计算机考研复试面试常问问题 组成原理篇(下)

Posted 2021-02-28 xinglongfei

计算机考研复试面试常问问题 组成原理篇(下)

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在复习过程中，我用心查阅并整理了在考研复试面试中可能问到的大部分问题，并分点整理了答案，可以直接理解背诵并加上自己的语言润色!极力推荐打印下来看，效率更高！

声明：一些边边角角的没有收集，毕竟是考研面试，不是笔试，这样也能减轻大家的负担！

有些点在（快速唤起记忆知识框架）里就有，所以没有加上！

此系列一共有8篇：编程语言篇|数据结构篇|操作系统篇|组成原理篇|计算机网络篇|数据库篇|软件工程篇|计算机专业英语篇(还未全部完成,敬请期待,你们的支持和关注是我最大的动力!)

个人整理，不可用于商业用途，转载请注明出处。

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第四章、指令系统

快速唤起记忆知识框架：

15.指令流水线的基本概念

流水线基本原理：

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,例如分成取指,译码, 访存，执行,和写回五个子过程,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.

典型的五级流水线的数据通路：

流水线方式的特点:

与传统的串行执行方式相比，采用流水线方式具有如下特点：

1. 把一个任务（一条指令或一个操作）分解为几个有联系的子任务，每个子任务由一个专门的功能部件来执行，并依靠多个功能部件并行工作来缩短程序的执行时间。

2. 流水线每个功能段部件后面都要有一个缓冲寄存器，或称锁存器，其作用是保存本流水段的执行结果，供给下一流水段使用。

3. 流水线中各功能段的时间应尽量相等，否则将引起堵塞、断流。

4. 只有连续不断地提供同一种任务时才能发挥流水线的效率，所以在流水线中处理的必须是连续任务。在采用流水线方式工作的处理机中，要在软件和硬件设计等多方面尽量为流水线提供连续的任务。

5. 流水线需要有装入时间和排空时间。装入时间是指第一个任务进入流水线到输出流水线的时间。排空时间是指最后一个任务进入流水线到输出流水线的时间。

影响流水线性能的因素

1）结构相关是当多条指令同一时刻争用同一资源形成冲突

解决方案：（1）暂停一个时钟周期（2）单独设置数据存储器和指令存储器

2）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.

解决方案：（2）暂停一个时钟周期（2）数据旁路：把前一条指令的ALU计算结果直接输入到下一条指令

3）控制相关是当流水线遇到分支指令和其他改变PC值的指令时引起的.

解决方案：(1)延迟转移技术。将转移指令与其前面的与转移指令无关的一条或几条指令对换位置，让成功转移总是在紧跟的指令被执行之后发生，从而使预取的指令不作废。

(2)转移预测技术。

16.CISC和RISC（复杂指令集和精简指令集）的对比？

17.寻址方式在本章知识框架

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第五章、中央处理器

快速唤起记忆知识框架：

18.CPU 的功能？

中央处理器(CPU) 由运算器和控制器组成。其中，控制器的功能是负责协调并控制计算机各部件执行程序的指令序列，包括取指令、分析指令和执行指令；运算器的功能是对数据进行加工。CPU 的具体功能包括:

1. 指令控制。完成取指令、分析指令和执行指令的操作，即程序的顺序控制。
2. 操作控制。一条指令的功能往往由若干操作信号的组合来实现。CPU 管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。
3. 时间控制。对各种操作加以时间上的控制。时间控制要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号。
4. 数据加工。对数据进行算术和逻辑运算。
5. 中断处理。对计算机运行过程中出现的异常情况和特殊请求进行处理。

19.流水线越多，并行度就越高。是否流水段越多，指令执行越快？

错误，原因如下:

1. 流水段缓冲之间的额外开销增大。每个流水段有一些额外开销用于缓冲间传送数据、进行各种准备和发送等功能，这些开销加长了一条指令的整个执行时间，当指令间逻辑上相互依赖时，开销更大。

2. 流水段间控制逻辑变多、变复杂。用于流水线优化和存储器（或寄存器）冲突处理的控制逻辑将随流水段的增加而大增，这可能导致用于流水段之间控制的逻辑比段本身的控制逻辑更复杂。

20.有关指令相关、数据相关的几个概念

1. 两条连续的指令读取相同的寄存器时，会产生读后读(Read After Read, RAR) 相关，这种相关不会影响流水线。

2. 某条指令要读取上一条指令所写入的寄存器时，会产生写后读(Read After Write, RAW)相关，它称数据相关或真相关，影响流水线。按序流动的流水线只可能出现RAW 相关。

3. 某条指令的上条指令要读／写该指令的输出寄存器时，会产生读后写(Write After Read,WAR) 和写后写(Write After Write, WAW) 相关。在非按序流动的流水线中，既可能发生RAW 相关，又可能发生WAR 相关和WAW 相关。

对流水线影响最严重的指令相关是数据相关。

第六章、总线

快速唤起记忆知识框架：

21.引入总线结构有什么好处？

引入总线结构主要有以下优点： 1）简化了系统结构，便于系统设计制造。 2）大大减少了连线数目，便于布线，减小体积，提高系统的可靠性。 3）便于接口设计，所有与总线连接的设备均采用类似的接口。 4）便于系统的扩充、更新与灵活配置，易千实现系统的模块化。 5）便于设备的软件设计，所有接口的软件对不同的接口地址进行操作。 6）便于故障诊断和维修，同时也能降低成本。

22、总线相关概念

1、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。

2、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。

第七章、输入输出系统

快速唤起记忆知识框架：

23.CPU 响应中断应具备哪些条件？

1)在CPU 内部设置的中断屏蔽触发器必须是开放的。

2)外设有中断请求时，中断请求触发器必须处于"1" 状态，保持中断请求信号。

3)外设（接口）中断允许触发器必须为"1"‘这样才能把外设中断请求送至CPU 。

具备上述三个条件时， CPU 在现行指令结束的最后一个状态周期响应中断。

24.中断响应优先级和中断处理优先级分别指什么？

中断响应优先级是由硬件排队线路或中断查询程序的查询顺序决定的，不可动态改变；而中断处理优先级可以由中断屏蔽字来改变，反映的是正在处理的中断是否比新发生的中断的处理优先级低（屏蔽位为"0", 对新中断开放），若是，则中止正在处理的中断，转到新中断去处理，处理完后再回到刚才被中止的中断继续处理。

25.向量中断、中断向量、向量地址三个概念是什么关系？

1)中断向量：每个中断源都有对应的处理程序，这个处理程序称为中断服务程序，其入口地址称为中断向量。所有中断的中断服务程序入口地址构成一个表，称为中断向量表；也有的机器把中断服务程序入口的跳转指令构成一张表，称为中断向量跳转表。

2)向量地址：中断向量表或中断向量跳转表中每个表项所在的内存地址或表项的索引值，称为向量地址或中断类型号。

3)向量中断：指一种识别中断源的技术或方式。识别中断源的目的是找到中断源对应的中断服务程序的入口地址的地址，即获得向量地址。

26.程序中断和调用子程序有何区别？

两者的根本区别主要表现在服务时间和服务对象上不一样。

1. 调用子程序过程发生的时间是已知的和固定的，即在主程序中的调用指令(CALL) 执行时发生主程序调用子程序过程，调用指令所在位置是已知的和固定的。而中断过程发生的时间一般是随机的， CPU 在执行某个主程序时收到中断源提出的中断申请，就发生中断过程，而中断申请一般由硬件电路产生，申请提出时间是随机的。也可以说，调用子程序是程序设计者事先安排的，而执行中断服务程序是由系统工作环境随机决的。

2. 子程序完全为主程序服务，两者属于主从关系。主程序需要子程序时就去调用子程序，并把调用结果带回主程序继续执行。而中断服务程序与主程序二者一般是无关的，不存在谁为谁服务的问题，两者是平行关系。

3. 主程序调用子程序的过程完全属千软件处理过程，不需要专门的硬件电路；而中断处理系统是一个软／硬件结合的系统，需要专门的硬件电路才能完成中断处理的过程。

4. 子程序嵌套可实现若干级，嵌套的最多级数受计算机内存开辟的堆栈大小限制；而中断嵌套级数主要由中断优先级来决定，一般优先级数不会很大。

27.I/O控制方式在操作系统篇有了，这里就不重复了。