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计算机组成原理简答题
第1章 计算机系统概论
计算机的五大基本组成是什么：
运算器：用来完成算术运算和逻辑运算，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。
冯诺依曼机器的主要特点：
1）计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成；
2）指令和数据存储在存储器中，并可以按地址访问；
3）指令和数据均以二进制表示；
4）指令由操作码和地址码构成，操作码指明操作的性质，地址码表示操作数在存储器中的位置；
5）指令在存储器内按顺序存放，通常按自动的顺序取出执行；
6）机器以运算器为中心，I/O设备与存储器交换数据也要通过运算器。
计算机系统5层层次结构从下到上由哪五层组成？哪些是物理机，哪些是虚拟机？
1）微程序机器、传统机器、操作系统机器、汇编语言机器、高级语言机器
2）微程序机器和传统机器是物理机，其他是虚拟机。
什么是存储单元、存储字、存储字长、存储体？
存储单元：存储一个存储字并具有特定存储地址的存储单位；
存储字：一个存储单元中存放的所有的二进制数据，按照某个地址访问某个存储单元获取的二进制数据。
存储字长：存储字中二进制数据的位数，即按照某个地址访问某个存储单元获取的二进制数据的位数；
存储体：由多个存储单元构成的存储器件。
第2章 运算方法和运算器
浮点加减运算基本按照哪几步来进行
1）对阶：使小数点对齐；
2）尾数求和：将对阶后的两个尾数按照定点加减运算规则求和；
3）规格化：尾数规格化；
4）舍入：尾数右规时，丢失数值位；
5）溢出判断：判断结果是否溢出。
第3章 多层次存储器
Cache常用的替换算法有哪些？哪个命中率最高？
1）先进先出、近期最少使用算法和随机替换算法；
2）命中率最高的是近期最少使用算法；
Cache写操作有哪两种方式？
1）写直达法：写操作既写入Cache又写入主存；
2）写回法：只把数据写入Cache而不写入主存，当Cache中数据被替换出去之后才写入主存。
将主存地址映射到Cache地址称为地址映射，常见的Cache映射方式有哪几种？
直接映射、全相联映射、组相联映射。
直接映射的优缺点？
优点：地址变换速度快。缺点：cache利用率不高，块冲突率高；
全相联映射的优缺点？
优点：cache利用率高，块冲突率低。缺点：地址变换复杂，需要较多的硬件。
提高访存速度的三种方式。
1）采用高速元器件；
2）采用存储层次结构：cache-主存结构；
3）调整主存结构：包括单体多字，多体并行两种方式。
什么是存取时间？什么是存取周期？哪个大？
1）存取时间：启动一次存储器完成本次操作（读或写）所需的时间；
2）存取周期：连续两次启动存储器所需要的最小间隔时间；
3）存取周期包含存取时间；
存储器按存取方式，可以分成哪四类？哪些属于随机访问存储器，哪些属于串行访问存储器？
1）可以分为随机存储器、只读存储器、顺序存储器和直接存储器；
2）随机存储器和只读存储器属于随机存储器，即存取时间与物理地址无关；
3）顺序存储器（典型的如磁带）和直接存储器（典型的如磁盘）属于串行存储器，即存取时间与物理地址有关。
常见的存储系统层次结构有哪两种？透明性如何？各自用来解决什么问题的？
1）缓存-主存层次：用来缓解CPU和主存速度不匹配的问题，由硬件来完成，对所有的程序员完全透明。
2）主存-辅存层次：用来解决主存容量不够的问题，由操作系统和硬件共同完成，对应用程序设计者透明，对系统程序设计者不透明。
三级存储器系统中各级存储器特点与用途，分哪两个层次。
1主存 特点：随机访问、速度快。容量大。用途：存放CPU使用的程序和数据。
辅存 特点：容量大、速度慢、价格低、可脱机保存信息。用途：存放大量后备数据
缓存 特点：速度快、容量小、价格高 用途：用于主存与辅存之间作为缓冲，正在使用的程序和数据的付本。
2缓存-----主存层次和主存---辅村层次。
说明Cache-主存的地址映像有哪三种方式，说明他们的基本映像原理。
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。优：实现简单；缺：不够灵活
全相连映射：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以确认是否命中。
组相连映射：是直接映射和全相连映射的一种折中方案，这种方案将存储空间分为若干组，各组间是直接映射，而组内各块间是全相连映射。
第4章 指令系统
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 隐含寻址：无需寻址 直接寻址：EA=A 间接寻址：EA=(A) 相对寻址：EA=(PC)+A
基址寻址：EA=(BR)+A 变址寻址：EA=(IX)+A 寄存器寻址：EA=Rj 寄存器间接寻址：EA=(Rj)
什么是机器指令？什么是指令系统？
1）机器指令：每一条机器语言的语句；
2）指令系统：全部机器指令的集合。
一条指令包含哪两个主要部分？请简要说明各部分作用。
1）操作码：指明指令要完成的操作；
2）地址码：指明指令要操作的数据或数据来源；
指令中地址的个数可以有几个？
四地址、三地址、二地址、一地址以及零地址。
假设指令中有四个地址、三个地址、两个地址以及一个地址，各自需要访存几次？
1）四地址：访存4次；
2）三地址：访存4次；
3）两地址：访存3次；
4）一地址：访存2次；
寻址方式包括哪两类？
1）指令寻址：下一条将要执行的指令的指令地址；
2）数据寻址：确定本指令的操作数地址。
什么是形式地址？什么是有效地址？
1）形式地址：指令的地址码字段通常都不代表操作数的真实地址，成为形式地址，记为A；
2）有效地址：操作数的真实地址，记为EA，由寻址特征和形式地址共同决定；
了解各种寻址方式的概念及根据形式地址形成有效地址的方式。
立即寻址、直接寻址、隐含寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、基址寻址（隐式或显式）、变址寻址、相对寻址、堆栈寻址
什么是RISC？什么是CISC？
RISC：精简指令集；
CISC：复杂指令集；
第5章 中央处理器
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的要求时产生的。不同指令争用同一功能部件产生资源冲突。
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。可能改变对操作数的读写访问顺序。
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。
分别说明一下名词MAR，MDR，CU，IR，PC的中文名称及该器件的主要功能。
MAR是存储器地址寄存器，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是存储器数据寄存器，用来存放从存储体某单元取出or存入的代码，其位数与存储字长相等。
如4K × 8位的存储芯片，有log2（4K）=12条地址线，8条数据线
CU是控制单元，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。
IR是指令寄存器，用来存放当前指令，IR的内容来自MDR。
PC是程序计数器，用来存放当前欲执行指令的地址，它与主存的MAR间有一条直接通道且具有自动加1功能，即可自动形成下一条指令的地址。
什么是指令周期、机器周期、时钟周期 三者的关系如何。
指令周期：完成一条指令的时间，由若干机器周期组成。
机器周期：完成摸个独立操作，由若干时钟周期组成。
时钟周期：最基本时间单位，由主频决定。
关系：时钟周期是最基本时间单位，由若干时钟周期组成机器周期，由若干机器周期组成指令周期。
第6章 总线系统
系统总线按照传输信息的不同，分成哪几类？是单向的，还是双向的？
1）分成数据总线、地址总线以及控制总线。
2）数据总线：各个功能部件之间传送数据信息，双向传输；
3）地址总线：用来指明数据总线上，源数据或目的数据所在的主存单元的地址。单向：由CPU发出
4）控制总线：用来发送各种控制信号。对于控制总线中的单根线，是单向的，即只能由一个部件发向另一个部件。而一组控制总线中，有输入也有输出，因此，控制总线也可以看成是双向的。
什么是总线宽度、总线带宽、总线复用、信号线数？
1）总线宽度：数据总线的根数，一般是8的倍数。是衡量计算机系统性能的重要指标；
2）总线带宽：即总线数据传输速率，总线上每秒能够传输的最大字节量。
3）总线复用：一条信号线上分时传送两种信号。例如数据总线和地址总线的分时复用；
4）信号线数：地址总线、数据总线和控制总线三种总线的线数之和。