1.總線：是連接多個部件的信息傳輸線?是各部件共享的傳輸介質。

2.系統總線：是指CPU、主存、I/O設備（通過I/O接口）各大部件之間的信息

傳輸線。

通信總線：是指用于計算機系統之間或者計算機系統與其他系統（如控制儀

表、移動通信）之間的通信的線路。

按傳送方式分并行和串行。串行通信是指數據在單條1位寬的傳輸線上，一

位一位的按順序分時傳送。并行通信是指數據在多條并行1位寬的傳輸線上?

同時由源傳送到目的地。

3.帶寬：單位時間內可以傳送的最大的信息量。

4.溢出：在計算機中，超出機器字長,發生錯誤的結果。

5.中斷：計算機在執行程序的過程中,當出現異常情況或特殊請求時?計算機停

止現行程序的運行轉向對這些異常情況或特殊請求處理,處理結束后再返回到現

行程序的間斷處，繼續執行源程序。

6.中斷嵌套：計算機在處理中斷的過程中，有可能出現新的中斷請求，此時CPU

暫停現行中斷服務程序，轉向新的中斷請求?這種現象稱為中斷嵌套。

7.優先級：為使系統能及時響應并處理發生的所有中斷,系統根據引起中斷

事件的重要性和緊迫程度?硬件將中斷源分為若干個級別。

8.DMA方式：用硬件在主存與外設之間直接進行數據傳送,不須CPU，用軟件

控制。

9.指令周期：完成一條指令的時間?由若干機器周期組成。

機器周期：完成mo個獨立操作，由若干時鐘周期組成。

時鐘周期：最基本時間單位?由主頻決定。

10.微操作：在微程序控制器中?執行部件接受微指令后所進行的最基本的操作。

11.微指令：控制器存儲的控制代碼,分為操作控制部分和順序控制部分,由微

命令組成。

12.微程序：存儲在控制存儲器中的完成指令功能的程序，由微指令組成。

13.控制存儲器CPU內用于存放實現指令系統全部指令的微程序的只讀存儲器。

一、計算

3.14.設總線的時鐘頻率為8MHz，一個總線周期等于一個時鐘周期。如果一個

總線周期中并行傳送16位數據，試問總線的帶寬是多少？

解：由于：f=8MHz,T=1/f=1/8M秒，因為一個總線周期等于一個時鐘周期

所以：總線帶寬=16/(1/8M)=128Mbps=16MBps

3.15.在一個32位的總線系統中-總線的時鐘頻率為66MHZ?假設總線最短

傳輸周期為4個時鐘周期?試計算總線的最大數據傳輸率若想提高數據傳輸率,

可采取什么措施？

解：總線傳輸周期=4*1/66M秒

總線的最大數據傳輸率=32/(4/66M)=528Mbps=66MBps

若想提高數據傳輸率,可以提高總線時鐘頻率、增大總線寬度或者減少總線傳輸

周期包含的時鐘周期個數。

3.16.在異步串行傳送系統中,字符格式為：1個起始位、8個數據位、1個校

驗位、2個終止位。若要求每秒傳送120個字符?試求傳送的波特率和比特率。

解：一幀包含：1+8+1+2=12位

故波特率為:(1+8+1+2)*120=1440bps

比特率為：8*120=960bps

4.5.什么是存儲器的帶寬？若存儲器的數據總坡寬度為32位，存取周期為

200ns,則存儲器的帶寬是多少？

解：存儲器的帶寬指單位時間內從存儲器進出信息的最大數量。

存儲器帶寬=l/200nsx32位=160M位/秒=20MB/秒(注：

lns=10-9s)

4.7.一個容量為16Kx32位的存儲器,其地址線和數據線的總和是多少？當選

用下列不同規格的存儲芯片時，各需要多少片？

1KX4位，2Kx8位，4Kx4位，16Kxi位，4Kx8位，8Kx8位

解：地址線和數據線的總和=14+32=46根；

選擇不同的芯片時,各需要的片數為：

1KX4:(16Kx32)/(1KX4)=16x8=128片

2Kx8:(16Kx32)/(2Kx8)=8x4=32片

4Kx4:(16Kx32)/(4Kx4)=4x8=32片

16Kxl：(16Kx32)/(16Kxl)=1x32=32片

4Kx8:(16Kx32)/(4Kx8)=4x4=16片

8Kx8:(16Kx32)/(8Kx8)=2x4=8片

6.12.設浮點數格式為：階碼5位(含1位階符)，尾數11位(含1位數符)。

寫出?27/1024、?86.5所對應的機器數。要求如下：

(1)階碼和尾數均為原碼。

(2)階碼和尾數均為補碼。

(3)階碼為移碼?尾數為補碼。

解：據題意畫出該浮點數的格式：

階符1階碼4位數符1尾數10位

位位

將十進制數轉換為二進制：xl=-27/1024=-0.0000011011B：

25*(-0.11011B)

x3=-86.5=-1010110.1B=27*(-0.10101101B)

則以上各數的浮點規格化數為：

(1)［xl］原=1,0101;1.1101100000

［x3］原=0?0111;1.1010110100

(2)［xl］^=l-1011;1.0010100000

僅3］補=0，0111;1.0101001100

(3)僅1］移補=0，1011;1.0010100000

僅3］移補=1，0111;1.0101001100

6.19.設機器數字長為8位(含1位符號位)，用補碼運算規則計算下列各題。

(2)A=19/32，B=-17/128，求A-B。

(4)A=-87?B=53?求A?B。

解：(2)A=19/32=0.1001100B,B=-17/128=-0.0010001B

［A］補=00.1001100,［B］補=11.110nn,［-B］補=00.001OOOl

［A-B］補=［A］補+［-B］補

=00.1001100+00.0010001

=00.1011101——無溢出

A-B=0.1011101B=93/128B

(4)A=-87=-1010111B,B=53=110101B

[A]補=11,010100L[B]補=00,0110101,[?B]補=11,1001011

/七］補=從］補+［七］補

=11,0101001+11,1001011

=10,1110100——溢出

二、應用

4.14.某8位微型機地址碼為18位?若使用4Kx4位的RAM芯片組成模塊板

結構的存儲器，試問：

(1)該機所允許的最大主存空間是多少？

(2)若每個模塊板為32Kx8位，共需幾個模塊板？

(3)每個模塊板內共有幾片RAM芯片？

(4)共有多少片RAM?

(5)CPU如何選擇各模塊板？

解：(1)該機所允許的最大主存空間是：218X8位=256KX8位=256KB

(2)模塊板總數=256Kx8/32Kx8=8塊

(3)板內片數=32Kx8位/4Kx4位=8x2=16片

(4)總片數=16片乂8=128片

(5)CPU通過最高3位地址譯碼輸出選擇模板,次高3位地址譯碼輸出選

擇芯片。地址格式分配如下：

模板號(3位)芯片號(3位)片內地址(12位)

4.29.假設CPU執行某段程序時共訪問Cache命中4800次訪問主存200次,

已知Cache的存取周期為30ns?主存的存取周期為150ns?求Cache的命中

率以及Cache-主存系統的平均訪問時間和效率，試問該系統的性能提高了多少

倍？

解:Cache被訪問命中率為：4800/（4800+200）=24/25=96%

則Cache-主存系統的平均訪問時間為：

（）

ta=0.96*30ns+l-0.96*150ns=34.8ns

主存系統的訪問效率為：

Cache-e=tc/ta*100%=30/34.8*100%=86.2%

性能為原來的150ns/34.8ns=4.31倍，即提高了3.31倍。

例7.2設相對尋址的轉移指令占3個字節，第一字節為操作碼，第二，三字節為

相對位移量（補碼表示）。而且數據在存儲器中采用以低字節地址為字地址的存

放方式。每當CPU從存儲器取出一個字節時，即自動完成（PC）+1PC。

（1）若PC當前值為240（十進制），要求轉移到290（十進制），則轉移指令

的第二、三字節的機器代碼是什么？

（2）若PC當前值為240（十進制）?要求轉移到200（十進制），則轉移指令

的第二、三字節的機器代碼是什么？

解:（1）PC當前值為240?該指令取出后PC值為243，要求轉移到290，即相

對位移量為290-243=47，轉換成補碼為2FH。由于數據在存儲器中采用以低

字節地址為字地址的存放方式,故該轉移指令的第二字節為2FH,第三字節為

00H。

（2）PC當前值為240，該指令取出后PC值為243?要求轉移到200,即相對

位移量為200-243=-43，轉換成補碼為D5H。由于數據在存儲器中采用以低字

節地址為字地址的存放方式，故該轉移指令的第二字節為D5H-第三字節為

FFH。

7.6某指令系統字長為16位，地址碼取4位，試提出一種方案，使該地址系統

有8條三地址指令、16條二地址指令、100條一地址指令。

解：

OPA2A1A0三地址指令8條

0000

?

0111

OPA1A0二地址指令16條

10000000

?

10001111

OPA0一地址指令100

條

110000000000

110001100011

三、簡答

1.馮諾依曼機主機主要特點。

①計算機由運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備五大部件組成。

②.指令和數據一同等地位存放于存儲器內-并可按地址尋訪。

③.指令和數據均用二進制表示。

④.指令由操作嗎和地址碼組成，操作碼用來表示操作的性質，地址碼用來表

示操作數在存儲器中的位置。

⑤.采用存儲控制原理,指令在存儲器內按順序存放。通常指令是順序執行的?

在特定條件下,可根據運算結果或根據設定的條件改變執行順序。

6.機器以運算器為中心?輸入輸出設備與存儲器間的數據傳說通過運算器完

成。

4.總線定義與分類方法，系統總線定義與分類方法。

總線

定義：總線是連接多個部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質。

分類：片內總線系統總線通信總線

系統總線

定義：系統總線是指CPU、主存、I/O設備（通過I/O接口）各大部件之間

的信息傳輸線。

分類：數據總線地址總線控制總線

5.什么是總線標準,目前流行的總線標準有哪些。

所謂總線標準可視為系統與各模塊，模塊與模塊之間的一個互連的標準聲面。

ISA總線、EISA總線、PQ總線、RS—232c總線、IEEE-488（并行通信總線

又稱GP-IP總線）USB總線。

6.三級存儲器系統中各級存儲器特點與用途?分哪兩個層次。

①主存特點：隨機訪問、速度快。容量大。用途：存放CPU使用的程序和數

據。

輔存特點：容量大、速度慢、價格低、可脫機保存信息。用途：存放大量

后備數據

緩存特點：速度快、容量小、價格高用途：用于主存與輔存之間作為緩沖?

正在使用的程序和數據的付本。

②緩存——主存層次和主存一■輔村層次。

8.動態RAM與靜態RAM特點與用途，DRAM刷新方式與主要優點。

靜態RAM特點：信息讀出后,仍保持其原有狀態,不需要再生。用途：用于

Cache

動態RAM特點：靠電容存儲電荷的原理來寄存信息。用途：組成內存/主存。

DRAM刷新方式

集中刷新：集中刷新是在規定的一個刷新周期內對全部存儲單元集中一段時

間逐行進行刷新，此刻必須停止讀寫操作。

分散刷新：分散刷新是指對每行存儲單元的刷新分散到每個存儲周期內完

成。

異步刷新：異步刷新是前兩種方式的結合,它即可縮短"死時間"，又充分

利用最大刷新間隔2ms的特點。

優點：單個MOS管組成，集成度高，速度較SRAM慢,價格低，

9.Cache工作原理特點?地址映射方式與替換算法。

原理：利用程序訪問的局部性，近期用到信息存于cache。

地址映射方式：直接映射、全相聯映射、組相聯映射、

替換算法：先進先出算法（FIFO）、近期最少使用算法（LRU）、隨機法。

10.主機與外設交換信息采用中斷與DMA方式特點與應用場合。

中斷方式：

特點：CPU與外設并行工作?效率高

應用場合：管理多種外設并行工作、進行實時處理、進行故障自動處理

DMA方式：

特點：

①從數據傳送看,程序中斷方式靠程序傳送,DMA方式靠硬件傳送。

②從CPU響應時間看，程序中斷方式是在一條指令執行結束時響應，而DMA

方式可在指令周期內的任一存取周期結束時響應。

③程序中斷方式有處理異常事件能力，DMA方式沒有這種能力,主要用于大

批數據的傳送?如硬盤存取、圖像處理、高速數據采集系統等?可提高數據

吞吐量。

④程序中斷方式需要中斷現行程序?故需保護現場；DMA方式不中斷現行程

序，無須保護現場。

◎DMA的優先級比程序中斷的優先級高。

應用場合：高速設備如硬盤

12.中斷處理過程分成哪兩個階段各完成哪些任務

響應階段：關中斷、保護斷點地址、轉入中斷服務入口地址

處理階段：保護現場、執行用戶編寫的中斷服務程序、恢復現場。

13.與中斷方式比較MDA方式主要特點是什么。

①從數據傳送看?程序中斷方式靠程序傳送,DMA方式靠硬件傳送。

（2）從CPU響應時間看，程序中斷方式是在一條指令執行結束時響應，而DMA

方式可在指令周期內的任一存取周期結束時響應。

③程序中斷方式有處理異常事件能力-DMA方式沒有這種能力，主要用于大

批數據的傳送?如硬盤存取、圖像處理'高速數據采集系統等?可提高數據

吞