计算机组成原理空间版

计算机组成原理空间版
2012年01月04日
　　1、什么是计算机硬件、计算机软件？各由哪几部分组成？它们之间有何联系？[b]
　　计算机硬件是指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成。主要包括运算器(ALU)、控制器(CU)、存储器、输入设备和输出设备五大组成部分。软件是计算机程序及其相关文档的总称，主要包括系统软件、应用软件和一些工具软件。软件是对硬件功能的完善与扩充，一部分软件又是以另一部分软件为基础的再扩充。
　　2、什么是系统总线？什么是局部总线？[/b]
　　[b]     系统总线是微型计算机系统的公共总线，是多处理机系统中各个处理机模块之间的公共总线，因此也称作全局总线。它支持多个处理机模块之间的以及和它们的共享模块之间的数据交互。
　　局部总线是微处理器模块具有的本地总线，它可连接多个非主模块，但与系统总线上的其他主模块无关。局部总线也称作本地总线，如PCI总线、IP总线、IO CHANNEL等等。
　　3、几种常见的替换算法[/b]
　　[b]先进先出算法（FIFO）：将最早调入Cache的字块替换出去，采用循环电路容易实现开销小。
　　最不常使用淘汰算法(LFU)： 即替换掉引用次数最少的块。需要计算字块的使用次数，开销大，但平均命中率比FIFO要高。 [/b]
　　[b]最近最少使用算法（LRU）： 需要计算字块的使用次数开销大，但平均命中率比FIFO要高。
　　最优淘汰算法（OPT）：系统预测作业今后要访问的页面，淘汰页是将来不被访问的页面或者在最长时间后才被访问的页面。它保证有最少的缺页率，但它实现困难，只能通过理论分析用来衡量其它算法的优劣
　　4、简述DMA方式具有哪些特点？DMA控制器和CPU如何分时使用内存？[/b]
　　（1）DMA是内存即可被CPU访问，也可被快速外设直接访问
　　（2）在传送数据时，内存地址的确定、数据的传送及计算器的计数等工作都是由硬件完成设置的
　　（3）需要在内存中开辟一个专用的缓冲区，以及时提供和接收数据。在DMA数据传送开始前和结束后，CPU以中断方式对其进行预处理和后处理
　　（4）提高了外设与CPU并行工作的并行程度，提高了系统效率
　　DMA控制器与CPU分时使用内存采用以下三种方式：停止CPU访问内存、周期挪用、DMA和CPU交替访内
　　[b]5、简述CPU与外设使用DMA控制方式传输数据的思想。
　　  当某一外设需要输入输出一批数据时，向DMA控制器发出请求，DMA控制器接收到这一请求后，向CPU发出总线请求，若CPU响应DMA的请求，则把总线使用权交给DMA控制器，数据不通过CPU，可以直接在DMA控制器的操作下进行。当这批数据传送完成后，DMA控制器再向CPU发出"结束中断请求"，CPU响应这一中断请求。
　　6、什么是RISC? 它有什么特点？[/b]
　　答案：  RISC是精简指令系统计算机，它有以下特点：
　　（1） 选取使用频率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令。
　　（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/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。
　　（4） 大部分指令在一个机器周期内完成。其意是指在采用流水线组织时每个机器周期内能完成一条指令功能，而并不是说一条指令从取指到完成指定功能只要一个机器周期。
　　（5） CPU中通用寄存器数量相当多。
　　（6） 以硬布线控制为主，不用或少用微指令码控制。
　　（7）一般用高级语言编程，特别重视编译优化工作，其余指令的操作都在寄存器之间进行
　　[b]7、什么是CISC？CISC指令系统的特点是什么？
　　答案：  CISC是复杂指令系统计算机的英文缩写。其特点是：
　　（1） 指令系统复杂庞大，指令数目一般多达2、3百条。
　　（2） 寻址方式多
　　（3） 指令格式多
　　（4） 指令字长不固定
　　（5） 可访存指令不加限制
　　（6） 各种指令使用频率相差很大
　　（7） 各种指令执行时间相差很大，大多数采用微程序控制器
　　8、简述控制器的基本功能[/b]
　　（1）指令控制：程对序的顺序进行控制
　　（2）操作控制：管理并产生由内存取出的每条指令的信号，把各种操作信号送往相应的部件，从而控制控制这些部件按指令的要求进行动作
　　（3）时间控制：对各种操作进行时间上的定时
　　（4）数据控制：对数据进行算数运算和逻辑运算处理
　　[b]9、静态流水线
　　所谓静态流水线是指在同一段时间内，多功能流水线中的各个功能段只能够按照一种固定的方式连接，实现一种固定的功能。
　　10、流水线
　　计算机中的流水线是把一个重复的过程分解为若干个子过程，每个子过程与其他子过程并行进行。由于这种工作方式与工厂中的生产流水线十分相似，因此称为流水线技术
　　[/b]