计算机组成原理简答题

计算机组成原理简答题 第四章 1、存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层 次？ 答：存储器的层次结构主要体现在 Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。 Cache-主存层次在存储系统中主要对 CPU 访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU 访存速度加快，接近于 Cache 的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。 主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其 容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。 综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、 容量大、位价低的 优化效果。 主存与 CACHE 之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。 而主存与辅存层次的调度目前广泛 采用虚拟存储技术实现， 即将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存储器，程序员 可使用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）编程，当 程序运行时，再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。 因此，这两 个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。 2. 说明存取周期和存取时间的区别。 解：存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次操作的时间，而存取周期不仅包 含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。即： 存取周期 = 存取时间 + 恢复时间 3. 什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。 解：刷新：对 DRAM 定期进行的全部重写过程； 刷新原因：因电容泄漏而引起的 DRAM 所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新 操作； 常用的刷新方法有三种：集中式、分散式、异步式。 集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新，存在 CPU 访存死时间。 分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无 CPU 访存死时间。 异步式：是集中式和分散式的折衷。 4. 半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？ 解：半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种：线选法和重合法。 线选法：地址译码信号只选中同一个字的所有位，结构简单，费器材； 重合法：地址分行、列两部分译码，行、列译码线的交叉点即为所选单元。这种方法通过 行、 列译码信号的重合来选址，也称矩阵译码。 可大大节省器材用量，是最常用的译码驱动方式。 5. 什么是“程序访问的局部性”？存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理？ 解： 程序运行的局部性原理指： 在一小段时间内， 最近被访问过的程序和数据很可能再次被访问； 在空间上，这些被访问的程序和数据往往集中在一小片存储区；在访问顺序上，指令顺序执行比 转移执行的可能性大 (大约 5:1 )。 存储系统中 Cache—主存层次采用了程序访问的局部性原理。 6. Cache 做在 CPU 芯片内有什么好处？将指令 Cache 和数据 Cache 分开又有什么好处？ 答：Cache 做在 CPU 芯片内主要有下面几个好处： 1）可提高外部总线的利用率。因为 Cache 在 CPU 芯片内，CPU 访问 Cache 时不必占用外部 总线。 2）Cache 不占用外部总线就意味着外部总线可更多地支持 I/O 设备与主存的信息传输，增 强了系统的整体效率。 3）可提高存取速度。因为 Cache 与 CPU 之间的数据通路大大缩短,故存取速度得以提高。 将指令 Cache 和数据 Cache 分开有如下好处： 1）可支持超前控制和流水线控制，有利于这类控制方式下指令预取操作的完成。 2）指令 Cache 可用 ROM 实现，以提高指令存取的可靠性。 3）数据 Cache 对不同数据类型的支持更为灵活，既可支持整数（例 32 位） ，也可支持浮点 数据（如 64 位） 。 补充补充： Cache 结构改进的第三个措施是分级实现，如二级缓存结构，即在片内 Cache（L1）和主存之间 再设一个片外 Cache（L2） ，片外缓存既可以弥补片内缓存容量不够大的缺点，又可在主存与片 内缓存间起到平滑速度差的作用，加速片内缓存的调入调出速度。 7、解释概念：主存、辅存、cache、RAM,SRAM,DRAM,ROM,PROM;EPROM,EEPROM,CDROM,FlashMemory Cache：高速缓冲存储器；RAM：随机存储器；SRAM：静态随机存储器；DRAM：动态随机存储器 ROM：只读存储器；PROM：可编程只读存储器；MROM：掩模型只读存储器；EPROM：可擦除可编程 只读存储器；EEPROM：用电可擦除可编程只读存储器；FlashMemory：闪速存储器 主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器可随机存储 8、计算机中哪些部件可用于存储信息，按其速度、容量和价格/位排序说明 9、计算机中设置 Cache 的作用是什么？能不能把 Cache 的容量扩大，最后取代主存为什么？ 第五章 1、I/O 设备有哪些编址方式，各有何特点？ 统一编址和独立编址。 统一编址是在主存地址中划出一定的范围作为 I/O 地址， 这样通过访存指 令即可实现对 I/O 的访问。但主存的容量相应减少了。独立编址，I/O 地址和主存是分开的，I/O 地址不占主存空间，但访存需专门的 I/O 指令。 2、简要说明 CPU 与 I/O 设备之间传递信息可采用哪几种联络方式，他们分别用于什么场合？ （1）答：答： CPU CPU 与与 I/OI/O 之间传递信息常采用三种联络方式：之间传递信息常采用三种联络方式：直接控制直接控制（立即响应）（立即响应） 、、 同步、同步、异步。异步。 适用场合分别为：适用场合分别为： 直接控制适用于结构极简单、速度极慢的直接控制适用于结构极简单、速度极慢的 I/OI/O 设备，设备，CPUCPU 直接控制外设处于某种状态而无直接控制外设处于某种状态而无 须联络信号。须联络信号。 同步方式采用统一的时标进行联络，适用于同步方式采用统一的时标进行联络，适用于 CPUCPU 与与 I/OI/O 速度差不大，近距离传送的场合。速度差不大，近距离传送的场合。 异步方式采用应答机制进行联络，适用于异步方式采用应答机制进行联络，适用于 CPUCPU 与与 I/OI/O 速度差较大、远距离传送的场合。速度差较大、远距离传送的场合。 3、I/O 设备与主机交换信息时，共有哪几种控制方式。简述他们的特点。 五种：1、程序查询方式是由 CPU 通过程序不断查询 I/O 设备是否已做好准备，从而控制 I/O 设备与主机交换信息。 2、程序中断方式倘若 CPU 在启动 I/O 设备后，不查询设备是否已准备 就绪，继续执行自身程序，只是当 I/O 设备准备就绪并向 CPU 发出中断请求后予以响应，这将大 大提高 CPU 的工作效率。 3、直接存储器存取方式（DMA）主存与 I/O 设备之间有一条数据通 路，主存与I/O 设备交换信息时，无需调用中断服务程序 4、I/O 通道方式、5、I/O 处理机方式 4、试比较程序查询方式、程序中断方式和 DMA 方式对 CPU 工作效率的影响。 程序查询方式使 CPU 和 I/O 设备处于串行工作状态，C