计算机硬件常识

Posted 2020-08-26 starskyhu

3．什么是机器数？

答：计算机可以直接识别的数称为机器数。

 

4．数值数据的三要素？

答：计数进位制；小数点位置 ； 符号。

 

1．什么是总线？它有什么用途？试举例说明。

答：总线是连接两个或多个功能部件的一组共享的信息传输线。用途：实现部件之间的信息传输。如ISA，PCI AGP等总线

 

2．总线通信采用的方式有哪几种？各有什么优缺点？

答：一般采用三种方式：同步通信方式、异步通信方式、半同步通信方式。

通信双方由统一的时钟控制数据传送称同步通信方式。这种通信方式的优点是规则明确、统一，缺点是在时间上必须完全要求同步一致、通信双方必须速度完全相同。

异步通信方式没有统一的时钟，为了协调发送和接收双方的数据通信，通信双方采用应答方式。主设备发出请求（Request）信号后，一直等待从设备的响应Ack（Acknowledge）信号，然后才开始通信。适合速度差异较大的设备之间的通信。

半同步通信结合了同步通信与异步通信的优点，既保留了同步通信的基本特点，同时又像异步通信，允许不同速度的设备和谐地工作。

 

3．什么叫信号线的分时复用？试比较采用专用信号线和分时复用信号线各自的优缺点？

答：信号线分时复用是指在同一信号线上，不同的时间传送不同的信息，例如，地址/数据分时复用总线，在一段时间上传输地址信息，另一段时间上传输数据信息。

专用信号线的优点是速度快，缺点是成本高；复用信号线优点是成本低，缺点是速度慢。

 

4．在异步通信中，握手信号的作用是什么？

答：握手信号的作用是保证通信双方都已准备就绪，可以进行数据传输而不会丢失数据。

 

5．什么情况下需要总线仲裁？总线仲裁的目的是什么？有哪几种常用的仲裁方式？各有什么特点？

答：当多个设备同时要求使用总线时需要总线仲裁；

总线仲裁的目的决定哪个主控设备优先使用总线。

有集中控制方式和分布控制方式。

集中控制方式是在系统中设置一个独立的硬件设备—总线控制器来分配总线时间。集中仲裁又可以分为菊花链查询方式、计数器定时查询方式和独立总线请求访问仲裁方式。

分布控制方式没有总线控制器，每个设备都包含访问控制逻辑，这些模块共同作用分享总线。

1．  冯.诺依曼计算机体系的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成？各起什么作用？

答：冯.诺依曼计算机体系的基本思想是（1）采用二进制形式表示数据和指令；（2）采用存储程序的工作方式；（3）由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大功能部件组成计算机硬件系统，并规定了这五部分的基本功能。

作用：（略）

2．  计算机系统的主要技术指标有哪些？

答：机器字长、主频、存储容量、运算速度、可靠性和兼容性。

1．什么是指令周期？什么是机器周期？什么是时钟周期？三者有什么关系？

答：指令周期是读取并执行一条指令的时间。将指令周期划分为几个不同的阶段，每个阶段就是机器周期，如取指令、取原操作数、取目的操作数、执行等。将一个机器周期分成若干个相等的时间段，每个时间段就是时钟周期（节拍脉冲）。周期表示执行指令的不同阶段，节拍为机器机器某一操作所需的延迟时间，一个周期包含可几个节拍。

 

2．微程序控制器有何特点（基本设计思想）？

答：设计比较规范，容易扩充，修改方便，由于用软件的方法实现，执行速度较慢。

3．某显示器的分辨率为1024;768，24位真彩，试计算为达到这一显示，需要多少字节的显示缓冲区？

答：需要的显示缓冲区=1024;760×24÷8bit=2304KB

1．比较程序直接控制方式、程序中断控制方式、直接存储器存取控制方式（或DMA方式）的特点。？

答：程序直接控制方式：直接通过I/O指令传输数据，控制简单；不能实行CPU与外设并行工作；系统中存在大量高速外设会造成数据丢失。

程序中断控制方式：通过中断方式传输数据。能实行CPU与外设、外设与外设并行工作；可以处理复杂事务、实现故障处理提高系统的可靠性；可以实现人机对话方便用户使用计算机。适合低速设备。

直接存储器存取控制方式（或DMA方式）：数据传输过程中完全有DMA控制器控制，占用CPU时间最少；只能实现简单的数据传送不能进行复杂的事务处理。适合高速成块数据传输。

3．USB接口的主要特点？

答：传输速度快（480Mb/s）；支持热插拔；可以给USB设备提供电源等。

二、填空 2. 世界上第一台数字式电子计算机诞生于 1946  年。 6.冯·诺依曼机器结构的主要思想是 1.采用二进制代码表示数据和指令；2．采用存储程序的工作方式  ；3．计算机的硬件系统由五大部分组成。 7. 冯·诺依曼机器结构由 控制器、存储器、运算器、输入设备和输出设备五大部分组成。 8. 中央处理器由 运算器和控制器 两部分组成。 13. 计算机的兼容性是指：一台计算机上的程序不加任何修改可在另一台计算机上正确运行的特性  。 14.表示计算机硬件特性的主要性能指标有:字长、主频 、存储容量 、兼容性、数据处理速度、可靠性、数据传送速率。（填5个以上） 20．计算机的字长决定 寄存器 、 运算部件 和 数据总线 的位数。 2．（27．25）10转换成十六进制数为（1B．4）16。 3．（0．65625）10转换成二进制数为(0．10101）2。 4．在原码、反码、补码三种编码中，补码 数的表示范围最大。 5．在原码、反码、补码三种编码中，符号位为0，表示数是正的 。符号位为1，表示数是负的。 7. 在补码、移位码表示的机器数中，零的表示形式是唯一的。 8．-11011011的补码为 100100101，原码为111011011，反码为 100100100。 9．11001010的补码为011001010，原码分别为011001010，反码为011001010。 13．真值为－100101的数在字长为８的机器中，其补码形式为11011011。    14．浮点数一般由  指数部分和尾数部分  两部分组成。 15．在计算机中，“A”与“a”的ASCII是  41H 与 61H  （或65；97）  。 16．在计算机中，一个字母或数字用  8  位ASCII表示（或7位二进制，且占一个字节）。 19．X=1011001,它的偶校验码为 0 。 21．下列数据代码设为偶校验，请在括号内填写相应的偶校验位。     A、（1）1101011      B、（0）0101101 23．表示一个数据的基本要素是   计数进位制     、   小数点位置  、 符号    。 26．机定点整数格式字长为8位（包含1位符号位），若x 用补码表示，则[x]补的最大正数是   127   ，最小负数是   -128     。（用十进制真值表示） 4．已知：X=0.1011，Y= —0.1101。（X+Y）补=１．１１１０ 。 5．已知：X=－0.1011，Y= 0.1101。（X+Y）补=０．００１０。 6．已知：X=－0.0011，Y= —0.0101。（X+Y）补= １．１０００ 。 7．已知：X=－0.0111，Y= 0.1101。（X+Y）补= ０．０１１０ 。 20．若Ａ＝１００１Ｂ，Ｂ＝１０１０Ｂ，那么Ａ∨Ｂ＝１０１１Ｂ。 21．若Ａ＝１００１Ｂ，Ｂ＝１０１０Ｂ，那么Ａ∧Ｂ＝１０００Ｂ。 22．若Ａ＝１００１Ｂ，Ｂ＝１０１０Ｂ，那么Ａ⊕Ｂ＝００１１Ｂ。 1. 存储器的作用是以二进制形式存放程序和数据。 2．对存储器可进行的基本操作有两个:读出操作和写入操作。 3．如果任何存储单元的内容都能被随机访问，且访问时间和存储单元的物理位置无关，这种存储器称为随机存储器。 4．内存是计算机主机的一个组成部分，它用来存放正在使用的或经常使用的程序和数据。 5．在断电后信息即消失的存储器称为非永久记忆（或易失性）的存储器。半导体读写存储器RAM属于非永久性存储器。 7．外存（或辅存）中的信息不能被CPU直接访问。 19．一个16K×32位的存储器,地址线和数据线的总和是46 。 20．一个512KB的存储器,地址线和数据线的总和是27。　 21．一个16K×16位的存储器,地址线和数据线的总和是30 。 22．某计算机字长是16位它的存储容量是64KB,按字编址,该机的寻址范围是32K  。 23．某计算机字长是64位它的存储容量是1MB,按字编址, 该机的寻址范围是128K 。 25．某一RAM芯片其容量为512×8位,除电源和接地端外该芯片引线的最少数目是 18（或19读写分开）。　 26．某RAM存储器容量为32K×16位则地址线为15根,数据线为16根。 27．某RAM存储器容量为128K×16位则地址线为17根,数据线为16根。 28. 存储器与其他部件之间主要通过数据线，地址线和读、写控制线进行连接。 30．16位机中，若存储器的容量为1MB，则访存时所需地址线应有 20根。 31．存储器芯片并联的目的是为了增加存储器的字长。 32．存储器串联的目的是为了增加存储器的单元数。 33．存储器串联时，需要将地址码分成两个部分，一部分送芯片地址线，一部分经译码后送存储芯片的片选位。 34．要组成容量为 4M×8位的存储器，需要8 片4M×1位的芯片，或需4片1M×8位的存储芯片。 35．构成32MB的存储器，需要1M×1位的芯片256片 36．Cache是指介于CPU与主存间速度快容量较小的高速缓冲存储器。 39．引入cache的目的是弥补CPU与主存间存在的速度差。 43．常用的替换算法有LRU（最近最少使用法），FIFO（先入先出法）和OPT（最佳置换法）三种。 1．系统总线是一组传输公共信息信号线的集合。 2．总线的共享性，即总线所连接的部件都可通过它传递信息。 7．总线带宽是总线本身所能达到的最高传输速率 。 8．总线的时间特性定义了每根线在什么时间起作用。 11．按总线传送信息的类型可将总线分为：地址线，数据线，控制线，电源线和地线。 12．按数据传送格式，可将总线分为并行总线与串行总线。 14．按时序控制方式，可分为同步总线与异步总线。 22．计算机系统的吞吐量是指流入处理和流出系统的信息的速率。 23．系统总线包括地址线、数据线、控制线和各种电源线。 24．现在的微机中最流行、最常见的系统总线有ISA总线、PCI总线（PCIE）和AGP总线。 30．总线控制方式分为集中方式与分布方式两类。 31．集中式总线控制主要有菊花链查询方式、定时计数器查询方式、独立请求方式。 32．总线通信分为同步和异步两种。 33．菊花链式查询的主要优缺点是控制简单，对电路故障最敏感且设备的优先级是固定的。 34．主控部件与被控部件采用同一定时系统称为同步通信。 35．主控部件与被控部件不采用同一定时系统称为异步通信。 1．计算机硬件能够识别并直接执行的指令称为 机器指令。 2．指令系统是计算机硬件所能识别的系统，它是计算机软、硬件之间的接口。 3.一台计算机所具有的各种机器指令的集合称为该计算机的指令系统 。 4．汇编程序的功能是将汇编源程序转换成目标代码 。 。 11．用于对某个寄存器中操作数的寻址方式称为寄存器直接寻址。 12．寄存器间接寻址方式中，操作数处在主存单元中。 13.变址寻址方式中，操作数的有效地址等于变址寄存器内容加上形式地址。 15．每条指令由两部分组成，即_操作码_，_操作数_。 17．指令中的地址码即是操作数的实际地址，这种寻址方式称作_直接寻址_。若指令中的地址码即是实际的操作数，这种寻址方式称作_立即寻址_。 18．在存储器堆栈中，需要一个 堆栈指针SP ，用它来指明 栈顶 的变化。 20．在下列寻址方式中为了取出操作数，需访问内存几次。 　　　A. 立即寻址__0_次　　　　 B. 直接寻址_1_次 　　　C. 一级间接寻址_2_次　　　D. 二级间接寻址__3_次 1．中央处理器是指运算器和控制器。 4．CPU 中通用寄存器的位数取决于机器字长。 6．指令周期是指取出并执行一条指令所需的时间。 7．任何一条指令的指令周期的第一步必定是取指周期。 8．CPU取出一条指令并将其执行完毕所需的时间是指令周期。 9．指令周期一般由取指、取操作数（包括取源操作数和取目的操作数）和执行三个部分组成。 11．同步控制是由统一时序信号控制的方式。 14．时序信号的定时方式，常用的有同步控制、异步控制、联合控制三种方式。 15.构成控制信号序列的最小单位是微命令。 25．计算机的核心部件是CPU，控制着计算机内 信息流 和