第一章2.什麼是計算機系統？說明計算機系統的層次結構
答：計算機系統包括硬體和軟體。從計算機的層次結構來看，它通常可有五個以上的層次，從下至上依次是微程式機器級、傳統機器級、作業系統級、組合語言級、高階語言級，還可以有第六級應用語言級。
3.馮諾依曼結構計算機的特點
答：（1）計算機系統由五大部件組成
（2）計算機中採用二進位制形式表示資訊
（3）採用儲存程式工作方式
第二章8.試描述浮點數規格化的目的與方法
答：浮點數規格化是為了使浮點數尾數的最高數值位為有效數字。當尾數用補碼表示時，若符號位與小數點後的第一位不相等，則被定義為已規格化數，否則便是非規格化數。
通過規格化，可以保證運算資料精度。
11.什麼是計算機軟硬體之間的介面，其主要功能是什麼？
答：從程式的編制和執行的角度看，指令規定了計算機的操作型別及運算元位址，它們是產生各種控制訊號的基礎。另外，從硬體設計的角度看，在設計計算機時先要確定其硬體能夠直接執行哪些操作，表現為一組指令的集合，稱之為計算機的指令系統。
因此，指令系統體現了一台計算機的軟硬體介面。指令系統包括若干指令，它規定了計算機功能的強弱與硬體複雜程度。
29.若按指令功能分類，則指令系統可分為哪幾類指令？
答：資料傳送類指令、算/邏運算類指令、程式控制類指令、訪存指令、i/o類指令。
第三章1.cpu具有哪些功能？畫出其內部組成框圖，並說明圖中每個部件的作用
答：cpu具有控制程式的順序執行、產生完成每條指令所需的控制命令、對各操作實施時間上的控制、對資料進行算術和邏輯運算以及處理中斷等命令。
暫存器包括專用暫存器和通用暫存器
控制器生成各種微操作命令序列
alu完成算術邏輯運算
中斷系統用於處理各種中斷
2.控制器由哪些部件組成？它有哪些基本功能
答: 控制器由程式計數器、指令暫存器、指令解碼器、位址解碼器、微操作產生部件、時序發生器和中斷機構等構成，它的基本功能是：取指令、分析指令、執行指令、處理中斷請求。
3.組合邏輯控制器和微程式控制器優缺點
答：組合邏輯控制器速度較快，但控制複雜，且功能擴充套件較難，與組合邏輯控制器相比，微程式控制器具有規整性、可維護性的優點。它是一種利用軟體方法設計硬體的技術，可實現複雜指令的操作控制。
另外微程式設計便於計算機功能的擴充，可較方便地增加和修改指令，只需要增加或修改一些微程式。缺點是需要頻繁訪問cm，執行速度慢。
7.計算機時序控制方式分為哪兩類？試比較他們的優缺點及應用場合
答：計算機中的時序控制方式分為同步控制和非同步控制兩大類。同步控制方式是指用統一發出的時序訊號對各項操作進行同步控制。
在同步控制方式中，操作時間被劃分為許多長度固定的時間段，每個時間段完成一步操作，如一步訪存操作。其特點是時鐘週期一旦確定，便固定不變，各步操作之間的銜接由時間段的自動切換來控制。非同步控制方式是各項操作不受統一時序訊號的約束，而是根據實際需要安排不同的時間。
各操作之間的銜接、各部件之間的資料傳送均是非同步應答方式。其特點是沒有統一的時鐘週期劃分和同步定時脈衝。
同步控制方式的優點是時序關係簡單，時序劃分規整，控制不複雜，控制部件在結構上易於集中，設計方便；缺點是時間安排上可能不合理，對時間的利用不經濟。
非同步控制方式的優點是時間安排緊湊和合理，能按不同部件、不同裝置的實際需要分配時間，缺點是控制比較複雜。
應用場合：一般cpu或裝置內部的操作中普遍採用同步控制方式；在連線cpu、主存和外設的系統匯流排上，有的採用同步方式，有的採用非同步方式來控制匯流排傳送操作。
8.簡述判斷溢位的方法
答：11.對階
答：對階的目的：使被加數（被減數）和加數（減數）的小數點對齊，即階碼相等
對階的原則：小階向大階看齊
對階的原因：如果大階向小階看齊，隨著階碼的值減少，為保持數的值不變，尾數必須左移相應位數，有可能發生符號位及尾數高位丟失的錯誤，這是不允許的。
而增大小階碼同時尾數右移，有可能發生位數丟失的錯誤，這只影響精度，不會產生錯誤
對階的方法：階碼小的每次階碼加1，尾數右移1位，直到兩數的階碼相等
17.微程式控制器的基本思想
答：把指令的執行所需要的所有控制訊號存在控制儲存器中，需要時從這個儲存器中讀取，也就是把操作控制訊號編成微指令，存放在乙個專門的儲存器中。這樣，指令的控制器設計就變成了微程式的設計，從而可用類似於軟體的設計技術來設計控制器部件。
30.微指令的編碼方式有哪幾種，各種編碼方式的優缺點是什麼？
答：（1）直接表示法。操作碼的每一位表示一種微操作，這種方法簡單，但微指令的字長較長，編碼效率低。
（2）編碼表示法。將操作碼分段編碼，將相容性微操作放在不同的段中，而將相斥性未操作放在同乙個段中。每段包含若干位，用不同的碼點表示不同的微操作。
這種方法微指令字長較短，編碼效率高，但執行速度慢，且需要解碼器。
（3）混合表示法。結合前兩種方法，將一些速度要求高或者與其他微操作都相容的微操作用直接表示法表示，而將其他微操作以編碼表示法表示。、
微指令格式
微指令格式為
微指令分為微操作控制欄位和順序控制字段兩個部分。微操作控制字段包括微操作碼，它是對微操作控制訊號的編碼，用於產生為操作控制訊號。順序控制字段用於產生下一條微指令的位址，其中包括轉移控制欄位和轉移位址字段。
微位址形成方式
初始微位址形成：取機器指令；功能轉移
後繼微位址形成：
增量方式：這種方式與工作程式的順序控制方式類似，即以順序執行為主，配合各種常規轉移方式，比如：順序執行，跳躍執行，無條件轉移，條件轉移，轉微子程式，返回微主程式等
斷定方式：根據機器狀態決定下一條微指令的位位址。後繼位指令的微位址包含在當前微指令的**中。
在微指令中給出兩部分資訊：直接給定的微位址高位部分和形成低位微位址的方法（即斷定條件）。所形成的微位址也就由兩部分組成：
直接給定的高位部分，以及根據斷定條件形成的低位部分
第四章2.什麼是「程式訪問的區域性性」，儲存系統中哪一級採用了程式訪問的區域性性原理？
答：所謂程式訪問的區域性性，即程式執行時對儲存器的訪問是不均勻的，這是由於指令和資料在主存的位址分布不是隨機的，而是相對簇聚。儲存器系統的cache-主存級和主存-輔存級都用到程式訪問的區域性性原理。
對cache-主存級而言，把cpu最近期執行的程式放在容量較小、速度較高的cache中。對主存-輔存級而言，把程式中訪問頻度高、比較活躍的部分放在主存中，這樣即提公升了訪存的速度又擴大了儲存器的容量。
3.試說明儲存系統是如何滿足計算機系統對儲存器高速度、大容量、低成本的要求的。
答：任何計算機對儲存器的要求都是高速度、大容量、低成本，但這三者是相互矛盾的。為了解決這個矛盾，逐漸形成了分級的儲存體系。
各級儲存器之間在必要時需要進行資訊交換，從而滿足不同應用的需要。現在廣泛採用**的層次結構：cache、主存、輔存。
這**儲存器不是孤立的部件，而是構成了乙個整體。主存和cache之間的資訊交換由專門的部件進行控制（輔助硬體），因為其速度要求高，輔助硬體通常採用組合邏輯實現。在cpu的角度來看，主存和cache層次的速度接近cache，容量是主存的容量，而位成本也接近於主存，因此可以解決速度和成本的矛盾。
主存和輔存之間的資訊交換通過輔助軟、硬體實現。通過軟硬體結合，把主存和輔存統一成乙個整體，構成主存和輔存層次。從整體上來看，其速度接近主存，但容量是輔存的容量，而位成本也接近於廉價的輔存的**，因此可以解決容量和成本的矛盾。
這樣使用者就可使用乙個容量很大，**低廉，而速度很高的儲存器系統，從而滿足高速、大容量、低成本的要求。
4.請說明**儲存體系分別由哪些部分組成，並比較cache-主存和主存-輔存這兩個儲存層次的相同點和不同點。
答：**儲存體系由cache儲存器、主存和輔存組成。在cache和主存，主存和輔存之間分別有輔助硬體和輔助軟體負責資訊的排程，以便各級儲存器能夠組成有機的**儲存體系。
cache和主存構成了系統的記憶體，而主存和輔存依靠輔助軟、硬體的支援構成了虛擬儲存器。在**儲存體系中，cache-主存和主存-輔存這兩個儲存層次有如下兩個相同點。
（1） 出發點相同：都是為了提高儲存系統的價效比而構造的層次性儲存體系
（2） 原理相同：都利用了程式執行時的區域性性原理
cache-主存和主存-輔存這兩個儲存層次有如下四個不同點
（1） 目的不同：cache主要解決主存和cpu的速度差異問題；而虛存就價效比的提高而言主要是解決儲存容量的問題
（2） 資料通路不同：cpu與cache和主存之間均有直接訪問通路，cache不命中時可以直接訪問主存；在虛存中，輔存和cpu之間不存在直接的資料通路，當主存不命中時只能通過調進解決，即cpu要用的程式從輔存調入主存
（3） 透明性不同：cache的管理完全由硬體完成，對系統和使用者程式均透明；而虛存管理由軟體和硬體共同完成，對系統程式不透明，對使用者程式透明
（4） 未命中的損失不同
11.動態儲存器為什麼需要重新整理？怎樣進行重新整理？
答：動態儲存器依靠柵極電容上有無電荷來表示資訊1和0.由於電路中存在漏電流，電容上的電荷會逐漸洩漏，因此必須在電荷未消失前予以補充，這一過程稱為重新整理。
重新整理過程是乙個資料的讀/寫過程，將資訊讀出，放大後再寫會儲存元，對柵極電容進行充電。
有三種典型的重新整理控制方式。（1）集中重新整理方式：在最大重新整理時間間隔內，前一段時間用來讀/寫保持，後一段時間集中進行重新整理。
這種方式的主要缺點是在集中重新整理這段時間內不能進行訪問訪問，稱之為死區。（2）分散重新整理方式：這種方式把cpu對記憶體的訪問週期擴充套件為兩倍，前半段用來進行讀/寫保持，後半段作為重新整理時間。
因重新整理過於頻繁，故影響了系統的速度，但它不存在死區。這種方式不適合高速記憶體。（3）非同步重新整理方式。
將以上兩種方式結合起來就形成非同步重新整理方式。
17.簡述主存和快取之間的映像方法
直接映像的位址轉換速度快，但塊的衝突概率較高。在大容量高速cache系統中使用直接映像方式，既可以發揮cache的高速度，又可以減少塊的衝突概率。全相聯映像下的主存的塊可以映像到快取記憶體中的任意塊。
而組相聯映像是二者的結合，它將主存與快取記憶體分組，組間採用直接映像，組內採用全相聯映像。全相聯映像和組相聯映像速度較低，通常適合小容量cache。
計算機簡答題
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