pc：程序及計數(shù)器,用來存放當(dāng)前欲執(zhí)行指的地址,它與存的MAR之間有一條直接通路且具有自動加1的功能,即可自動形成下一條指令的地址
• 試說明寫回法和寫直達(dá)法的區(qū)別
  • 寫回法：寫操作時只把數(shù)據(jù)寫入Cache而不寫入主存，伹當(dāng)Cache數(shù)據(jù)被替換出去時才寫回主存
  • 寫直達(dá)法：寫操作時數(shù)據(jù)既寫入Cache又寫入主存。它能隨時保證主存和cache的數(shù)據(jù)始終一致，但增加了訪存次數(shù)
• 計算機(jī)的五大基本組成是什么
  • 運(yùn)算器：用來完成算數(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算的中間結(jié)果暫存在運(yùn)算器里
  • 存儲器：用來存放數(shù)據(jù)和程序
  • 控制器：用來控制、指揮程序和數(shù)據(jù)的輸入、運(yùn)行以及處理運(yùn)算的結(jié)果
  • 輸入設(shè)備：用來將人們熟悉的信息形式轉(zhuǎn)換為機(jī)器能識別的信息形式，常見的有鍵盤，鼠標(biāo)等
  • 輸出設(shè)備：可將機(jī)器運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為人們熟悉的信息形式，如打印機(jī)輸出等
• 試說明漢明碼的校驗(yàn)原理(即如何生成漢明碼，以及漢明碼檢驗(yàn)原理)，默認(rèn)偶校驗(yàn)
  • 漢明碼生成步驟
    • 確定校驗(yàn)位的位數(shù)
    • 確定檢驗(yàn)位的位置
    • 分組
    • 生成校驗(yàn)位的值
    • 得出結(jié)論
  • 檢驗(yàn)原理：將己知的漢明碼按照前三步正常進(jìn)行，到第四步時，用H接受P和D
    —起異或，然后把H倒序排列，若都為0,即無錯。否則，該序列對應(yīng)的二進(jìn)制位置出錯
• 試說明循環(huán)冗余校驗(yàn)碼的校驗(yàn)原理
  • 循環(huán)冗余校驗(yàn)碼步驟
    • 確定檢驗(yàn)為位數(shù)r
    • 寫出信息多項(xiàng)式M(x)
    • 將信息多項(xiàng)式左移r位，得到M(x)*x^2
    • 用M(x)*x^2除以生成多項(xiàng)式G(x),得到r位校驗(yàn)位
    • M(x)*x^2+R(x)得到 CRC 碼
  • 檢驗(yàn)原理：根據(jù)余數(shù)判出錯位，取反糾錯
• 試說明，具有Cache-主存結(jié)構(gòu)的計算機(jī)，CPU在訪問存儲器時如工作流程
  • CPU欲讀取主存某字時，有兩種可能：一種是所需要的字已經(jīng)在緩存中，即可直接訪問Cache；另一種是所需的字不在Cache內(nèi)，此時需將該字所在的主存整個字塊一次調(diào)入Cache中(Cache與主存之間是字塊傳送)。當(dāng)Cache未滿時，主存塊可調(diào)入緩存塊，稱該主存塊與緩存塊建立了聯(lián)系。當(dāng)Cache己滿時，無法接受來自主存塊的信息，就由Cache內(nèi)的替換機(jī)構(gòu)按—定的算法從Cache內(nèi)移除哪塊返回主存，并把新的主存塊調(diào)入Cache
• 說明Cache-主存的地址映象有哪三種方式，說明他們的基本映象原理
  • 直接映射：將主存空間按Cache的尺寸分區(qū)，每區(qū)內(nèi)相同的塊號映像到Cache中相同的塊位置
  • 全相聯(lián)映射：主存中的每一個字塊可映射到Cache任何一個字塊位置上，當(dāng)訪問一個塊中的數(shù)據(jù)時，塊地址要與Cache塊表中的所有地址標(biāo)記進(jìn)行比較已確定是否命中
  • 組相聯(lián)映射：是直接映射和全相聯(lián)映射的一種折衷方案。該方法將存儲空間分為若干組，各組之間是直接映射，而組內(nèi)各塊之間則是全相聯(lián)映射
• 試說明指令周期、機(jī)器周期、時鐘周期之間的關(guān)系
  • 一個指令周期包含若干個機(jī)器周期，一個機(jī)器周期又包含若干個時鐘周期（節(jié)拍），每個指令周期內(nèi)的機(jī)器周期數(shù)可以不等，每個機(jī)器周期內(nèi)的節(jié)拍數(shù)也可以不等
• 試說明微程序控制器的基本工作原理（即CPU執(zhí)行指令時的操作過程）
  • 取指階段：取指周期微程序地址的第一條微指令，然后按順序控制字段形成下一條微指令地址
  • 執(zhí)行階段：當(dāng)取指進(jìn)入指令寄存器通過微地址會形成微程序的首地址，然后逐條從控制存儲器中讀出微指令，再執(zhí)行此指令
• 說明補(bǔ)碼定點(diǎn)加減運(yùn)算，判斷溢出的兩種方法
  • 一位符號位判斷溢出：參加操作的兩個數(shù)（減法時即為被減數(shù)和“求補(bǔ)”以后的減數(shù)）符號相同，其結(jié)果的符號與原操作數(shù)的符號不同，即為溢出
  • 兩位符號位判溢出：使用雙符號位參加計算，如果結(jié)果雙符號位相間，則未溢出；如果雙符號位不同，則溢出。最高符號位表其真正的符號