計算機組成原理小測

2021-10-03 10:18:23 字數 2909 閱讀 3936

1.你了解馮諾依曼機嗎?你是否可以大概描述馮諾依曼機的基本組成和工作原理?馮諾依曼機相對於之前的計算機有什麼重要改進?

答:了解,馮諾依曼機由運算器,控制器,儲存器,輸入裝置,輸出裝置組成,工作原理:採用二進位制,程式指令和資料一起儲存。按程式編排的順序,一步一步地取出指令,自動地完成指令規定的操作,相對於之前的計算機,馮諾依曼機可以做到輕易改變程式,設計通用電路,更加有彈性方便。

2.什麼是馮諾依曼瓶頸?馮諾依曼瓶頸對現代計算機產生了什麼影響?

答:馮諾依曼瓶頸就是計算機當中的cpu與儲存器分開,cpu的運算速度較快,但是傳輸給儲存器的速度相對較慢,cpu經常空轉等待資料傳輸,浪費了資源。影響:讓cpu與儲存器結合起來,根據速度效能問題,促使了快取架構的開發。

3.你了解程式解釋和程式翻譯嗎?如果讓你口述解釋和翻譯的區別,你會怎麼去描述?嘗試說明高階語言、組合語言和機器語言的關係?

答:了解, 程式翻譯是一種高階計算機語言的程式直接翻譯生成新的低階語言程式,而程式解釋則不用,並且程式解釋是由低階語言編寫的直譯器將高階語言的程式作為輸入,解釋一句計算機就執行一句,不生成目標程式。

高階語言可以通過編譯生成組合語言,組合語言可以通過彙編生成機器語言,而機器語言可以直接被機器認識並且執行。

4.你是否可以列出幾種除課程提及以外的解釋型語言?是否可以列出幾種除課程提及以外的編譯型語言?

解釋型語言:python

編譯型語言:c,c++

5.現代計算機的匯流排都是整合在計算機主機板裡面的,你是否可以說出匯流排主要的功能和分類?

匯流排的主要功能:解決不同裝置之間通訊的問題

a.提供了對外連線的介面

b.不同裝置可以通過此進行連線

c.促使外部介面統一

分類:片內匯流排和系統匯流排(資料匯流排,位址匯流排,控制匯流排)

6.請解釋概念:主存、輔存、cache、ram、rom?

主存:主存,又稱記憶體,是計算機中重要的部件之一,它是與cpu進行溝通的橋梁。計算機中所有程式的執行都是在記憶體中進行的,因此記憶體的效能對計算機的影響非常大。 記憶體(memory)也被稱為記憶體儲器,其作用是用於暫時存放cpu中的運算資料,以及與硬碟等外部儲存器交換的資料

輔存:狹義上就是我們所說的硬碟,即外部儲存器,儲存容量大,比如說有磁儲存器,光碟儲存器等等。

cache:一種特殊的儲存系統,複製了頻繁使用的資料以便於快速訪問,但是容量較小

ram:隨機訪問儲存器,主要用於儲存計算機執行時的資料和程式

rom:唯讀儲存器,只能從裝置中讀取資料,但是不能寫資料。

7. 你是否可以清晰的表述計算機儲存器的層次結構?儲存器的層次結構是為了解決什麼問題的?

計算機的層次結構自底向頂為:硬體邏輯層,微程式機器層,傳統機器層(這三個偏硬體,為實際機器層),作業系統層,組合語言層,高階語言層,應用層(這四個為虛擬機器層,前三個為系統軟體層,最後乙個為應用軟體層)。

儲存結構的層次結構主要有主存-快取結構和主存-輔存結構,它們分別是解決主存速度不足和容量不足問題。

8. 假設cpu執行某段程式共計訪問cache命中4800次,訪問主存200次,已知cache的訪問週期是30ns,主存的訪問週期是150ns,求cache-主

系統的平均訪問時間和效率,試問該系統的效能提高了多少?

a.分為三個階段,取指->分析指令->執行指令

取指令的任務是:根據程式計數器pc中的值從程式儲存器讀出現行指令,送到指令暫存器。

分析指令階段的任務是:將指令暫存器中的指令操作碼取出後進行解碼,分析其指令性質。如指令要求運算元,則尋找運算元位址。

計算機執行程式的過程實際上就是逐條指令地重複上述操作過程,直至遇到停機指令可迴圈等待指令。

1..程式查詢方式:是完全通過程式來控制主機和外圍裝置之間的資訊傳送。

通常的辦法是在使用者的程式中安排一段由輸入輸出指令和其他指令所組成的程式段直接控制外圍裝置的工作。也就是說cpu要不斷地查詢外圍裝置的工作狀態,一旦外圍裝置「準備好」或「不忙」,即可進行資料的傳送。

該方法是主機與外設之間進行資料交換的最簡單、最基本的控制方法。

程式中斷方式:當外圍io裝置準備就緒的時候,向cpu傳送中斷訊號,cpu有專門的電路響應中斷訊號。

dma方式:在外圍裝置和主存之間開闢直接的資料通路。在正常工作時,所有的工作週期均用於執行cpu的程式。當外圍裝置完成i/o的準備工作後,占用cpu的工作週期,和主存直接交換資料。完成後,cpu又繼續控制匯流排,執行原程式。

完成這項工作的是系統中增設的dma控制器。

2.前兩種以cpu為核心,後一種以記憶體為核心,不需要cpu參與,中斷方式是對i/o準備做出改進,它不需要cpu不斷查詢來確認外設狀態,而是引入了中斷機制,在i/o準備好後,通過中斷請求通知cpu,而在外設準備階段,cpu是可以執行原來的主程式,也就是說cpu只參與資料傳送階段。而dma方式更是將資料傳送階段也給省了,將資料傳送的工作交給dma控制器,使得cpu更加專注於主程式的執行

10.計算機直接使用原碼計算有什麼缺點,為此提出什麼碼表示法?你知道求補碼的簡便方法嗎?

缺點:原碼進行計算比較複雜,特別是不同符號之間的運算。

提出了補碼表示法

求補碼的簡單方法就是原碼的反碼加一

12. 嘗試找出幾個你喜歡的數字並將其原碼、補碼求出來,並將其使用32位定點表示法和32位浮點表示法(1位符號位、8位階碼、23位數值位)表示

來。

略。13.計算機為了判斷運算溢位使用了什麼方法?你是否了解浮點數的上溢和下溢?計算int型、long型所能表達的最大值,最小值。

判斷運算溢位:使用雙符號位,計算時若雙符號不同,則溢位。

上溢:絕對值大於指定範圍

下溢:絕對值小於指定範圍

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