1数字计算机与模拟计算机最大的不同之处是什么

1数字计算机与模拟计算机最大的不同之处是什么 一、简答题 1(数字计算机与模拟计算机最大的不同之处是什么? 2(计算机中运算器的功能单元包括哪些? 3(为什么说计算机系统的基础和核心是硬件? 4(运算器中的运算数据通常以什么为单位? 5(查找存储器中数据用的惟一标志是什么? 6(计算机各功能单元通过什么相互连接? 7(控制器根据什么进行控制操作? 8(计算机的存储器地址是指? 9(主存储器单元通常由什么构成? 10(外围设备通常指计算机中什么样的设备? 11(什么是指令流?什么是数据流?— 12(主机由哪几部分组成? 13(计算机中的总线按功能可分成哪几类? 14(计算机中的总线按个数可分成哪几类? 15(冯?诺依曼型体系结构计算机的特点是什么? 16(运算器完成哪两类运算? 17(计算机内存和外存的主要区别是什么? 18(计算机的一个字节是多少位?一个字呢? 19(计算机的字长反映了计算机的什么能力? 20(如何从存储器中找出指定的数据? 21(计算机软件由什么构成?通常可分成哪两类? 22(计算机操作系统有哪些类型? 23(计算机各部件之间的信息流分成哪两类? 24(计算机的基本组成部件有哪些? 25(CPU由哪些部件组成, 26(计算机中各组成部件通过什么相互连接? 27(一个能存储M个字的存储器，其地址通常如何编制? 28(存储器的访问以什么开始，并以什么结束? 29(存储器分哪两大类? 30(什么是顺序访问存储器?什么是随机访问存储器? 31(试比较存储器读、写操作的异同点? 32(存储器中存储的数据和程序是怎样区分的? 33(计算机中为什么采用二进制的表示形式? 34(计算机的层次结构是指什么? 35(什么是虚拟机? 36(什么是计算机的兼容性? 37(操作系统的主要功能有哪些? 38(操作系统为系统操作和应用程序 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 提供的软件界面又称什么? 39;计算机语言通常可以分成哪几类? 40(什么是机器语言? 41(，什么是汇编语言? 42(什么是高级语言? 43(什么是应用语言? 44(什么是汇编程序? 45(什么是可移植性? 46(什么是源程序? 47(什么是虚拟机的机器语言? 48(什么是计算机的透明性? 49(什么是目标程序? 50(试分析编译和解释的区别? 51(什么是编译程序?什么是解释程序? 52(什么是计算机软硬件的等价性? 53(试分析计算机软硬件的等价性? 以上简答题参考答案 1(数字计算机具有逻辑运算能力。 2(ALU 寄存器 移位器 3(所有功能最终要由硬件完成。 4(字(word) 5(地址 6(总线 7(计算机的指令 8(存储器的顺序编号，用于指明指令或数据在存储器中的存储位置。 9(半导体存储器 10(通过输入输出接口与主机相连接的设备。 11(从存储器中不断流向控制器的指令序列称做指令流，在存储器和CPU之间不断来回传 送的数据序列称做数据流。 12(主机由CPU+主存储器十总线+输入输出接口组成。 13(数据总线、地址总线、控制总线 14(单总线和多总线 15(采用二进制形式表示数据和指令，存储程序并按,顷序执行。整个系统以运算器为中心， 控制器集中控制整个系统，存储器线性编址，按地址访问其单元，存储器用以存放指令和数 据。 16(算术运算、逻辑运算 17(为解决存储容量和处理速度、成本的矛盾，计算机的存储器分成内存储器和外存储器。 内存储器处理速度快，但成本高，因此难以做到很大容量;外存储器成本低、容量大，但处 理速度慢。通过内存和外存的结合解决成本、容量、速度之间的矛盾。 18(一个字节是8位，一个字则根据计算机设计的不同而有很大的差别，可能是8、16、32、 64位等。 ? 19(并行计算能力 20(通过存储器的地址 21(程序和数据，系统软件和应用软件 22(批处理、分时、实时、网络 23(指令流、数据流 24(运算器、控制器、存储器、输入输出设备 25(运算器和控制器 26(总线 27(采用0,M—1的数。 28(从地址的输送开始，以数据的输送为结束。 29(内存、外存 30(顺序访问存储器通常对一批数据的读写是从第一个数据开始按顺序进行读写，对其中的数据进行读写时访问时间与数据在存储器中的存储位置无关;随机存储器可以以几乎相同的时间访问存储器中任意位置的数据。 31(读出后存储器中存储的原数据不变，写入后原存储数据被新数据覆盖掉，读写操作均是以传送地址开始，以传送数据结束。 32(存储器中存放的数据和程序(指令)，都是以二进制的形式存放，当程序运行时由控制器控制在取指令时将从存储器中读出的信息作为指令处理，在取数据时把从存储器中读出的信息作为数据处理。 33(计算机中采用二进制的表示形式，主要因为是由电子元件及线路来产生和处理的信号具有简单、可靠、容易实现的特点。 34(硬件是基础和核心，系统软件管理系统资源和提供操作界面，应用软件向用户提供各种应用功能。 35(在实际计算机硬件机器外的所有计算机层次都可称为虚拟机，他们通过软件提供计算机的各种外部特性。 36(当一个计算机系统上的软件可以直接在另一个计算机系统上运行，且得到相同的结果时，称这两个计算机系统是兼容的。 37(命令处理、存储管理、设备管理、提供操作界面、提供公共子程序。 38(软件平台 39(机器语言、汇编语言、高级语言、应用语言 40(能够被计算机硬件直接识别和执行的语言，通常由二进制代码构成。 41(用文字方式(助记符)表示的、与机器语言中的指令相对应的一种程序设计语言。 42(与计算机结构无关的程序设计语言，容易学习和掌握。 43(更加接近人类语言，应用计算机完成某些特定任务时的一种程序设计语言。 44(将汇编语言编制的程序转换成机器语言程序的翻译程序。 45(将一种计算机上的程序几乎不加修改地转移到另一种计算机上运行的能力。 46(用除机器语言外的各种程序设计语言编写的程序。 47(除机器语言外的各类计算机程序设计语言，其层次越高，表达能力越强。 48(程序设计员不需要了解虚拟机的下层特性，程序设计人员看不到也无需了解，这种在某个角度看不到的特性称为该特性在此角度下是透明的。 49。由高级语言编写的源程序通过编译或解释后转换成的机器语言程序。 50。将高级语言源程序通过编译程序的处理转换成机器语言程序的过程称做编译，编译是转换完成后才执行。解释则对源程序逐个语句进行解释并立即执行。 51(完成编译过程的程序称做编译程序;完成解释过程的程序称做解释程序。 52(计算机系统中许多功能既可以用硬件实现，也可以由软件完成，它们的实现在逻辑上是等效的，这种逻辑上的等效能力称做等价性。 53(计算机中的功能用硬件实现，则速度快、成本高、灵活性差;用软件实现则速度慢、成本低、灵活性强。软硬件之间需要对性能、成本、内存储器容量、可扩展性、可更改性等进行仔细分析后确定。随着硬件技术的不断进步，越来越多的功能通过硬件实现. 二、简答题 1(定点数中小数点的位置在哪里? 2(比较原码表示数据和补码表示数据的优缺点。 3(“0”在四种带符号数编码方式中分别是什么? 4(试比较定点带符号数在计算机内的四种表示方法。 5(移码表示法的主要用途是什么?为什么? 6(计算机怎样判别存储的文字信息是ASC?码还是汉字编码? 7(比较区位码和拼音码的优缺点。 8(比较算术右移和逻辑右移的主要区别。 9(简述定点运算时采用变形补码 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 溢出的方法。 10(简述定点运算时采用单符号位检测溢出的方法。 11(浮点加减运算时，为什么要进行对阶?说明对阶的方法和理由。 12(简述浮点运算中溢出的处理方法。 13(试述浮点数规格化的目的和方法。 14(在浮点表示法中，什么是上溢和下溢? 15(比较截去舍人法、冯?诺依曼舍人法和0舍1人法的优缺点。 16(什么是纠错码?常用的纠错码有哪几种? 17(在检错码中，奇偶校验法能否定位发生错误的信息位?是否具有纠错功能? 18(简述CRC码的纠错原理。 19(试述先行进位解决的问题及基本思想。 20。简述十进制加法器的工作原理。 21(简述运算器的功能。 22(说明定点运算器的组成及各部分的作用。 23(说明浮点运算器的组成及各部分的作用。 24(分别说明运算器的条件寄存器中有哪些标志状态位及其作用。 25.简述多功能ALU的组成和功能。 以上简答题参考答案 1(答:对于定点小数XOXlx:„x。，小数点在最高位x。的后面。 对于定点整数XOXlx2„x。，小数点在最低位xn的后面。 2(答:原码直观，便于乘除，“0”有两个编码表示。补码便于加减，“0”有一个编码 表示。 3(答:原码: +0:000„00; —0:100„00 反码: +0:000„00; —0:111((?11 补码:0:000„00 移码:0:100„00 4(答:带符号数在计算机内的表示方法有原码、反码、补码、移码。 原码表示方法简单易懂，乘除运算规则简单，但加、减运算的实现较复杂。 补码的特点是进行加减法运算规则简单，正负数的处理方法一致。 反码通常用来计算补码，由于其运算不方便，在计算机中没有得到实际应用。 移码由于保持了数据原有的大小顺序，便于进行比较操作，常用于表示浮点数中的阶码，方便浮点运算的操作。 5(答:移码主要用于进行数值大小的比较。因为移码表示保持了实际数值的大小顺序。 6(答:ASCII码采用一个字节表示一个字符，每个字节的最高位为0，其余7位分别表示128个不同的字符;汉字的编码一般采用两个字节表示一个汉字，每个字节的最高位为1，用于与ASCII码区别。因此，如果文字信息的最高位是0，则表示它是ASCII码;如果为1，则表示它是汉字编码。 7(答:区位码无重码，但不易记忆。拼音码好学易记，但有大量重码。 8(答:算术右移时左端最高位保持不变，因此移动过程中保持符号位不变，可实现带符号数的右移。 逻辑右移时左端最高位填0，可实现无符号数的右移。 9(答:变形补码又称双符号位补码。在进行定点加法运算时，变形补码采用两位二进制位表示符号，即正数的符号位为00，负数的符号位为11。在进行运算时，两个符号位均参与运算。计算结果中，如果两个符号位不同，则表示有溢出产生。其中若结果的符号位为m，则表示运算结果是负数，且其值大于允许取值范围内的最大正数，称为正溢出;若结果的符号位为10，则表示运算结果是负数，且其值小于允许取值范围内的最小负数，一般称为负溢出。两个符号位中的高位仍为正确的符号。 10(答:在进行定点加法运算时，采用单符号位检测溢出的方法有两种: (1)利用参加运算的两个数据和结果的符号位进行判断:两个符号位相同的数相加，若结果的符号位与被加数的符号位相反，则表明有溢出产生;两个符号位相反的数相减，若结果的符号位与被减数的符号位相反，则表明有溢出产生。其他情况不会有溢出产生。 (2)利用运算结果的进位情况来判断溢出:溢出标志V=C0?C1其中C0为最高位(符号位)的进位状态，C1为次高位(数值最高位)的进位状态。若V=1，产生溢出;V=0，无溢出。 11(答:对阶是为了在进行加减法时，使操作数中的小数点对齐。只有当阶码相同时，才能对尾数进行加减。对阶时，改变阶码将引起尾数移动。由于尾数左移是将尾数的高位移出，可能会发生溢出，而尾数右移是将尾数的低位移出，对精度产生的影响很小。所以，对阶应采用小阶向大阶对齐的做法。就是将具有较小的阶码的操作数的阶码加大，同时将尾数相应右移，阶码加1，尾数相应右移一位，直至其阶码与具有较大的阶码的操作数的阶码相等。 12(答:所谓浮点运算中的溢出是指运算结果超出了机器数所能表示的数据范围。因为浮点数的表示范围由阶码决定，所以当运算结果的阶码大于浮点数所能表示的最大阶码时，就产生溢出(依尾数正、负决定是正溢出还是负溢出)。当运算阶码小于浮点数所能表示最小负阶码时，计算机按0处理。 13(答:规格化浮点数就是使浮点数尾数的最高数值位为有效数位。当尾数用补码表示时，若符号位与尾数最高位不相等，则表示是规格化浮点数;否贝Ij是非规格化浮点数。规格化的目的在于可以保证运算数据的精度。通常规格化的方法是:将尾数进行左移或右移，尾数每左移1位，阶码减1，每右移1位，阶码加1，直至尾数的最高数值位为有效数位，规格化完成。 14(答:在浮点运算过程中，当运算结果的绝对值太大，超过了机器数的表示范围时，就发生上溢;当运算结果的绝对值太小，机器数不能表示时，就发生下溢。 15(答:(1)截去舍人法:将多余的位移去，剩下的位不变。其特点是有舍无人，最大误差接近于数据最低位上的1，且具有误差积累。 (2)冯?诺依曼舍人法:在截去多余位时，将剩下数据的最低位置“1”，也称恒置“1”法。其特点是最低位恒置“1”，最大误差是最低位上的—1到接近于1之间，但误差可以正负抵消，使平均误差为0。因此提高了最后运算结果的准确性概率。 (3)0舍1人法:移去位的最高位为“厂时，将剩下数据的最低位加1;移去位的最高位为“o”时，剩下数据的最低位不变。其特点是符合通常的舍人习惯，最大误差在最低位上的—1,2到1,2之间，正负误差可以抵消，是一种比较理想的方法，但因为它需要做加法运算，实现起来比较复杂，速度比较慢。 16(答:纠错码:能够发现某些错误或具有自动纠错能力的数据编码。它是在信息码的基础上增加为用于检错或纠错的冗余编码来实现的。 常用的纠错码有:奇偶校验码、海明码、循环冗余校验码(CRC)。 17(答:奇偶校验法只能检出奇数个错，但不能定位发生错误的信息位，因此奇偶校验法没 有纠错功能。 18(答:CRC码是一种纠错能力较强的编码。在进行校验时，将CRC码多项式与生成多项式G(X)相除，若余数为0，则表明数据正确;当余数不为0时，说明数据有错。只要选择适当的生成多项式G(X)，余数与CRC码出错位位置的对应关系是一定的，由此可以用余数作为判断出错位置的依据而纠正出错码。 19(答:加法器的进位链采用先行进位是为了加快运算时进位的传递速度。先行进位的基本思想是:在运算过程中，让各位的进位仅与两个参加运算的操作数有关，而与低位的进位无关。由于每位的操作数是同时给出的，因此各位的进位信号几乎可以同时产生，和数也随之产生，所以先行进位可以提高进位的传递速度，从而提高加法器的运算速度。 20(答:十进制加法器是利用二进制定点运算器，将两个BCD码直接相加，实现十进制加法。其工作原理是:利用二进制定点运算器将两个BCD码直接相加，然后对结果进行十进制调整。调整方法是:判断运算结果是否大于9，若大于9，则结果是非法码，将结果加6，进行十进制调整;若运算结果小于或等于9，则直接输出运算结果。 21(答:运算器的主要功能是完成算术及逻辑运算，它由ALU和若干寄存器组成。ALU负责执行各种数据运算操作;寄存器用于暂时存放参与运算的数据以及保存运算状态。 22(答:定点运算器一般由算术逻辑单元(ALU)、状态寄存器(FR)、通用寄存器组、多路选择器、移位电路和数据通路等组成。ALU是运算器的核心部件，具有多种算术运算和逻辑运算功能和先行进位逻辑电路，能实现高速运算。状态寄存器用于记录运算结果的状态。通用寄存器组主要用来保存参加运算的数据和运算结果。多路选择器用于选择参加运算的数据，并送到ALU的数据输入端。移位电路具有直送、左移和右移功能，可协助ALU实现乘除操作，并能对输出结果的去向进行控制。 23(答:浮点运算器通常由阶码和尾数两个定点运算部件组成，分别用于处理阶码和尾数。阶码运算部件完成对阶码的所有处理操作，尾数加法器完成尾数的加、减、乘、除处理。 24(答:C:进位标志，用于表示计算结果是否有进位。 V:溢出标志，用于表示计算结果是否溢出。 Z:零标志，用于表示计算结果是否为0。 N:负标志，用于表示计算结果是否为负。 25(答:多功能ALU由一个一位全加器和一个函数发生器组成。输入函数发生器的4 个控制参数决定了多功能ALU的功能(可进行16种运算)。多功能ALU的输入A、B，经 函数发生器的变换后，再进人全加器与来自低位的进位运算，形成本位上的结果以及向高 位的进位。 三、简答题 1(说明主存储器的组成。 2(为组成16MX32位主存，如用8MX8位芯片，需要多少块?如何组成? 3(某CPU字长8位，地址线16条，采用8KX4位芯片多少片才能满足CPU的寻址 空间要求? 4(主存—辅存结构与Cache—主存结构有什么区别? 5(简述虚拟存储器的含义和作用。 6(虚拟存储器中常用的地址映象方法有哪几种?简述各种方法的优缺点。 以上简答题参考答案 1(主存储器由以下4个部分构成: (1)存储体; (2)寻址系统(地址寄存器，译码电路，驱动器); (3)读写电路与数据寄存器; (4)控制电路。 2(共需2X4=8块，分2组;每组4块，组内并联，组间串联。 163(由于地址线有16条，即地址码有16位，所以CPU的寻址空间为2=64K。为了满足64KX8位的寻址空间要求，共需8KX4位芯片16片(8X2)，分8组，每组2片，组内并联，组间串联。 4(主存?辅存结构是为解决主存容量不足，价格高而设计的;CPU只能访问主存，辅 存中的信息要由用户或软件调入CPU才能处理。 Cache-主存结构是为解决主存存取速度比CPU速度过慢而设置的;CPU可以访问Cache和主存，Cache和主存之间的信息调度完全由硬件解决，对用户是透明的。 5(虚拟存储器允许程序使用的地址空间大于实际主存容量，将辅存的一部分也当作 主存，由辅助硬软件实现该区域与主存间的信息调度，使用户感到使用的是很大的主存。因此，虚拟存储器的作用是虚拟地扩大主存容量，减轻用户对程序进行分块的苦恼，提高软件开发效率。 6(虚拟存储器中常用的地址映象方法有三种: (1)全相联映象——任一逻辑页可对应一物理页。优点:充分利用主存空间。缺点:需要进行大量计算。 (2)直接映象——每一逻辑页只能对应一个特定的物理页。优点:计算时间最省。缺点:不能充分利用主存空间，有时还会发生系统抖动。 (3)组相联映象——将逻辑地址空间和物理地址空间都进行了分组，组内各页面的大小一致。每一逻辑页面组对应到一个特定的物理页面组，而同一组内，任一逻辑页可对应任一物理页。优点:能比较充分利用主存空间，节省计算时间。缺点:实现方法比较复杂。 四、简答题 1(什么是指令?什么是微指令?试说明二者之间的关系。 2(汇编语言中的每条指令是否都被转为机器指令代码? 3(固定长度操作码与变长操作码各自的优缺点是什么? 4(什么是指令格式?计算机指令为什么要有一定的格式? 5(什么是扩展操作码技术? 6(三地址指令、二地址指令和单地址指令各有什么特点? 7(基址寻址方式和变址寻址方式各有什么不同? 8(简述相对寻址的特点。 9(简述立即寻址方式的特点。 10(简述相对寻址的特点。 11. 比较寄存器寻址和寄存器间接寻址的区别。 12(在寄存器一寄存器型、寄存器一存储器型和存储器一存储器型三类指令中，哪类 令执行时间最长?哪类指令的执行时间最短?为什么? 13(什么叫指令地址?什么nq形式地址?什么叫有效地址? 14(什么叫堆栈?堆栈操作有什么特点?堆栈操作是如何寻址的? 15(简述大数端方式和大数端方式。 16(一个较完善的指令系统应包括哪几类指令? 17(简述转移指令和转子指令的区别。 18(简述RISC的主要特点。 以上部分简答题参考答案 1(答:指示计算机执行某种操作的命令称为指令，也称机器指令。每条指令可以完成一种独立的操作，如加,减、传送、移位等。指令是程序设计者进行程序设计的最小单位，也是 机器硬件能理解并执行语言。 控制部件通过控制总线向执行部件发出的各种控制命令称为微指令。它是计算机中最基本的、不可再分小的命令单元。’在一个CPU周期中，一组实现一定功能的微命令的组合，构成一条微指令。若干条微指令有序地组合起来构成一段微程序。 一条指令对应一段微程序，一条指令的功能可用一段微程序实现。 2(答:因为汇编语言中伪指令是用于说明汇编语言程序的结构的，没有机器指令与之对应，所以并不是每条汇编语言指令都被转为机器指令代码。 3(答:固定长度操作码的指令，所有指令的操作码长度相同，便于指令译码，有利于简化硬件设计，但因为操作码长度固定，所以指令系统的扩展性差。 变长操作码的指令，指令操作码的位数不固定，能够充分利用指令的各个字段，在不增加指令长度的情况下扩展操作码的长度，缩短操作码的平均长度，指令系统的扩展性较好，但指令的译码比较复杂，增加了硬件系统的复杂性。 4(答:指令格式是指计算机指令的编码格式。指令格式指定指令中编码字段的个数、各个字段的位数以及各个字段的编码方式，以便于对指令进行译码。为了使指令译码器能够区别指令中各个字段，指令必须具有一定的格式。指令译码器只有根据指令格式的规定，对操作码和地址字段分别译码，才能知道指令的功能和操作数。指令格式与计算机的字长、存储器的容量及指令功能都有很大关系。 5(答:扩展操作码是一种优化技术，它使操作码的长度随地址码的减少而增加，不同地址的指令可以具有不同长度的操作码。 6(答:三地址指令中通常包含两个操作数和一个结果的地址，可使操作后源操作数不被破坏，但指令长度一般较长。 二地址指令包含两个操作数的地址，运算结果通常存储在其中的一个地址中。二地址指令可使指令长度缩短，但运算结果会破坏一个操作数的内容。 单地址指令中只有一个操作数地址，如需另一个操作数，则采用隐含寻址方式。 7(答:一是概念不同。基址寻址时，基址寄存器提供基准地址，指令提供偏移量;而变址寻址时，变址寄存器提供偏移量，指令提供基准地址。 二是应用不同，变址寻址面向用户，常用于访问字符串、向量数据结构和循环程序设计;而基址寻址面向系统，对由逻辑地址空间到物理地址空间的变换提供支持，用以解决程序在存储器中再定位和扩大寻址空间等问题。 8(答:相对寻址方式中，操作数的地址是程序计数器PC的值加上偏移量形成的，是种特殊的变址寻址方式，偏移量用补码表示，可正可负。相对寻址方式可用较短的地址访问内存。 9(答:立即寻址方式的特点是执行速度快，取指令的同时也取出数据，指令执行时不需要进行寻址计算和访问内存，但立即寻址方式下，由于操作数在指令中，操作数是固定不变的，因此立即寻址方式适合于访问常数。 10(答:相对寻址方式中，操作数的地址是程序计数器PC的值加上偏移量形成的，是一种特殊的变址寻址方式，偏移量用补码表示，可正可负。相对寻址方式可用较短的地址访问内存。 11(答:寄存器寻址，寄存器中存放的就是操作数。 寄存器间接寻址，寄存器中存放的是操作数的地址，操作数在内存中。 寄存器寻址访问操作数的速度比寄存器间接寻址访问操作数的速度快。 12(答:寄存器一寄存器型执行速度最快，存储器一存储器型执行速度最慢。因为前者操作数均在寄存器中，后者操作数均在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。 13. 答:指令地址:指令在内存中的地址。 形式地址:指令地址字段给出的地址。 有效地址:形式地址经一定的运算而得到的操作数的实际地址。 14(答:堆栈是按先进后出原则顺序进行信息存取的一组存储单元或寄存器。在堆栈的存储区域中，数据的个数和内容随着对堆栈的访问而动态变化。 堆栈操作的存取按先进后出原则进行，不需要在指令中提供地址信息，而是按堆栈指针SP的内容在栈顶操作。 堆栈操作利用堆栈指针SP指示栈顶地址，数据的压人和弹出均根据SP的内容进行。对于自底向上生成的堆栈，数据压人的操作过程是:SP减量，数据-(SP);数据弹出的操作过程是:(SP)-目的地，SP增量。 15(答:当一个数据元素的位数超过一个字节或者一个字的宽度时，这个数据就需要存储在相邻的多个字节的存储位置。将最低字节存储在最小地址位置的存储方式称为小数端方式;将最低字节存储在最大地址位置的存储方式称为大数端方式。 16(答:包括数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、堆栈指令、字符串操作指令、控制及特权指令等。 17(答:转移指令用于变更指令的执行顺序，其操作为将程序计数器PC的内容更新为转移目标指令所在的地址值。 转子指令用于实现子程序调用。它与转移指令类似，会改变指令的执行顺序，但由于子程序执行后需要返回主程序，所以转子指令的执行包括两部分操作:保存断点和将子程序人口地址装入PC。断点就是转子指令下一条指令的地址，保存断点是为了便于子程序返回。 18(答: (1)选取使用频率较高的一些简单指令以及一些很有用但又不复杂的指令，让复杂指令的功能由频度高的简单指令的组合来实现。 (2)指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。 (3)只有取数,存数(LOAD,STORE)指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器内完成。 (4)采用流水线技术，大部分指令在一个时钟周期内完成。 (5)控制器采用组合逻辑控制，不用微程序控制。 (6)CPU中使用较多的通用寄存器。 (7)采用优化的编译技术，支持高级语言的实现。 五、简答题: 1、CPU具有哪些四种基本功能,还有哪些扩展共功能, 2(什么是指令周期?什么是机器周期?什么是时钟周期?三者之间的关系如何? 3(能否说主频最快的机器，运算速度也最快? 4(指令和数据均存放在内存中，CPU如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据? 5(什么叫数据通路?建立数据通路有哪些方法? 6(控制器有哪几种基本控制方式?各种控制方式的特点是什么? 7(控制器的控制方式解决什么问题? 8(微指令编码有哪三种方式? 9(微指令格式有哪几种? 10(一条相对转移指令的执行过程是怎样的? 11(与硬连线控制器比较微程序控制器有何特点? 12(机器指令包括哪两个基本要素?程序中依靠什么方法实现顺序执行和转移? 13(微指令包括哪两个基本要素?微程序中依靠什么方法顺序执行和转移? 14(在组合逻辑控制器中，指令寄存器IR提供哪些与微操作命令形成有关的信息?时序部件提供哪些信号?它们在微命令形成中起什么作用?为什么微命令的形成与状态信息(PSW中的标志位)有关? 15(硬连线控制器如何产生微命令?产生微命令的主要条件是哪些? 16(计算机控制器如何区分数据信息和控制信息? 以上部分简答题参考答案 1(答:基本功能:指令控制、操作控制、数据运算、异常和中断处理。 扩展功能:存储管理、总线管理、电源管理。 2(答:指令周期是完成一条指令所需的时间。包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间。机器周期也称为CPU周期，是指CPU完成一个基本操作所需的时间，通常等于取指时间(或访存时间)。时钟周期是时钟频率的倒数，是计算机主频的周期，是处理操作的最基本单位。一个指令周期由若干个机器周期组成，每个机器周期又由若干个时钟周期组成。 3(答:不能仅根据机器主频快慢判定机器的速度的快慢。因为计算机的运算速度不仅与主频有关，而且与计算机的字长和体系结构有关。计算机的运算速度首先与主频有关，主频越高，运算速度越快。其次还要考虑钓是字长，机器字长越长，单位时间内完成的数据运算就越多，运算速度就越快。最后需要考虑的是计算机的体系结构，体系结构合理，同样器件的整机速度就快;比如存储器采用分级结构，处理机采用流水线结构、多机结构，都是为了提高计算机整机的运算速度和效率而做的体系结构方面的改进。所以，不能说机器的主频最快，机器的速度就最快。 4(答:从时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出的指令流向控制器(指令寄存器)。从内存读出数据流向运算器(通用寄存器)。 5(答:运算器与寄存器之间的信息线路称为数据通路。建立数据通路的方法一般有使用数据总线和使用专用的通道两种。 6(答:控制器有三种控制方式:同步控制、异步控制和联合控制。 同步控制方式:任何指令的运行或指令中各个微操作的执行均由确定的具有统一基准时标的时序信号控制。 异步控制方式:每条指令、每个微操作需要多少数据就占用多少时间。 联合控制方式:同步控制和异步控制相结合的方式。 7(答:计算机的基本工作是由指令控制的。指令的操作不仅涉及到CPU内部，而且涉及到内存和I,0接口，同时指令不同，指令的繁简程度也不同，因此不伺指令所需要的执行时间有很大差异，控制器的控制方式所要解决的问题就是，如何根据具体情况实施不同的控制。 8(答:微指令编码的三种方式分别是:直接表示法、编码表示法、混合表示法。 直接表示法是将每个控制信号都作为微指令中的一个位。这种方法的特点是简单直观，其输出直接用于控制，但编码效率低，所得的微指令字长较长。 编码表示法是将微指令进行分组编码，将不同时出现的相斥信号分在一个组中，然后对它们进行编码。这种方法形成的代码较短，减少了控制存储器所需要存储的代码的数量，但是编码的指令代码执行时，需要译码器译码，增加了控制信号的延迟，影响CPU的工作效率。 混合表示法是把直接表示法与编码方法相结合使用，即采用部分直接表示部分编码表示的方法，将一些速度要求较高，或与其他控制信号都相容的控制信号以直接方式表示，而将其他信号以编码方式表示。混合表示法便于综合考虑指令字长、灵活性和执行速度方面的要求。 9(答:微指令格式主要有水平型微指令和垂直型微指令。 水平型微指令是指一次能定义并执行多个并行操作控制信号的微指令。 垂直型微指令是指在微指令中设置微操作码字段，采用微操作编码的方法，由微操作码规定指令的功能。一条垂直型微指令只能控制一两种微操作。 10(答:相对转移指令的执行过程如下: (1)取指令 (2)根据指令中的地址字段的信息计算位移量 (3)PC的内容加上位移量实现转移 11.答:微程序控制是一种用软件方法来设计硬件的技术。它可实现复杂指令的操作控制，且极具灵活性，可方便地增加和修改指令系统。与硬连线控制器比较，微程序控制器具有规整性、可扩展性等优点，但由、于需要从控制存储器中读取微指令，所以微程序控制的速度比硬连线控制器慢。 12。答:机器指令包括操作码和地址码。 程序中依靠程序计数器PC计数实现程序的顺序执行，靠转移指令实现转移。 13(答:微指令包括微命令字段和下地址字段。 微程序中若采用计数器方式产生后继微地址，则依靠微程序计数器txPC计数实现微程序的顺序执行，靠微转移指令实现转移。若采用断定方式产生后继微地址，则依靠下址串段和控制字段决定下一条微指令的地址，可能是顺序执行也可能是转移执行。 14(答:指令寄存器IR提供的操作码OP和寻址模式与微操作命令形成有关。 时序部件提供机器周期状态电位、节拍电位;脉冲信号，它们在微命令形成中起时序控制作用。 状态信息(PSW中的标志位)决定了微程序的转移。因为不同分支韵微程序所需的微命令不同，所以微命令的形成与状态信息 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ，画出读数据 的同步时序图。 6(为什么要进行总线仲裁?集中式仲裁有几种主要方式? 7。简述从物理层次提高系统总线性能的主要方法。 8。简述逻辑层提高总线性能的主要方法。 9(什么叫消息传输方式?消息传输方式有什么特点? 10(波特率和比特率之间有什么对应关系? 以上简答题参考答案: 1(答:总线是指若干信号线的集合，是计算机系统中多个功能部件间进行信息传输的公共通路。借助总线，计算机在各功能部件之间实现信息的交换，并使不同厂商提供的产品能互 换组合。 总线根据其规模、数据传输方式、应用的不同场合等可分为多种类别，比如:系统总 线是用来连接CPU、存储器;I,0插件等;设备总线则提供计算机与计算机之间、计算机与外设之间的连接。 2;答:根据总线的功能层次可将计算机系统中的总线分为三个层次。 (1)芯片级总线:也称内部总线。CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的数据通道。 (2)板级总线:也称局部总线。连接主机系统印刷线路板上的CPU和主存等部件的总线。 (3)系统级总线:连接系统中各个功能模块或设备、实现系统中各个电路板的连接的总线; 3(答:串行传输是指数据在一条线路上按位依次进行传输。这种传输方式的传输线路成本低，但传输速度慢，适合于长距离的数据传输。 并行传输是指每个数据位都有一条单独的传输线，所有的数据位同时传输。这种传输方式的传输速度快，但成本:高，适合于短距离;高速传输的场合。 4. 答:同步通信是指连接在总线上的所有部件都从一条公共的时钟线上获得时钟信号进行同步。—时钟周期也称为总线周期。在一个总线周期内可以进行一次数据传输。 同步通信的优点是控制简单，速度快。其主要缺点是不能进行远距离通信，各部件存取时间要求比较接近，不能及时进行通信有效性校验，致使可靠性降低。 异步通信允许总线上的各部件有各自的时钟，部件之间通信时可以没有公共的时间 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，下一个事件的发生依赖于上一个事件的结束，采用应答(或握手)方式工作。异步通信有全互锁、半互锁和非互锁方式。 异步通信的优点在于，由于采用应答方式(尤其是全互锁方式)，异步通信能适用于存取时间不同的部件之间进行通信，对总线长度没有严格要求，还能实现有效性校验。其主要缺点是与同步通信相比，异步通信信息传输速度慢，且总线控制逻辑复杂。异步通信可以将差错信息附加在应答信息中一起传输，所以异步通信可以进行差错检测，提高通信的可靠性。 5(答:总线的一次信息传输过程大致分为五个阶段:总线请求，总线仲裁，寻址(目的地址)，信息传输，状态返回(或错误 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 )。 6(答:由于总线是多个部件之间信息传输的公共通路，总线被多个部件所共享。但 在任何一个时间段内，总线只能传输一个信息，只能有一个主设备控制总线，因此当多个 部件同时申请使用总线时，便会发生总线“争用”的情况。此时;必须由总线仲裁部件按 某种仲裁策略进行裁决，决定由哪一个部件优先使用总线。通过总线仲裁可以实现对总线 的合理分配和管理，提高总线的工作效率。 集中式仲裁主要有链式查询方式、计数器定时查询方式、独立请求方式三种仲裁方式。 7(答:在物理层提高系统总线的性能主要在于提高总线信号速度。其主要措施有: 增加总线宽度，增加传输的数据长度，缩短总线长度，降低信号电平，采用差分信号，采 用多条总线等。 8(答:在总线的逻辑层，主要是规定信息传输的同步方式、裁决方式和数据传输方 式，即确定总线协议。因此在逻辑层主要是通过改进总线协议来提高总线的性能。具体措 施有:简化总线传输协议，采用总线复用技术，采用消息传输协议等。 9(消息是一种有固定格式的数据，其中可以包括多种不同的信息。消息传输方式将 总线要传递的数据信息，地址信息和控制信息等组成一个固定的数据结构以猝发方式进行 传输。这种方式一次可发送更多的信息，从而减少了总线同步操作对传输速度的影响。 10(波特率是信息传输中每秒传送的码元数，而比特率是每秒传送的信息量——即有 效数据数。一般波特率是大于比特率的，比特率只是波特率的一部分。 七、简答题: 1(当前最常用和被人们使用最多的输入设备是什么? 2(显示器所显示的像素点的明暗单位是什么? 3(磁盘上下两面都能记录信息，磁盘表面又称做什么? 4(显示器像素点包含的三种颜色是什么? 5(衡量打印机打印质量的指标是什么? 6(适合做大屏幕显示器的是那种类型的显示器? 7。打印机可分成哪两大类? 8(音频合成有哪几种方法? 9(插在主机中连接显示设备的接口称做什么?它具有什么能力? 10(最早的打印机的打印形式是什么? 11(绘图机有两种，试比较它们的异同点。 12(试分析键盘中机械式键盘和电容式键盘的区别。 13(试分析鼠标器与数字化仪的主要区别。 14(试分析光电鼠标和机械鼠标的不同点。 15(目前图像输入设备采用的实现光电转换的基本部件是什么? 16(数字相机与扫描仪的区别主要是什么? 17(语音识别有哪两种方式? 18(音频合成有哪三种方法? 19(什么是MIDI? 20(磁盘的磁头为什么要悬浮于磁盘表面? 21(磁盘中单位面积中可存储的信息量称做什么? 22(为什么一次读写的同一批数据应尽量存储在一个柱面上? 23(试比较磁盘记录方式中归零制与不归零制的差异。 24(为什么磁盘中靠近旋转中心的磁道记录存储密度较高? 25(硬盘磁头为什么要悬浮于磁盘表面? 26(硬盘控制器接口有哪些类型和特点? ”(磁表面存储器利用的是磁性材料的什么特性? 28(哪些记录方式具有自同步能力? 29(磁盘存储设备由哪三大组成部分? 30(硬盘和软盘在磁记录介质部分的主要区别是什么? 31(磁盘上的磁道如何编号? 32(磁盘上的各个磁道有何异同点? 33(光磁盘与普通软盘的最大区别是什么? 34(光盘将数据存储在盘片表面的形式是什么? 35(光盘存储设备有哪三种类型? 36(光盘存储与磁盘存储的最大区别是什么? 37(光盘存储器与磁盘存储器在转动方式上的区别是什么? 38，试分析可擦写型光盘的种类及其原理。 以上简答参考答案: 1(键盘，在个人计算机、笔记本计算机等类型计算机中是标准配置 2(灰度级 3(记录面 4(红、绿、蓝 5(分辨率，用每英寸能够打印出的点数表示 6(等离子体显示器 7(击打式、非击打式 8(调频(FM)合成法、波表合成法、波导合成法 9(显卡，它是主机与显示设备之间连接的接口，通常具有图形图像数据的显示缓冲存储能力 10(字模式，又称菊花瓣式打印机 11(绘图机有滚筒式绘图机和平板式绘图机两种，不同点是纸的固定与否及笔的运动方向。滚筒式绘图机中笔的运动方向为Y方向，纸的运动方向为X方向，通过滚筒带动纸滚动来实现;平板式绘图机中纸铺在平板上不动，笔进行X、Y向及它们组合方向的移动。图形的绘出则均由笔的起落来决定。 12(机械式键盘有接触点;电容式键盘没有接触点，可靠性高，使用寿命长。 13(鼠标器是通过鼠标移动时产生的位移来得到相对坐标，是一种相对坐标输入设备;数字化仪则通过电、声等方式来测量游标在数字化板上的坐标位置从而输入坐标值，是高精度的直接坐标输人设备。 14(光电鼠标和网络板配合使用，利用鼠标器内的二极管发射和接收光线，利用鼠标移动时网络板反射使光线变化，通过对光线变化的计数转换成移动的距离;机械鼠标则把鼠标底部圆球滚动时的方向和距离的变化转换成相应的位移。 15(电荷藕合器件CCD 16(数字相机具有更多的存储功能，光学成像部件不同，能够摄取远距离的景物，有的还具有声音存储功能。 17(样板匹配法、特征计算法 18(调频(FM)合成法、波表(wavetable)合成法、波导(waveguide)合成法 19(MIDI是一种音乐器材数字化接口的标准。 20(减少摩擦，加快切割磁力线的速度，从而提高存取数据的速度;减少磨损，延长使用寿命，降低成本。 21(面密度，它是位密度与道密度的乘积。 22(可以减少磁头的移动次数，提高数据的读写速度。 23(归零制具有简单易行的特点，但记录密度低，抗干扰能力差;不归零制同样简单易行，记录密度有提高，抗干扰能力强。归零制由于其抗干扰能力差的缺点在实际应用中已不使用。 24(靠近磁盘旋转中心的磁道由于半径的减小，磁道长度减小，而磁盘中各磁道的存储的信息量是相同的，显然，磁道长度短的，单位长度上存储的数据量多，即存储密度高。 25(硬盘驱动器中通过高速旋转的盘片产生的气流使得磁头与盘面之间有一层气垫隔离，磁头与盘面几乎无摩擦，从而延长磁头和盘片的寿命。摩擦的减小又使得盘片的转速得以提高，从而提高硬盘的读写速度。 26(硬盘控制器的接口类型有三种:SCSI接口把磁盘控制器的任务全部放人磁盘设备中，主机与设备之间采用标准接口;ST506接口则设备只完成读写和放大，其他数据转换等功能均在硬盘控制器中;ESDI接口则设备中包含数据编码等功能，硬盘控制器完成串-并变换、格式控制等功能。 27(利用具有矩形磁滞回归线的磁性材料在外加磁场消失后仍具有两个稳定的剩磁状态的特性，将这两个稳定的剩磁状态表示为“0”和“1”，从而记录二进制信息。外加磁场可通过脉冲电流的转换得到。 28(调相制(PM)、调频制(FM)、改进的调频制(MFM)、RLL码记录方式等 29(磁记录介质、磁盘控制器、磁盘驱动器 30(硬盘和软盘在盘片上均涂复磁性材料，但硬盘盘片是微晶玻璃或陶瓷基片，可承受的转速高，软盘盘片是圆形塑料片，成本低。 31(最外道为0道，最内道为n道。 32(磁盘上的磁道具有相同的存储容量，包含相同的扇区数目。但各个磁道具有不同的长度，最外道最长，最内道最短，因此最内道存储密度最高，最外道存储密度最低。 33(光磁盘采用了光学磁道伺服技术，利用激光伺服系统精确地定位磁头，保证磁头始终位于记录数据的磁道中心线上，使道密度大大提高，同时采用磁头新工艺及结合钡铁磁介质、RLL记录方式等可提高位密度，使得光磁软盘的容量得到很大提高。 34(光信号，通过激光光学装置可以读写存储在盘片上的光信号信息。 35(只读型、WORM一次写入可反复读出型、可擦写型 36(光盘存储的是光信号，磁盘存储的是磁信号，磁盘的存储介质必须是磁性材料。 37(光盘转动是恒线速度的，磁盘转动是恒角速度的。 38(可擦写型光盘分相变型和磁光型两种，相变型村用材料的晶态与非晶态存储信息;磁光型利用材料中磁场方向对光的偏振作用存储信息。 八、简答题 1(CPU响应中断必须满足的三个条件是什么?中断优先权控制电路的功能是什么? 2(什么是外围设备? 3(简述程序中断处理的三个主要步骤，说明为什么在第一步和第三步处理的前后都 要关中断和开中断? 4(常见的中断源有哪几种? 5(某计算机有四级中断、其响应优先级从高到低依次为1、2、3、4。假定在运行用 户程序时同时出现3级和4级中断请求，在处理4级中断时，又出现了l级中断请求。在 处理1级中断时又出现2级中断请求。试问以上各个中断处理完成的,顷序。 6(在输人数据过程中，I,0接口中的“忙”和“，就绪”触发器的作用是什么? 7(I,0与主机交换信息有几种方式?各有何特点? 8(在DMA方式中，CPU和DMA控制器分时使用内存有几种方法? 9(说明周期挪用，分析周期挪用可能会出现几种情况。 10(在DMA方式中的中断请求和程序中断方式中的中断请求有何区别? 11(主机和I,0设备之间为什么要有I,0接口? 12(简述I,0接口的基本作用。 13(什么是输入输出接口? 14(如何对输入输出接口分类?具体包括哪些接口类型? 15(什么是程序直接控制方式。 16(什么是中断? 17(CPU响应中断必须同时满足哪些条件?如何保存断点数据? 18(I,0设备单独编址方式下，需要专门的I,0指令，简述一般I,0指令的功能。 19(如何保证正在执行程序指令序列的完整性?什么是禁止中断和屏蔽中断? 20(什么是简单中断? 21(什么是程序中断? 22(什么是多重中断处理? 23(试述程序中断处理过程。 24(简述DMA输入输出控制方式的优点和适用范围。 25(DMA与CPU对内存的访问可能发生冲突，有哪三种解决方法?简述其优缺点。 26(什么是DMA方式?有什么优点? 27(简单的DMA控制器由哪些部件组成? 28(什么是通道?试述通道的分类。 29(输入输出系统在计算机系统中的基本功能是什么? 30(什么是编址?有几种方式? 31(什么是统一编址?如何用统一编址实现对外设的控制? 32(什么是单独编址方式? 33(接口的作用有哪些? 以上简答题参考答案: 1(CPU响应中断必须满足的三个条件是: (1)必须有中断请求;(2)必须开中断;(3)一般应待一条指令执行完。 中断优先权控制电路的功能是:当同时有若干个中断请求时，选优先权最高的中断请求送CPU。 2(外围设备的概念涉及到相当广泛的计算机部件。实际上，通常把除CPU和内存以外的计算机系统的其他部件都可以作为外围设备看待。外围设备的功能是在计算机之间、计算机与其他设备之间、计算机与用户之间建立一种可靠的联系。 3(程序中断处理的三个主要步骤是: (1)保存被中断程序的断点和现场，判断中断条件，转入相应的中断服务程序人口; (2)执行中断服务程序; (3)恢复以前保存的现场和断点。 “保存断点和现场”以及“恢复现场”都应整体执行，不能被中断，因此，执行前应关中断(禁止响应中断请求)，执行后应开中断即允许响应其他的中断请求。 4(有如下7种: (1)外围设备引起的中断 外围设备要求CPU介入输入输出操作。如接口的缓冲寄存器已经准备好接收或发送数据、设备的启动或控制工作、输入输出过程出错等都能引起中断。 (2)运算器产生的中断 常见的主要是在运算过程中出现一些无法解决的错误，如算术操作溢出、除数为零、非法数据格式、校验错误等。 (3)存储器产生的中断 常见的主要是影响程序正常运行的情况，如动态存储器刷新、出现非法地址。校验错误、存取时间超时等。 (4)控制器产生的中断 主要是涉及计算机系统管理方面的情况，如非法指令、分时系统中时间片到时、操作系统内部的一些处理等工作。 (5)实验或控制过程产生的中断 主要涉及控制设备采样及出现不正常信号时产生的中断。 (6)控制台或系统的时钟中断 (7)电源故障中断。 ’ 5(由于3级中断高于4级，先处理3级，之后处理4级;在处理4级中断时出现了最高的1级中断，将转入对1级中断的处理，不响应2级中断请求;只有在处理完成1级中断后，再响应2级中断;最后处理最低级别的4级中断。 所以处理顺序依次为:3，1，2，4(图略)。 6(“忙”位标志该I,0设备是否已被占用。启动该设备前CPU应先查看相应的“忙”位，只有为0(空闲)时才能使用。使用之前应将它置1，不让其他程序占用;使用结束后应将该位清0。“就绪”位标志I,0接口中的数据缓冲区中是否已有所需的输人数据。启动I,0时，先要将该位清0，待输人数据到达数据缓冲区后，该位会自动置1。通过查询该位便能决定是否可以从中取出所需的数据。 7(主机与I,0交换信息的方式有: (1)程序查询方式 其特点是主机与I,0串行工作。CPU启动I,0后，时刻查询I,0是否准备好，若设备准备就绪，CPU便转入处理I,0与主机间传送信息的程序;若设备未作好准备，则CPU反复查询，“踏步等待”，直到I,0准备就绪为止。这种方式CPU效率很低。 (2)程序中断方式 其特点是主机与I,0并行工作。CPU启动I,0后，不必时刻查询I,0是否准备好，而是继续执行程序。当I,0准备就绪时，向CPU发中断请求信号，CPU在适当的时候响应I,0的中断请求，暂停现行程序为I,0服务。这种方式消除了“踏步”现象，提高了CPU的效率。 (3)DMA方式， 其特点是主机与I,0并行工作，主存和I,0之间有一条直接数据通路。CPU启动I,0后不必查询I,0是否准备好，当I,0准备就绪后发出DMA请求，此时CPU不直接参与I,0和主存间的信息交换，只是把外部总线(地址线、数据线及有关控制线)的使用权暂时交赋于DMA，仍然可以完成自身内部的操作(如加法、移位等)，故不必中断现行程序，只需暂停一个存取周期访存(即周期挪用)，CPU的效率更高。 (4)通道方式 通道是一个具有特殊功能的处理器，CPU把部分权力下放给通道，由它实现对外围设备的统一管理和外围设备与内存之间的数据交换，大大提高了CPU的效率，但它是以花费更多的硬件为代价的。 (5)I,0处理机方式 它是通道方式的进一步发展。CPU将I,0操作及外围设备的管理权全部交给I,0处理机。其实质是多机系统，因而效率有更大提高。 8(在DMA方式中，CPU和DMA控制器分时使用内存通常采用三种方式。 (1)停止CPU访问内存。这种方法DMA在传送一批数据时，独占内存，CPU放弃了地址线、数据线和有关控制线的使用权。在一批数据传送完毕后，DMA控制器才把总线的控制权交回给CPU。显然，这种方法在DMA传送过程中，CPU基本处于保持状态。 (2)周期挪用。这种方法CPU按程序访问内存，一旦t,0设备有DMA请求，则由I,O设备挪用一个存取周期。此时CPU可完成自身的操作，但要停止访问。显然这种方法既实现了I,O传送，又较好地发挥了内存和CPU的效率，是一种广泛采用的方法。 (3)DMA与CPU交替访内。这种方法适合于CPU的工作周期比内存的存取周期长得多的情况。如CPU的工作周期是内存周期的两倍，则每个CPU周期的上半周期专供DMA控制器访问内存，下半周期专供CPU访问内存。这种交替访问方式可使DMA传送和CPU同时发挥最高效率。但相应的硬件逻辑更复杂。 9(一旦I,O设备有DMA请求，CPU要暂停一个存取周期访问，把总线控制权让给DMA传送。这就好比I,O设备挪用了CPU的访存周期，故称周期挪用或周期窃取。周期 挪用可能会出现三种情况: (1)I,O设备有DAM请求时，CPU正在进行自身的操作(如乘法)，并不需要访内，即I?O访内和CPU访内没有冲突故不存在周期挪用。 (2)I,O设备要求访问内存时，CPU也要求访内，此时发生冲突。在这种情况下，I,0的DMA请求优先，即出现了周期挪用，CPU需延缓一个存取周期访问内存。 (3)I,0设备有DMA请求时，存储器本身正处于“忙”状态(正在读或写)，此时必须待存取周期结束后才能进行I,0访问内存。这种情况也不存在周期挪用。 10(DMA方式中的中断请求不是为了传送信息(信息是通过主存和I,0间的直接数据通道传送的)，只是为了报告CPU一组数据传送结束，有待CPU做一些其他处理工作，如测试传送过程中是否出错，决定是否继续使用DMA方式传送等。而程序中断方式的中断请求是为了传送数据，I,0和主机交换信息完全靠CPU响应中断后，转至中断服务程序完成的。 11((1)主机与I,0设备在结构和工作原理上有很大差别，都有各自的时钟、独立的时序控制和状态标志; (2)主机与I,O设备有不同的数据传送速度; (3)主机与I,O设备在数据格式上不同。 所以需要引入I,0接口解决两者之间的同步和协调、数据格式的转换等。 12(I,0接口的基本作用如下: (1)实现数据缓冲，使主机和I,O设备在传送速度上匹配; (2)实现数据格式的转换; (3)提供I,O设备和接口的状态; (4)实现主机和I,O设备之间的通讯联络控制。 13(由于I,O设备在结构和工作原理上与主机有很大的差异，它们都有各自单独的时钟、独立的时序控制和状态标志。主机与外围设备工作在不同速度下，因它们速度之间的差别一般能够达到几个数量级。同时主机与外围设备在数据格式上也不相同:主机采用二进制编码表示数据，而外围设备一般采用ASCII编码。因此在主机与外围设备进行数据交换时必须引入相应的逻辑部件解决两者之间的同步与协调、数据格式转换等问题，将这些逻辑部件称之为输入输出接口。 14(接口的类型取决于I,O设备的类型、I,O设备对接口的特殊要求、CPU与接口(或I,0设备)之间信息交换的方式等因素。一般来说，接口部件按以下几种方式分类。 按接口与设备之间的数据传输宽度可以将接口分为如下两类: (1)并行接口 主机与接口、接口与外围设备之间都是以对一个字或字节各位同时进行处理的方式完成信息传递工作，即每次传送一个字或一个字节的全部代码。因此并行接口的数据通路是按字节或字节设置的。一般当I,O设备本身是按照并行方式工作，而且主机与外围设备之间距离较近时，选用并行接口。 (2)串行接口 接口与主机之间完全按照并行的方式实现数据传递。但接口与I,O设备之间是按照每次传送1位的方式实现数据传递的，即每个字节是按位依次传送的。因此要求串行接口必须设置具有移位功能的数据缓冲寄存器，以实现数据格式的串?并转换。同时还要求接口牛有同步定时脉冲信号来控制信息的传递速率，保证信号能够在接口与外围设备之间实现同步串行传送。一般的低速I,O设备及通讯设备多用串行接口。 根据接口与CPU之间的协调关系，可以将接口分为如下两类。 (1)同步接口 同步接口的数据传送按照CPU的控制节拍进行。无论是CPU与接口之间，还是接口与外围设备之间的数据交换都听从CPU控制节拍的协调，与CPU的节拍同步。这种接口的控制简单，但其操作时间必须与CPU的时钟同步，取时钟的整数倍。 (2)异步接口 异步接口不由CPU的时钟控制。利用应答方式实现CPU与I,O设备之间的信息交换。通常将要进行信息交换的两部分分别称为主设备和从设备，如将CPU看作主设备，将I,0设备看作从设备。在信息交换时，由主设备发出交换信息的“请求”信号，经接口传送给从设备，从设备完成主设备指定的操作后向主设备发出“回答’’信号。按这种一问一答的方式分步完成信息的交换ob其中从“请求”到“回答”之间的时间是由完成操作所需的实际工作时间决定的，与CPU的时钟节拍无关。 根据接口对数据传送的控制方式，可以将接口分为:有程序控制的输入输出接口、程序 中断输入输出接口和直接存储器存取(DMA)接口等三种。 15(?程序直接控制方式又称程序查询方式。?在这种方式中，完全由计算机程序控制数据在CPU和外围设备之间的传输，即由CPU主动控制完成。 通常的方法是在用户的程序中安排一段由输入输出指令和其他指令组成的程序段(也称为I,0服务程序)直接控制I,O设备的工作。在数据的输入输出过程中，CPU根据主程序的控制，专门执行相应的I,O服务程序，根据I,O服务程序中的指令直接控制数据的传送。 16(所谓中断就是计算机暂停执行当前程序，转而执行更紧急的程序，并能在执行结束后自动恢复执行原先程序的过程。 17(在计算机系统中CPU响应中断必须同时满足以下三个条件: (1)中断源有中断请求。 (2)CPU允许接受中断请求。 (3)一条指令已经执行完毕，没有开始执行下—条指令(个别情况下可以允许打断特殊的长指令的执行)。 一旦以上三条得到满足，CPU开始响应中断，进入响应中断周期。保留原有程序的断点状态，进而转向中断服务程序。在保留原有断点和现场时，首先保留程序计数器PC中的内容，以保证原有程序能够在中断返回后继续执行，然后需要保留程序执行的特征(通常称为程序状态字)。 计算机中保存断点数据的方法很多，通常是采用堆栈的方式。当发生中断时，将当前程序的程序计数器PC和程序状态字(PSW)压人系统栈中，待中断处理结束恢复断点状态时再从栈中推出。 18((1)置位或复位I,0接口的某些控制寄存器，控制I,0设备的动作。 (2)测试设备的状态。 (3)传送数据。 19(在许多情况下，为保证在执行程序指令序列的完整性，必须采用禁止中断或屏蔽中断的方法。 所谓禁止中断就是在CPU内部设置一个可以由程序设置的“中断允许”触发器，只有该触发器为“厂时，才允许CPU响应发生的中断，”称为允许中断;否则CPU将不响应任何中断，称为禁止中断。 在产生中断请求后，为保证中断服务程序的顺序执行，一般利用程序有选择地封闭部分中断源，即只允许其余部分的中断源产生中断请求，这种操作称为中断屏蔽。中断屏蔽的实现方法是为每个中断源设置一个中断屏蔽触发器，当触发器为“1”时封闭该中断源的中断请求，反之允许中断请求通过;向;CPU提出中断请求。 在计算机系统中大部分中断是可以屏蔽的，一般将它们称为可屏蔽中断。少数中断是不能屏蔽的，称为不可屏蔽中断。这些中断源无论何时提出中断请求，CPU必须立即响应，，即这些中断拥有最高的中断优先权。如电源掉电等就是不可屏蔽中断。 20(在中断处理中，CPU响应中断请求之后，暂停原有程序的运行，但不需要保存断点状态，由计算机中的其他部件执行中断处理。处理结束后CPU继续执行原有程序。这种中断方式称为简单中断。 21(所谓程序中断就是CPU在响应中断请求之后，通过完成一系列的服务程序来处理有关工作。这种中断方式需要CPU在暂停原有程序运行后’，保证断点状态，转人中断服务程序。程序中断一般用在中、低速外设数据传送以及要求进行复杂处理的场合。 22(多重中断处理是指在处理某个中断过程中又发生新的更高级中断，CPU暂停当前执行的中断服务程序，转而进行新的中断处理。这种重叠处理中断的现象称为中断嵌套。 23(程序中断的整个处理过程如下: (1)关中断，在保证现场和保存现场的过程中，即使有更高级的中断CPU也不能响应。否则断点和现场保存不完整，在中断服务程序结束后不能正确恢复现场并继续执行原有程序。 (2)保存断点，保存现场:为了在中断处理结束后能够正确返回到当前的断点，必须将当前的程序计数器PC的内容保存起来。对现场信息保存一般有两种形式:一是由硬件对现场信息进行保存，一是由软件负责完成现场信息的保存。 (3)判断中断条件(中断源)，转入执行响应的中断服务程序。在多个中断源同时请求中断时，必须进一步判断中断条件，响应优先权最高的中断，并转入相应的中断服务程序入口。 (4)开中断，因为系统将执行中断服务程序，开中断将允许更高级的中断请求得到响应，以实现中断的嵌套。 (5)执行中断服务程序 (6)第二次关中断，执行完中断服务程序后应该恢复现场和断点，因此必须关闭中断以免在恢复现场和恢复断点过程中因其他中断的请求而出现问题。 (7)恢复现场，恢复断点。系统利用硬件或软件将恢复以前保存的现场和断点数据。 (8)开中断，系统完成现场和断点恢复工作后，将转回原有程序。开始允许接受中断请求。‘然后继续原有程序的运行。 24(在DMA控制器的控制下，数据不经过CPU而直接在内存和外设之间传送，传送速度快，CPU基本不干预，适于连接高速I,0设备传送大批量数据。 25((1)DMA工作期间停止CPU访问内存。优点:控制简单，适于高速外设成组传送数据。缺点:CPU和内存的效率没有充分发挥。 (2)DMA挪用几个内存周期完成数据传送。优点:能较好地发挥内存和CPU的效率，适于外设存取周期大于内存周期的情况(低速外设)。 (3)DMA与CPU交叉访问内存。优点:能高效率工作。缺点;硬件复杂。这种方式要求CPU周期比内存周期长得多。 26(所谓DMA方式就是在进行数据传送时，CPU让出总线的控制权，由硬件中的DMA控制器接管直接控制总线。在DMA控制器的控制下，数据不经CPU而直接在内存和外设之间传送，提高大批量数据交换的速度，从而提高计算机系统的数据传输效率。 在:DMA方式中，CPU很少干预数据的输入输出，只是在数据传送开始前，初始化DMA控制器中的设备地址寄存器?内存地址寄存器和数据字个数计数器等。CPU不用直接干预数据传送开始以后的工作。DMA通过中断与CPU保持联系，以便在数据传送完成或发生异常时及时通知CPU加以干预。 DMA的优点是速度快，由于CPU基本不干预数据的传送操作，与前面两种数据传送方式相比节省了CPU取指令、取数据、送数据等操作。在数据传送过程中，也不需要进行类似保存现场、恢复现场的工作。内存地址的修改、计数器的操作均由硬件线路直接实现，降低了系统程序的复杂性。 27((1)内存地址计数器 用于存放内存中要交换数据的地址。在:DMA传送前，通过程序将数据块在内存中的起始位置(指地址)送到内存地址计数器中。当实施(DMA传送时，每交换一次数据，地址计数器自动加“1”，给出下一次交换的数据所在地址。 (2)字计数器 用于记录传送数据块的长度。其内容在DMA传送前通过程序设置。每传送一个数据，字计数器自动减“广，直到为“0”时表示此数据块传送完毕。引起DMA控制器向CPU发出中断请求，要求进行后处理。 (3)数据缓冲寄存器 用于暂时存放每次传送的数据。 (4)DMA请求触发器 每当设备准备好一个数据后，外设发给DMA请求触发器一个控 制信号，通知DMA控制器数据已就绪。由请求触发器将保存外设DMA请求信息交通知控制,状态逻辑。 (5)控制,状态逻辑，由控制和时序电路以及状态标志触发器等组成。用于控制修改内存地址计数器和字计数器，指定’DMA的传送方向(输入或输出)，并对DMA请求信号和CPU响应信号进行协调和同步，为DMA控制器的核心部分。控制,状态逻辑在接收DMA中断请求信息之后，向CPU发出一个DMA传送请求信号，要求CPU让出总线的控制权。在接到CPU传来的传送响应信号之后，控制状态逻辑发出DMA响应信号，并将DMA请求触发器复位。 (6)中断机构 当一组数据交换结束，即字计数器为“0”时，由溢出信号触发中断机构，向CPU发出中断请求，要求CPU进行DMA传送的后处理工作。 28(为了进一步减少数据输入输出对整个系统运行效率的影响，在一些计算机系统中引入通道控制方式进一步提高CPU的效率。、通道是具有特殊功能的处理器，它有自己的指令和程序专门负责数据输入输出的传输控制。在采用通道方式的计算机中，CPU将传输控制的权利转交给通道，而CPU本身只负责数据处理。这样通道与CPU分时使用内存，实现了CPU内部运算与外设输入输出数据操作之间的真正并行工作。 根据多台设备共享通道的不同情况，一般可将通道分为字节多路通道，选择通道和数组多路通道三种。 (1)字节多路通道 字节多路通道是一种简单的共享通道，在时间分割的基础上服务于多台低速和中速外设。字节多路通道包括多个子通道，每个子通道服务于一个设备控制器，可以独立地执行通道指令。 (2)选择通道 选择通道每次只能从所连接的设备中选择一台的通道程序执行，该通道控制程序独占整个通道，直到数据交换结束后才让出通道。因此连接在选择通道上的若干设备只能依次使用通道与内存交换数据。数据是按成组(数据块)的方式进行的，每次传送一个数据块，传输率很高。选择通道多适用于快速设备。 (3)数组多路通道 数组多路通道把字节多路通道和选择通道的特点结合在一起，它有多个子通道，像字节多种通道一样共享总通道。同时其中的数据又按选择通道的方式成组(数据块)进行传送。数组多路通道既具有多路并行操作的能力，又具有很高的数据传送速率，但其控制比前两种通道要复杂。 29((1)参与计算机内数据的传输操作选择输入输出设备。 (2)参与控制完成选定的输入输出设备与CPU及其他部件之间的数据交换。 30(现代计算机系统的外围设备品种繁多，各种设备都有自己独特的机构组成和工作原理，通过不同的方式与CPU相连。为了正确完成CPU与外围设备之间的数据交换，必须对众多的外围设备进行编号(设备号)，通常称为编址，即为每个外围设备分配一个单独的地址码以示区别。 输入输出设备的编址方式分为两种:一是将外围设备和内存同样看待的统一编址方式，一是外围设备单独编址方式。 31(统一编址方式是将输入输出设备和内存统一进行编址;即将内存地址编码扩大到外围设备上。在统一编址方式的I,0系统中，CPU将输入输出设备视为内存的一部分，不需要专门的:I,0指令就可以实现对外围设备的数据传送操作。当访问存储器的指令中出现被L,O设备占用的地址时，表示CPU访问的将不是内存的某个存储单元，而是I,0设备的某个寄存器。 在统一编址的计算机系统中，利用存储器的读写指令就可实现I,O设备与CPU之间的数据传送。用比较指令可以比较I,O设备中状态寄存器的值，由此判断输人输出操作的执行情况。 、 32(单独编址方式又称独立编址方式，将外围设备的编址与内存编址相区别，对所有的设备进行独立编址。 33(一般来说，输入输出接口的基本作用如下: (1)实现数据缓冲，使主机与外围设备在工作速度上达到匹配 在接口部件中一般设置一个或几个数据缓冲寄存器，当CPU向外围设备传送数据时，首先将数据传送到与外围设备相连的接口部件的数据寄存器中，然后启动外围设备，由外围设备自己完成将数据寄存器中的数据传送到外围设备的工作。此时CPU可以从事其他工作，直到外围设备通过特定的方式通知CPU外围设备的数据传送已经结束。从而利用数据缓冲技术解决高速CPU与低速外围设备之间的速度协调问题。 (2)实现数据格式的转换 接口线路在完成数据传送的同时，实现CPU与外围设备之间数据格式的转换。如完成并行数据与串行数据的转换，进行位与字节之间的装配及拆分等工作。 (3)提供外围设备和接口的状态，为CPU更好地控制各种外围设备提供有效的帮助 在接口线路中设置设备和接口状态寄存器，并占用兰个或多个I?0地址。CPU可以通过取其中的内容了解外围设备和接口线路的工作状态，及时调整对外围设备及数据接口的指令。 (4)实现主机与外围设备之间的通讯联络控制 主要通讯联络控制工作包括:设备的选择、操作时序的控制与协调、中断的请求与批准、DMA的请求与批准、主机命令与I,0设备状态的交换与传递等。