求计算机组成原理试题及答案

答案:中国古代提花机和提花机，巴贝奇分析仪，帕斯卡的加法器和莱布尼茨的乘法器。

2.现代电脑应该具备哪些功能？P5-9，P32-33。

回答:(1)有适合原著的内力(内力)；(2)具有内部程序执行机制(内部程序)；(3)具有适合内部程序的数据和程序存储和表示(存储)；(4)能在系统运行中实现自我管理()。

3.简述I/O接口的功能。

1.设备选择2。数据缓冲和锁存以实现外部设备和计算机之间的速度匹配。数据格式转换。如串并转换、数据宽度转换等。4.匹配信号特征5。接收CPU的控制命令，监控外设的工作状态。

4.简述总线接口的功能；

数据缓存、数据转换、状态设置、控制、程序中断。

5.为什么I/O总线像系统总线一样采用串行总线的形式而不是并行总线？以USB串行总线为例，采用了哪些技术措施？

答:并行总线的每个数据位都需要单独的传输线，所有数据位同时传输，会造成干扰，容易丢失数据。串行总线的数据传输是在一条线上一点一点进行的，抗干扰性强，不易丢失数据。为了避免并行总线在高速下的串扰和同步问题，I/O总线都是串行总线的形式。USB:热插拔、差分信号传输和双绞线

6.根据三原色原理，任何颜色都可以由三种颜色的颜料制成。为什么彩色喷墨打印机需要六色墨盒？

三种颜色虽然可以混合绝大部分颜色，但色彩表现能力较差，色域宽度远达不到人眼的要求。比如这三种颜色混在一起的黑色，其实是一种深色，而不是纯黑，于是人们在三色墨盒的基础上加上了黑色墨盒，从而成为四色墨盒，现在市面上的四色打印机都在用这种墨盒。而四色打印机的表现色彩不够丰富，色彩还原能力无法与打印出来的照片相比，无法满足人们对彩色照片的要求。于是人们在四色墨盒的基础上增加了品红和青色墨盒，使打印机成为六色打印机。

7.I/O过程中程序查询控制方式的特点和不足？

(1)I/O过程的程序直接控制。特点:I/O过程完全由CPU指令控制，即外部设备的相关操作必须由CPU指令直接指定。在规范情况下，I/O操作在CPU寄存器和外部设备的数据缓冲寄存器之间执行，I/O设备不直接访问主存储器。有两种方式，即无条件转移控制和程序控制。不足:CUP控制I/O的效率很低。这种控制方法只适用于预先预测和预测的I/O事件，但在实际应用中，大多数家族都是不寻常的、不可预料的。无法发现和处理一些不可预知的事件和系统异常。而且这种查询方式只能让CPU和外设串行工作，会出现CPU资源不能充分利用和紧急事件不能及时处理两种情况。

(2)I/O过程中的程序中断控制。特点，提高计算机的工作效率。不足:数据可能会丢失。

(3)I/O数据传输的DMA控制。适用于高速海量数据传输，能够保证数据在高速传输过程中不丢失。特点:CPU利用率提高，可以在指令周期的任意机器周期结束时进行DMA响应。DMA主要用在需要海量数据传输的系统中，可以提高数据吞吐量。缺点:只能实现简单的数据传输。随着系统中配置的I/O设备数量的增加，输入和输出操作变得越来越繁忙。所以需要CPU不断预置每一个DMA，增加了CPU的负担。

(4)I/O过程的通道控制。为了减轻CPU的负担，I/O控制单元还接管了设备选择、切换、启动、结束和数字验证等功能，从而形成一个I/O通道，实现对输入输出操作的全面管理。通道具有更强的独立处理数据输入输出的功能。通过简单的通道指令，可以在一定的硬件基础上由通道程序控制I/O，避免了CPU的干预，可以同时控制多个同类型或不同类型的设备，使系统更加并行。通道结构的灵活性相对较大，可以根据需要进行简化或增强。特点:有读写指令，能执行通道程序。CPU通过简单的输入输出指令控制通道工作。通道和设备在中断模式下与CPU通信。缺点:对硬件要求高，费用高。

8.机器的数量是多少？它有哪些表征？你为什么需要这么多表格？

答:一个数在一个机器中的表示叫做机器号，这个数本身的值叫做机器号的真值。其表现形式有:原码、反码、补码、移码。为了解决机器中负数的符号位参与运算的问题。

9.磁盘和光盘的相对优缺点是什么？磁光盘如何综合其优缺点？

答:磁盘是一种辅助存储器，具有存储容量大、信息存储时间长、读取时无需再生的特点。磁盘比光盘的优点是可以读写，缺点是记录密度低。光盘具有记录密度高、成本低、存储容量大、体积小的技术特点。光盘比磁盘的优点是记录密度高，缺点是只能读不能写。磁光盘的存储介质是磁光材料制成的磁性薄膜，容易被垂直磁化。它兼有磁盘和光盘的优点。磁光盘可以读写，记录密度很高。

10.电脑控制器的功能有哪些？对应的组件有哪些？

排序，(定时)和发送操作控制信号。分别对应于指令计数器、时序节拍发生器和运算控制部分。

11.简述总线通信中主机和从机的时序控制方式。它们适用于什么样的情况？

(1)同步通信。它的特点是模块之间简单一致的协作，使用一个公共时钟，各部件发送或接收信息时有统一的时钟规定，因此具有较高的传输效率。

(2)异步通信。双方的操作不依赖于基于* * *同时时钟的时间标准，而是一方的操作依赖于另一方的操作，形成“请求-响应”模式，采用的通信协议称为握手协议。

(3)半同步通信。其特点是与系统时钟同步，但对于速度较慢的设备，可以延长数据传输的周期。它适用于工作速度较低但包含许多速度差异较大的设备的简单系统。

(4)单独沟通。基本思想是将一个传输周期分解成两个子周期。特点是每个模块都要申请总线使用权。每个模块在准备数据的过程中不占用总线，总线可以接受其他模块的请求。当总线被占用时，它在做有效的工作，从而实现多个主从模块之间的交叉重叠并行传输。这种控制方式比较复杂，在一般微机系统中很少使用。

12.计算机架构开发的目标是什么？采用的技术路线是什么？改进冯·诺依曼计算机体系结构的具体措施有哪些？P67-69

答:计算机架构开发的目标是并行，享受* * *。采用的技术路线是:在实现以内存为中心的过程中，形成了分时操作系统、中断控制技术、DMA控制技术等；利用指令流水线实现指令执行的并行性和共享性；使用处理器级并行技术。冯·诺依曼架构的改进是:(1)从以算子为中心到以内存为中心。(2)指令执行的并行性和* * *享受。(3)并行处理器和* * *。

13.珠算和计算与现代计算机的主要区别是什么？现代计算机发展过程中最具代表性的计算机有哪些？有哪些进步的标致？现代电脑应该具备哪些功能？P5-9，P32-33。

答:珠算和计算主要靠人——外在动力驱动，没有内在动力；而且珠算和计算的计算程序是人脑发出的，不能自动计算，没有内部程序。最具代表性的计算机有巴贝奇分析仪、帕斯卡加法器、图灵计算机、阿塔纳索夫电子数字计算机和冯诺依曼电子计算机。进步的迹象是有了内部程序；用内力；计算过程分解成简单动作，机械化；用真空管的电子数字计算机，并提出计算机的四个原理；以运算器为核心，数据和指令用二进制表示，指令按照执行顺序存储在内存中。现代计算机应该具备哪些功能:(1)适合原著的内部动力；(2)内部程序执行机制；(4)系统运行中的自我管理。

14.1多媒体接口技术需要什么设备？

全屏和全动态视频图像、高清晰度全电视信号和高速真彩色图形显示设备和摄像设备、高保真音响，以及语音识别器、语言合成器等。

14.2.随着计算机输入输出设备的进步，相应地带来了一系列人机交互界面技术。简述不同的人机交互界面需要哪些对应的输入输出设备？

1.符号界面:输入设备:键盘。输出设备:打印机、显示器。

2.图形界面:输入设备:光笔、平板电脑、鼠标、扫描仪、操纵杆和跟踪器。输出设备:平板显示器、扫描仪显示器。

3.多媒体接口:输入设备:麦克风、扫描仪、数码相机。输出设备:立体声，投影仪，显示器。

4.虚拟现实技术:输入设备:数据手套。输出设备:头盔显示器。

15.计算机的内存为什么要实现分级存储？有几级？不同层次之间有什么关系？P60，P136-137。

答:内存实现分级存储的方式是解决速度不匹配和主存容量不足的问题。一般分为三个层次:辅助记忆，

主存储器，高速缓存寄存器。各级之间的关系是:辅助存储器是主存储器的备份；主存可以和CPU通信，也可以作为缓存的备份；缓存存储了CPU最常用的信息。

16.计算机的内存为什么要实现分级存储？有几级？不同层次之间有什么关系？P60，P136-137。

答:内存实现分级存储的方式是解决速度不匹配和主存容量不足的问题。一般分为三个层次:辅助记忆，

主存储器，高速缓存寄存器。各级之间的关系是:辅助存储器是主存储器的备份；主存可以和CPU通信，也可以作为缓存的备份；缓存存储了CPU最常用的信息。

17.在中断处理过程中，为什么需要保护和恢复中断服务执行前后的站点和断点？站点和断点的具体内容是什么？它存放在哪里？使用什么指令？

因为CPU在执行完中断服务程序后，需要一个原来的执行环境来返回原来的断点执行。所以在保存断点的时候，也要保护好站点；返回断点时，先还原场景。

Site是指中断响应时CPU执行程序的当前状态和中间结果。

断点是指中断响应前要执行的指令的地址，即程序计数器PC中的内容。

断点存储在程序计数器中。现场状态存储在存储器中固定的指定单元中。

调用CALL指令和PUSH指令，堆栈下一条指令的地址。

18.简述I/O接口的功能。P201-203。

(1)设备选择，即通过地址解码选择要操作的设备。

(2)数据缓冲锁存，实现外部设备与计算机的速度匹配。

(3)数据格式转换。例如串并行转换和数据宽度转换。

(4)信号特征匹配。当计算机与外部设备的信号电平不同时，实现匹配转换。

(5)接收CPU的控制命令，监控外设的工作状态。

19是什么原因。I/O接口需要数据格式转换和信号特性匹配的功能？P203

答:由于并行传输抗干扰性差，容易出错，所以I/O总线采用串行方式，而系统总线采用并行方式，所以I/O接口需要进行数据格式转换。I/O总线采用串行方式，信息传输距离远，信号衰减速度会快，容易受到干扰。计算机和外设的信号电平不同，I/O接口需要具有信号特性匹配的功能。

20.谁先解决了计算机的内部电源和内部程序？用什么方法解决的？

答:内幂最早是帕斯卡解决的；帕斯卡发明了帕斯卡加法器，是由一系列齿轮组成的装置。内部动力很简单，就是利用时钟里的发条。内部程序首先由巴贝奇解决；巴贝奇受提花机的启发发明了差分机，进而提出了巴贝奇分析仪，按照工厂模式分为五个部分:仓库、车间、控制机构、印刷厂、穿孔卡片。

21.中断和DMA模式适合什么类型的外设？

答:中断适用于大部分时间需要CPU和外设并行工作，只有少部分时间用于相互交换信息，从而提高CPU资源利用率的外设，如键盘、打印机等。DMA模式只能控制快速、单一的外设，适用于直接用内存传输数据的外设。

22.激光打印机的工作过程主要有哪些步骤？P246

a:步骤1:将要印刷的图案曝光以形成静电潜像。

第二步:在电压的作用下，带负电的墨粉被吸附在硒鼓带正电的区域。这个过程叫做“发展”。

步骤3:施加反向静电电荷，将碳粉吸附到纸张上。这个过程被称为“转印”。

第四步:通电的滚筒熔化墨粉，将墨粉固化在纸张上。这个过程叫做“固定”。

两者都是三总线结构。他们的主要区别是什么？

答:(1)中的三级总线结构分别是局部总线、系统总线和扩展总线。它通常在I/O设备的性能相差不大时使用。

(2)中间和第三种总线结构是主存总线、I/O总线和DMA总线。主存储器与连接高速外设的I/O接口之间有一条DMA总线，提高了高速设备与主存储器之间的数据传输。