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コンピュータの構成の短答質問の原則
コンピュータシステムへの第1章はじめに
メインコンピュータシステムの階層：
層の敷地成層と簡単なコンピュータシステムのマルチレベルの階層が特徴？
A：コンピュータは非常に複雑なソフトウェアとハードウェアの組み合わせです。良好これらの属性との間のチューブを理解し、表現するために、
完全にコンピュータ・システムの全体的な構造を理解するために、コンピュータシステムは、複数の階層に分割されています。
1。第1層：コンピュータの底面であるミクロレベルのプログラミング、 -ハードウェア層。
2。第2層：命令レベルのシステムは、コンピュータのハードウェアに読み取ることができ、直接コンピュータ操作できるものである提供する
バイナリ情報を操作するハードウェア。これは、コンピュータソフトウェアおよびハードウェアの境界です。
第3の層：オペレーティング・システムまたは仮想マシンレベル、コンピュータのハードウェアおよびソフトウェアリソースを管理します。
第4層：言語処理や他のシステムレベルのソフトウェア。ユーザーフレンドリーなコンピュータをより有効に利用。
第5層：アプリケーションレベル。ある特定の問題のいくつかのアプリケーションでは、コンピュータのユーザーが開発しなければならないことがある
ソフトウェアで。
コンピュータの5つの基本的なコンポーネントは何のとおりです。
オペレータは：算術論理演算の両方を実行し、一時的に演算装置における演算の中間結果に格納されています。
メモリ：ストアデータやプログラムに使用。
コントローラ：コントロールに、プログラムおよびデータ入力コマンドの結果、操作および処理操作。
入力デバイス：情報のおなじみの形態は、というように認識することができるマシン、一般的なキーボード、マウスのための情報の形式を変換するために使用されます。
出力装置：機械は、プリンタ出力として演算結果情報馴染みの形態を、変換することができます。
ノイマン型コンピュータの主な特徴：
1）は、5台の主要なオペレータ・コンピュータ、メモリ、コントローラ、入出力デバイス用組成物;
2）命令およびデータメモリに格納されたアドレスによってアクセスすることができる;
3）及び命令データがバイナリ表現であり、
4）は、命令オペコードとアドレスコードで構成され、オペレーションコードで指定された操作の性質は、アドレスコードは、メモリオペランドの位置を示す;
5）命令シーケンスは、通常、自動のために、メモリに格納されています;実行のためにフェッチされ
、中心にマシンオペレータへ）6 I / Oデバイスとメモリは、オペレータを介してデータを交換します。
底部から上部に5層の階層構造におけるコンピュータシステム5レベル？物理マシン、仮想マシンがあるとは何ですか？
1）マイクロプログラム機、伝統的な機械、OS機、機械アセンブリ言語、高級言語マシン
2）マイクロプログラム機と従来のマシンが物理マシン、他の仮想マシンです。
単語を記憶する記憶部、メモリ・ワード長、銀行とは何ですか？
記憶部：特定のメモリアドレスとメモリユニットを有するメモリワードを記憶するステップと、
メモリワード：記憶部に記憶されたすべてのバイナリデータは、バイナリデータのアドレスに応じてメモリセルへのアクセスを取得します。
メモリワード長：バイナリ・データ・ワードのビット数を格納し、アドレスに応じてメモリセルにアクセスするためのビット、すなわち数がバイナリデータを取得し、
銀行：記憶装置は、複数のメモリセルで構成される。
第2章及び演算方法
実質的に従った浮動小数点加算および減算ステップ
オーダー）1：小数アラインメントこと;
2）和仮数2つの仮数を加算及び減算規則加算の順序に従って指定される;
3）正規化：仮数正規化;
4）丸め右規制仮数を、ビット値が失われる;
5）オーバーフロー決意：決定オーバーフロー結果かどうか。
第3章マルチレベルメモリ
マルチレベルキャッシュを使用すると、損失の損失を低減することです。
マルチレベルのメモリとは何ですか？なぜ我々は、マルチレベルのメモリが必要なのでしょうか？
使用高级缓冲存储器、主存储器、外存储器。CUP能直接访问的为内存储器，它包括cache和主存储器。CPU不能访问的为外存储器，外存储器 的信息必须调入内存储器后才能为CPU处理。
对存储器的要求是容量大，速度快，成本低，但在一个存储器中同时满足这三方面是困难的，为了缓解主存储器读写速度慢，另一方面又要解决主存储器容量小，为了解决这方面的矛盾，在目前计算机系统中，通常采用多级存储体系结构
Cache常用的替换算法有哪些？哪个命中率最高？
1）最不经常使用（LFU)、近期最少使用算法(LRU)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。
s-r r w
s w
s-d d w
Cache 有哪几种地址映射方法？各有何特点？
答： 1. 直接映射：主存的一块只能复制到 Cache 的一个特定行位置上去，主存的地址有高位
标记、字块地址、块内地址三个标记。这种映射关系实现简单，但是主存的块只能固定地对
应着某个缓存块，不够灵活，命中率低。较适合容量大的 Cache。
2. 全相联映射：主存中的任一块都可以映像到 Cache 的任一块上，主存的地址有高位标
记、块内地址两个标记。机制灵活，命中率高，但所需要的逻辑电路较多，成本高。较适合
容量小的 Cache。
3. 组相联映射：是前两中的折中。主存的地址有高位标记、组地址、块内地址三个标记。
比直接映像灵活，命中率高，比全相联映射所需成本低。较适合容量小的 Cache。
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
RISC - -RR
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
CPU的组成 由控制器，运算器和cache.
CPU的功能：
1.指令控制
2.操作控制
3.时间控制
4.数据加工
CPU中的主要寄存器：
DR（数据缓冲寄存器）：暂存ALU运算结果，或由数存读数据，或接数据。（时间缓冲，补偿速度）
IR(指令寄存器）：保存当前正在执行的一条指令。
PC（程序计数器）：确定下一条指令地址。从指存提取第一条指令的地址。（有寄存器和计数功能）
AR （数据地址寄存器)：保存当前CPU所访问的数据cache存储器中的单元地址
R0-R3(通用寄存器):当ALU执行算术或逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。
PSW(状态字寄存器）：保存指令，测试代码
时序信号的控制方式
同步控制
异步控制
联合控制
并行技术
1.时间并行
2.空间并行
3.时间+空间并行
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。
根据CPU访存的性质不同，可将CPU的工作周期分为哪几类？分别完成什么操作？
(1)取指周期(取指令)、
(2)间址周期(取有效地址)、
(3)执行周期(取（或存）操作数)、
(4)中断周期(将程序断点保存起来)
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
说明总线结构对计算机系统性能的影响。
(1)简化了硬件的设计。
(2)简化了系统结构。
(3)系统扩充性好。
(4)系统更新性能好。
一个单处理器系统中的总线，分为三类：
1.内部总线：连接各寄存器及运算部件之间的总线
2.系统总线：计算机系统的其他高速功能部件，相互连接的总线
3.I/O总线：I/O设备之间相互连接的总线
总线的特性：
1.物理特性
2.功能特性
3.电气特性
4.时间特性
总线结构：
1.单总线结构
2.多总线结构（桥是一种具有缓冲，转换，控制功能的逻辑电路）
地址线：单向，传送主存与设备的地址
控制线：单向，指明数据传送方向，中断控制和定时控制
数据线：双向，传送数据
CPU总线
PCI总线：集中式仲裁方式，专门的总线仲裁器（猝发式传送）
ISA总线
桥： CPU-PCI 北桥 PCI-ISA 南桥
总线的信息传输方式：
1.串行传送
2.并行传送
3.分时传送
总线的仲裁方式分为
1.集中式仲裁
①链式查询方式（菊花链）：缺点，对询问链的电路故障很敏感
②计数器定时查询方式：
③独立请求方式：优点，响应时间快（效率最高）
2.分布式仲裁
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。
同步通信与异步通信区别？ （同步定时，异步定时）
答： 1.同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致，发送端发送连续的比特流；异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步，发送端发送完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节。
2.同步通信效率高；异步通信效率较低。
3.同步通信较复杂，双方时钟的允许误差较小；异步通信简单，双方时钟可允许一定误差。
4.同步通信可用于点对多点；异步通信只适用于点对点。
第七章 外存与I/O设备
外围设备大体分为输入设备，输出设备，外存设备，数据通信设备，过程控制设备五大类。
外围设备由三个基本部分组成
1.存储介质
2.驱动装置
3.控制电路
CPU信息交换方式
1.程序查询方式（同步操作）
2.程序中断方式（慢）
3.DMA方式（直接内存访问，是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式）速度高
4.通道方式
DMA的传送方式
1.停止CPU访问
2.周期挪用
3.DMA与CPU交替访问
