计算机组成原理简答题

• 影响流水线性能的因素主要有哪几种?请简要加以说明
  • 结构相关：是当多条指令进入流水线后,硬件资源满足不了指令重叠执行要求时产生
  • 数据相关：是指令在流水线中重叠执行时,当后继指令需要用到前面指令的执行结果时发生的
  • 控制相关:是当流水线遇到分支指令和其它改变PC值的指令时引起的
• 常见的刷新方式有哪三种,试分析它们之间的差别
  • 集中刷新：是在规定的一个刷新周期内,对全部存储单元集中一段时间逐行进行刷新,此刻必须停止读/写操作
  • 分散刷新：是指对每行存储单元的刷新分散到每个存储周期内完成
  • 异步刷新：异步刷新是前两种方式的结合,它即可缩短“死时间”,又充分利用最大刷新间隔2ms的特点
• 试说明单译码方式(线选法)和双译码方式(重合法)的区别
  • 线选法：适用于地址线较少的芯片。其特点是地址信号只须经过一个方向的译码器就可以选中某一存储单元的所有位
  • 重合法：适用于地址线较多的芯片。其特点是地址线分为两组,分别经 行地址译码器和列地址译码器,通过两者“与”选中存储单元才能进行读/写
• 说明计算机九大寻址方式及有效地址EA计算方法
  • 立即寻址：无需寻址
  • 相对寻址：EA=(PC)+A
  • 寄存器间接寻址：EA=(R)
  • 隐含寻址：无需寻址
  • 基址寻址：EA=(BR)+A
  • 直接寻址：EA=A
  • 变址寻址：EA=(ⅨX)+A
  • 间接寻址：EA=(A)
  • 寄存器寻址：EA=R
• 按传输信息的不同,系统总线可以分为哪几类?并加以简单描述
  • 数据总线：用来传输各种功能部件之间的数据信息,它是双向传输总线,其位数与机器字长、存储字长有关,一般是8位,16位或32位
  • 地址总线：主要用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或0设备的地址
  • 控制总线：用来发送各种控制信号的传输线,通常对任意控制线而言,它的传输是单向的
• 分别说明一下名词MAR,MDR,CU,R,PC的中文名称及该器件的主要功能
  • MAR：存储器地址寄存器,用来存放欲访问的存储单元的地址,其位数对应存储单元的个数
  • MDR：存储器数据寄存器,用来存放从存储体某单元取出的代码或者准备往某存储单元存入的代码,其位数与存储字长相等
  • Cu：控制单元,用来分析当前指令所需完成的操作,并发出各种微操作命令序列,用以控制所有被控对象
  • R：指令寄存器,用来存放当前指令,R的内容来自MDR
  • Pc：程序及计数器,用来存放当前欲执行指的地址,它与存的MAR之间有一条直接通路且具有自动加1的功能,即可自动形成下一条指令的地址
• 试说明写回法和写直达法的区别
  • 写回法：写操作时只把数据写入Cache而不写入主存，伹当Cache数据被替换出去时才写回主存
  • 写直达法：写操作时数据既写入Cache又写入主存。它能随时保证主存和cache的数据始终一致，但增加了访存次数
• 计算机的五大基本组成是什么
  • 运算器：用来完成算数运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器里
  • 存储器：用来存放数据和程序
  • 控制器：用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算的结果
  • 输入设备：用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式，常见的有键盘，鼠标等
  • 输出设备：可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式，如打印机输出等
• 试说明汉明码的校验原理(即如何生成汉明码，以及汉明码检验原理)，默认偶校验
  • 汉明码生成步骤
    • 确定校验位的位数
    • 确定检验位的位置
    • 分组
    • 生成校验位的值
    • 得出结论
  • 检验原理：将己知的汉明码按照前三步正常进行，到第四步时，用H接受P和D
    —起异或，然后把H倒序排列，若都为0,即无错。否则，该序列对应的二进制位置出错
• 试说明循环冗余校验码的校验原理
  • 循环冗余校验码步骤
    • 确定检验为位数r
    • 写出信息多项式M(x)
    • 将信息多项式左移r位，得到M(x)*x^2
    • 用M(x)*x^2除以生成多项式G(x),得到r位校验位
    • M(x)*x^2+R(x)得到 CRC 码
  • 检验原理：根据余数判出错位，取反纠错
• 试说明，具有Cache-主存结构的计算机，CPU在访问存储器时如工作流程
  • CPU欲读取主存某字时，有两种可能：一种是所需要的字已经在缓存中，即可直接访问Cache；另一种是所需的字不在Cache内，此时需将该字所在的主存整个字块一次调入Cache中(Cache与主存之间是字块传送)。当Cache未满时，主存块可调入缓存块，称该主存块与缓存块建立了联系。当Cache己满时，无法接受来自主存块的信息，就由Cache内的替换机构按—定的算法从Cache内移除哪块返回主存，并把新的主存块调入Cache
• 说明Cache-主存的地址映象有哪三种方式，说明他们的基本映象原理
  • 直接映射：将主存空间按Cache的尺寸分区，每区内相同的块号映像到Cache中相同的块位置
  • 全相联映射：主存中的每一个字块可映射到Cache任何一个字块位置上，当访问一个块中的数据时，块地址要与Cache块表中的所有地址标记进行比较已确定是否命中
  • 组相联映射：是直接映射和全相联映射的一种折衷方案。该方法将存储空间分为若干组，各组之间是直接映射，而组内各块之间则是全相联映射
• 试说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系
  • 一个指令周期包含若干个机器周期，一个机器周期又包含若干个时钟周期（节拍），每个指令周期内的机器周期数可以不等，每个机器周期内的节拍数也可以不等
• 试说明微程序控制器的基本工作原理（即CPU执行指令时的操作过程）
  • 取指阶段：取指周期微程序地址的第一条微指令，然后按顺序控制字段形成下一条微指令地址
  • 执行阶段：当取指进入指令寄存器通过微地址会形成微程序的首地址，然后逐条从控制存储器中读出微指令，再执行此指令
• 说明补码定点加减运算，判断溢出的两种方法
  • 一位符号位判断溢出：参加操作的两个数（减法时即为被减数和“求补”以后的减数）符号相同，其结果的符号与原操作数的符号不同，即为溢出
  • 两位符号位判溢出：使用双符号位参加计算，如果结果双符号位相间，则未溢出；如果双符号位不同，则溢出。最高符号位表其真正的符号