计算机组成原理参考答案(3)

B. 微程序控制器的时序系统比较简单 C. 两者的时序系统复杂程度相同

D. 可能是硬布线控制器的时序系统比较简单，也可能是微程序控制器的时序系统比较简单

12. 微程序控制器中，控制部件向执行部件发出的某个控制信号称（ ） A．微程序 B．微指令 C．微操作 D．微命令

13.下列描述流水CPU基本概念正确的句子是（）。 A. 流水CPU是以空间并行性为原理构造的处理器 B. 流水CPU一定是RISC机器 C. 流水CPU一定是多媒体CPU

D. 流水CPU是一种非常经济而实用的时间并行技术

14.某计算机的指令流水线由四个功能段组成，指令流经各功能段的时间（忽略各功能段之间的 缓存时间）分别是90ns、80ns、70ns和60ns，则该计算机的CPU时钟周期至少是 （）。 A．90ns B.80ns C.70ns D.60ns 15.说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系。

答：指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周期数来表示；CPU周期也称为机器周期；而一个CPU周期又包含若干个时钟周期（也称节拍脉冲或T周期）。 16.CPU结构如图所示，其中一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器和其它四个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。

(1) 标明图中四个寄存器的名称。

(2) 简述指令从主存取到控制器的数据通路。

(3) 数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。

答：（1）a为数据缓冲寄存器DR，b为指令寄存器IR，c为主存地址寄存器AR，d为程序计

数器PC；

（2）PC→AR→主存 → 缓冲寄存器DR → 指令寄存器IR → 操作控制器 （3）存储器读：M → DR → ALU → AC 存储器写：AC → DR → M 17.举出三种中断向量产生的方法。 答：（1）由编码电路直接产生；（2）由硬件产生一个“偏移量”再加上CPU某寄存器里存放的基地址；（3）向量地址转移法：由优先级编码电路产生对应的固定地址码，其地址中存放的是转移指令通过转移指令可以转入设备各自的中断服务程序入口。 18.用时空图法证明流水CPU比非流水CPU具有更高的吞吐率。 解： S1 S2 S3 S4

IF EX ID 入→ (a)指令周期流程 WB

图C4.1

时空图法：假设指令周期包含四个子过程：取指令（IF）、指令译码（ID）、 执行运算（EX）、结果写回（WB），每个子过程称为过程段（Si），这样，一个流水线由一系列串连的过程段组成。在统一时钟信号控制下，数据从一个过程段流向相邻的过程段。

图C4.1（b）表示非流水CPU的时空图。由于上一条指令的四个子过程全部执行完毕后才能开始下一条指令，因此每隔4个单位时间才有一个输出结果，即一条指令执行结束。 图C4.1（c）表示流水CPU的时空图。由于上一条指令与下一条指令的四个过程在时间上可以重叠执行，因此，当流水线满载时，每一个单位时间就可以输出一个结果，即执行一条指令。

比较后发现：流水CPU在八个单位时间中执行了5条指令，而非流水CPU仅执行2条指令，因此流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。

19.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？ 答：从时间上讲，取指令时间发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空

间上讲，从内存读出指令流流向控制器（指令寄存器），从内存读出数据流流向运算器（通用寄存器）。

20.CPU响应中断应具备哪些条件？

解：(1)在CPU内部设置的中断屏蔽触发器必须是开放的。

(2)外设有中断请求时，中断请求触发器必须处于“1”状态，保持中断请求信号。 (3)外设（接口）中断允许触发器必须为“1”，这样才能把外设中断请求送至CPU。 (4)当上述三个条件具备时，CPU在现行指令结束的最后一个状态周期响应中断。

答：四条件：（1）有中断请求INTR；（2）CPU允许中断（IF=1）；（3）无DMA请求DMAR;（4）一条指令执行结束。

第六章 总线

1. 同步控制是______。

A．只适用于CPU控制的方式 B．只适用于外围设备控制的方式 C．由统一时序信号控制的方式 D．所有指令控制时间都相同的方式 2. 异步控制常用于______作为其主要控制方式。

A．在单总线结构计算机中访问主存与外围设备时 B．微型机的CPU控制中 C．组合逻辑控制的CPU中 D．微程序控制器中 3. 从信息流的传送效率来看，______工作效率最低。

A．三总线系统吞吐量最强 B．单总线系统 C．双总线系统 D．多总线系统 4. 系统总线中地址线的功能是______。

A. 用于选择主存单元地址 B. 用于选择进行信息传输的设备

C. 用于选择外存地址 D. 用于指定主存和I/O设备接口电路的地址 5. 多总线结构的计算机系统采用______方法，对提高系统的吞吐率最有效。

A．多口存储器 B．提高主存的速度 C．交叉编址多模存储器 D．高速缓冲存储器 6.在总线上，同一时刻（）。

A. 只能有一个主设备控制总线传输操作 B. 只能有一个从设备控制总线传输操作

C. 只能有一个主设备和一个从设备控制总线传输操作 D. 可能有多个主设备控制总线传输操作 7.系统总线是用来连接（）。

A.寄存器和运算器部件 B. 运算器和控制器部件

C.CPU、主存和外部设备 D.接口和外部设备 8.在某计算机系统中，各个主设备得到总线使用权的机会基本相等，则该系统采用的总线判优控制方式可能是（）。

Ⅰ.链路查询方式 Ⅱ.计数器定时查询方式 Ⅲ.独立请求方式 A. 只能Ⅰ，其余都不可能 B. Ⅱ和Ⅲ都有可能，Ⅰ不可能 C. 只能Ⅱ，其余都不可能 D. Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都有可能 9.下列选项中的英文缩写均为总线标准的是（） A. PCI、CRT、USB、EISA B. ISA、CPI、VESA、EISA

C. ISA、SCSI、RAM、MIPS D. ISA、EISA、PCI、PCI-Express 10.下列总线标准中是串行总线的是 （）

A.PCI B.USB C.EISA D.ISA 11.下列不属于计算机局部总线的是（）。

A. VESA B. PCI C. AGP D. ISA系统总线 12.下列关于USB总线特征的描述中，错误的是（） A. 可实现外设的即插即用和热插拔 B. 可通过级联方式连接多级外设

C. 是一种通信总线，可连接不同外设 D. 同时可传输2位数据，数据传输率高

13. 为了解决多个A.__主设备____同时竞争总线B._控制权__，必须具有C.总线仲裁_部件。 14.总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段？若采用同步定时协议，画出读数据的同步时序图。

答：分五个阶段：总线请求，总线仲裁，寻址（目的地址），信息传送，状态返回（或错误报告）。 时序图：

图C3.3 15.说明总线结构对计算机系统性能的影响。 答：（1）最大存储容量

单总线系统中，最大内存容量必须小于由计算机字长所决定的可能的地址总线。 双总线系统中，存储容量不会受到外围设备数量的影响 （2）指令系统

双总线系统，必须有专门的I/O指令系统 单总线系统，访问内存和I/O使用相同指令 （3）吞吐量

总线数量越多，吞吐能力越大

16.某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个时钟周期，总线时钟频率为33MHz，求总线带宽是多少？ 解：设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=1/f表示，一个周期传送的数据量用D表示，根据总线带宽定义，有：

Dr = D/T = D×f = 4B×33×10/s = 132MB/s

17.何谓“总线仲裁”？一般采用何种策略进行仲裁，简要说明它们的应用环境。

解：连接到总线上的功能模块有主动和被动两种形态。主方可以启动一个总线周期，而从方只能响应主方的请求。每次总线操作，只能有一个主方占用总线控制权，但同一时间里可以有一个或多个从方。

6

除CPU模块外，I/O功能模块也可以提出总线请求。为了解决多个主设备同时竞争总线控制权，必须具有总线仲裁部件，以某种方式选择其中一个主设备作为总线的下一次主方。

一般来说，采用优先级或公平策略进行仲裁。在多处理器系统中对CPU模块的总线请求采用公平原则处理，而对I/O模块的总线请求采用优先级策略。 18.试画出三总线系统的结构图。 答：三总线结构如下图所示：

系统总线 内存总线 CPU 内存 IOP（通道） I/O总线 图C1.2 I/O接口 I/O接口

第七章 输入/输出系统

1.在集中式总线仲裁中,______方式对电路故障最敏感。

A. 链式查询 B. 计数器定时查询 C. 独立请求

2.周期挪用方式多用于______方式的输入输出中。

A. DMA B. 中断 C. 程序传送 D. 通道

3.. CRT的颜色数为256色，则刷新存储器每个单元的字长是______。

A．256位 B．16位 C．8位 D．7位

4. 当采用______对设备进行编址情况下，不需要专门的I/O指令组。

A．统一编址法 B．单独编址法 C．两者都是 D．两者都不是 5. 计算机的外围设备是指______。

A．输入/输出设备 B．外存储器 C．远程通信设备 D．除了CPU和内存以外的其它设备

6. CRT的分辨率为1024×1024像素，像素颜色数为256，则刷新存储器的容量是______。

A．512KB B．1MB C．256KB D．2MB 7. 下述I/O控制方式中，主要由程序实现的是______。

A. PPU(外围处理机)方式 B. 中断方式 C. DMA方式 D. 通道方式 8. 采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据要占用______的时间。

A. 一个指令周期 B. 一个机器周期 C. 一个时钟周期 D. 一个存储周期 9. PCI总线采用A.__集中式____仲裁方式，每一个PCI设备都有独立的总线请求和总线授权两条信号线与B.___中央仲裁器___相连。

10. 直接内存访问（DMA）方式中，DMA控制器从CPU完全接管对A._总线__的控制，数据交换不经过CPU,而直接在内存和B.___I/O设备___之间进行。 11、说明程序查询方式与中断方式各自的特点

答：程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU，准备输入输出的一种方法，它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些 12.什么是刷新存储器？其存储容量与什么因素有关？

答：为了不断提供刷新图像的信号，必须把一帧图像信息存储在刷新存储器，也叫视频存储器。其存储容量由图像灰度级决定。分辨率越高，灰度级越多，刷新存储器容量越大。 13.外围设备的I/O控制方式分哪几类？各具什么特点？ 答：外围设备的I/O控制方式分类及特点：

（1） 程序查询方式：CPU的操作和外围设备的操作能够同步，而且硬件结构比较简单 （2） 程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，节省

了CPU的时间，但硬件结构相对复杂一些。

（3） 直接内存访问（DMA）方式：数据传输速度很高，传输速率仅受内存访问时间的

限制。需更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批交换数据的场合。

（4） 通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，大大提高

了CPU的工作效率。

（5） 外围处理机方式：通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结果更接近

一般处理机。

14.某刷新存储器所需的带宽为160MB/S。实际工作时，显示适配器的几个功能部分要争用刷存的带宽。假定总带宽的50%用于刷新屏幕，保留50%带宽用于其他非刷新功能。问刷存总带宽应为多少？为达到这样的刷存带宽，应采取何种技术措施？ 答：刷存总带宽=160MB/S*100/50=320MB/S

为达到这样高的刷存带宽，可采用如下技术措施： ①使用高速DRAM芯片组成刷存； ②刷存采用多体交错结构；

③刷存内置显示控制器的内部总线宽度，由32位提高到64位，甚至到128位； ④刷存采用双端口存储器结构，将刷新端口与更新端口分开。 15. 何谓CRT的显示分辨率、灰度级？

答：分辨率是指显示器所能显示的像素个数，像素个数越密，分辨率越高，图像越清晰。 灰度级是指显示器所显示的像素点亮度的差别。显示器的灰度级越多，显示的图像层次就越丰富逼真。

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