1. 第一章

1. 冯·诺依曼型计算机的设计思想是什么

​ ①采用二进制代码表示数据和指令, 即信息(数据和指令)的数字化

​ ②采用存储程序工作方式, 即事先编制程序, 事先存储程序, 自动, 连续地执行程序

​ ③由存储器, 运算器, 控制器, 输入设备, 输出设备等五大部件组成计算机硬件系统

2. 简述什么是存储程序工作方式

​ ①事先编制程序

​ ②事先存储程序

​ ③自动, 连续地执行程序: 顺序从存储器中逐条读取指令, 按照指令的要求执行操作, 直到运行的程序执行完毕

3. 计算机硬件系统包括哪些部分
   1. CPU
   2. 主存储器
   3. 外存储器
   4. 输入输出设备
   5. 总线
   6. 接口
4. 系统软件一般包括哪些部分?列举你所熟悉的三种系统软件

​ ①操作系统

​ ②编译程序和解释程序

​ ③各种软件平台

WINDOWS , LINUX , UNIX

5. 从计算机系统组成的角度划分层次结构，有哪几层
   1. 微体系结构层
   2. 指令系统层
   3. 操作系统层
   4. 汇编语言层
   5. 面向问题语言层
6. 如何理解软、硬件在逻辑上的等价

计算机系统以硬件为基础, 通过软件扩充其功能, 并以执行程序方式体现其功能. 一般来说, 硬件只完成最基本的功能, 而复杂的功能则通过软件来实现. 但是, 硬件和软件之间的界面, 如功能分配关系, 常随技术发展而变化. 有许多功能既可以直接由硬件实现, 也可以在硬件支持下靠软件实现, 对用户来说在功能上是等价的

7. 例举4种衡量计算机性能的基本指标，并简要说明

   1. 基本字长: 参与一次运算的二进制数的位数
   2. 数据通路宽度: 数据总线一次所能并行传送的二进制数的位数
   3. 运算速度: CPU时钟频率和主频, 每个时钟周期完成一步操作; 每秒平均执行指令的条数, 单位为百万条指令/秒
   4. 主存储器容量
   5. 外存容量
   6. 配置的外围设备及其性能
   7. 系统软件配置

8. 提高单CPU计算机性能的主要技术有哪些

   1. 改进芯片, 包括电子器件和电路制造工艺, 提高芯片集成度和工作频率
   2. 改进计算机的系统结构, ①单CPU芯片中采用流水线处理技术, RISC技术, 超标量技术②多个CPU构成并行计算机系统

2. 第三章

1. 什么是组合逻辑控制器﹖什么是微程序控制器?试比较它们的优缺点

计算机的控制器根据产生控制信号方式的不同，可分为组合逻辑控制器和微程序控制器。组合逻辑控制器由组合逻辑线路（逻辑门电路）产生控制信号，微程序控制器由微程序产生的控制信号。相较于微程序控制器，组合逻辑控制器速度较快，但是设计效率低、检查调试复杂、修改扩展困难

2. 多级时序系统中的时序信号划分为哪三级?它们之间有什么关系

划分为 机器周期 节拍 时钟脉冲

机器周期由多个节拍组成, 节拍又由多个时钟脉冲构成

注意: 一个机器周期等于一个节拍宽度

3. 简述指令流水线的工作原理

流水线技术是一种显著提高指令执行速度与效率的技术。方法是：指令取指完成后，不等该指令执行完毕即可取下一条指令。

如果把一条指令的解释过程进一步细分，例如，把分析、执行两个过程分成取指、译码、执行、访存和写回寄存器五个子过程，并用五个子部件分别处理这五个子过程。

这样只需在上一指令的第一子过程处理完毕进入第二子过程处理时，在第一子部件中就开始对第二条指令的第一子过程进行处理。随着时间推移，这种重叠操作最后可达到五个子部件同时对五条指令的子过程进行操作。

3. 第四章

1. 简述实模式逻辑地址与保护模式逻辑地址的异同

在实模式存储器寻址时, 只要在程序中放出存放在段寄存器中的段基址, 并在指令中给出偏移地址, CPU 执行指令时就会自动用段基址左移4位再加上偏移地址的方式求出存储单元的物理地址

在保护模式下, 逻辑地址由段选择器和偏移地址两部分组成, 段选择器存放在段寄存器中, 但它不能直接确定段基址, 而是由CPU通过一定的方式获取段基址, 再和偏移地址相加求出存储单元的线性地址

2. 80×86CPU基本结构寄存器组包括哪些寄存器，各有什么用途?

AX，BX，CX，DX称作为数据寄存器：

AX(Accumulator):累加寄存器，也称之为累加器；BX(Base):基地址寄存器；cX (Count):计数器寄存器；DX (Data):数据寄存器。

SP和BP又称作为指针寄存器：

SP(Stack Pointer):堆栈指针寄存器；BP(Base Pointer):基指针寄存器

SI和DI又称作为变址寄存器：

Sl (Source lndex):源变址寄存器；Dl (Destination Index):目的变址寄存器

4. 第六章

1. 在多级存储体系中，主存、外存、Cache各有什么作用?它们各自的特点是什么

(1)内部存储器

内部存储器是计算机主机的组成部分, 用来存储当前运行所需要的程序和数据, CPU可以直接访问内存并与其交换信息

(2)外部存储器

外存用于存放当前不参与运行的程序和数据

(3)高速缓冲存储器

高速缓冲存储器位于主存和CPU之间, 用来存放正在执行的程序和数据, 以便CPU能高速地访问他们

2. SRAM依靠什么原理存储信息?DRAM又依靠什么原理存储信息?

静态存储器(SRAM)采用双稳态触发器存储信息, 即依靠交叉反馈维持写入状态

动态储存器(DRAM)利用电容存储电荷状态来记录信息, 由于存在泄露, 所有电荷会逐渐泄放掉, 因此需要定期补充电荷

3. Cache有哪3种基本映像方式，分别是什么?各自的主要特点是什么? 衡量高速缓冲存储器(Cache）性能的最重要的指标是什么

(1)直接映像

主存中每一个块只能复制到某一个固定的cache中,可同时复制16块

(2)全相联映像

主存中每一块可以映像到cache中任意一块

(3)组相联映像(组内任意连)

主存和cache都分组, 主存中一个组内的块数与cache中的分组数相同. 如果cache只有一组, 就是全相联映像方式, 如果16组, 每组只有一块, 那就是直接映像方式

高速缓冲存储器的性能常用命中率来衡量

5. 第七章

1. 简述计算机中断响应的过程

**步骤一：**任何一个PIE中断组的外设或外部中断产生中断。如果外设模块内的中断被使能，中断请求将被送到PIE模块。

**步骤二：**PIE模块将识别出别的PIE中断组x内的y中断（INTx.y）申请，然后相应的PIE中断标志位被锁存：PIEIFRx.y=1。

**步骤三：**PIE的中断如要送到CPU需满足下面两个条件：

1.相应的使能位必须被设置（PIEIERx.y=1）。

2.相应的PIEACKx位必须被清除。

**步骤四：**如果满足步骤三中的两个条件，中断请求将被送到CPU并且相应的响应寄存器位被置1（PIEACKx=1）。PIEACKx位将保持不变，除非为了使本组中的其他中断向CPU发出申请而清除该位。

**步骤五：**CPU中断标志位被置位（CPUIFRx=1），表明产生一个CPU级的挂起中断。

**步骤六：**如果CPU中断被使能（CPUIERx=1，或DBGIERx=1），并且全局中断使能（INTM=0），CPU将处理中断INTx。

步骤七：CPU识别到中断并且自动保存相关的中断信息，清除使能寄存器（IER）位，设置INTM，清除EALLOW。CPU完成这些任务准备执行中断服务程序。

**步骤八：**CPU从PIE中获取相应的中断向量。

**步骤九：**对于复用中断，PIE模块用PIEIERx和PIEIFRx寄存器中的值确定响应中断的向量地址。有以下两种情况：

1.在步骤四中若有更高优先级的中断产生，并使能了PIEIERx寄存器，且PIEIFRx的相应位处于挂起状态，则首先响应优先级更高的中断。

2.如果在本组内没有挂起的中断被使能，PIE将响应组内优先级最高的中断，调转地址使用INTx.1。这种操作相当于处理器的TRAP或INT指令。

CPU进入中断服务程序后，将清除PIEIFRx.y位。需要说明的是，PIEIERx寄存器用来确定中断向量，在清除PIEIERx寄存器时必须注意。

中断响应是当中央处理机发现已有中断请求时,中止现行程序执行,并自动引出中断处理程序的过程

2. 简述计算机中整个DMA工作过程包含哪几个阶段

   1. 初始化
   2. DMA请求
   3. DMA响应
   4. DMA传送
   5. 结束处理

3. 总线的分类方法主要有哪几种?请分别按这几种法说明总线的分类

按总线在系统中所处地位, 可分为内总线和外总线

按数据传送格式, 可分为并行总线与串行总线

按控制方式, 可分为同步总线与异步总线

4. 什么是中断P316，写出几种常见的中断类型

接到随机请求后, CPU 暂停执行原来的程序, 转去执行中断处理程序, 为响应的随机事件服务, 处理完毕后 CPU 恢复原程序的继续执行, 这种控制方式被称为程序中断控制方式, 简称为中断

1、 输入输出中断

• 输入输出中断时当外部设备或通道操作正常结束或发生某种错误时发生的中断。例如：I/O传输出错、I/O传输结束等。

2、 外中断

• 对某中央处理机而言，他的外部非通道式装置所引起的中断称为外部中断。

例如：时钟中断、操作员控制台中断、多机系统中CPU到CPU的通信中断。

3、 机器故障中断

• 当机器发生故障时所产生的中断叫硬件故障中断。例如:电源故障、通道与主存交换信息是主存储错、从主存取指令出错、取数据错、长线传输时的奇偶校验错等。

4、程序性中断

• 在现行程序执行过程中，发现了程序性的错误或出现了某些程序的特定状态而产生的中断称为程序性中断。这些程序性错误有定点溢出、十进制溢出、十进制数错、地址错、用户态下用核态指令、越界、非法操作等。程序的特定状态包括逐条指令跟踪、指令地址符合跟踪、转态跟踪、监视等。

5、访管中断

障中断。例如:电源故障、通道与主存交换信息是主存储错、从主存取指令出错、取数据错、长线传输时的奇偶校验错等。

4、程序性中断

• 在现行程序执行过程中，发现了程序性的错误或出现了某些程序的特定状态而产生的中断称为程序性中断。这些程序性错误有定点溢出、十进制溢出、十进制数错、地址错、用户态下用核态指令、越界、非法操作等。程序的特定状态包括逐条指令跟踪、指令地址符合跟踪、转态跟踪、监视等。

5、访管中断