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第一章 概 论
1. 什么是CPU? 什么是计算机主机？什么是I/O设备？它们的功能分别是什么？
2． 计算机是如何区分存储器中存储的信息是数据还是程序？
3. 什么是存储器的容量？什么是数据字？什么是指令字？
存储容量：存储器中所有存储单元的总数，常用K、M、G、T作为单位。
字长：计算机并行处理的二进制信息宽度，一般为字节的整数倍，有数据字和指令字两种形式，以表述数据信息和控制信息。
4. 计算机软件和计算机硬件在逻辑功能上是否是等效的？为什么？
是。计算机系统：完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统构成的复杂组合体，由软件来驱动和控制系统的运行，由硬件来保证系统功能的实现
5. 计算机指令的功能越强，则计算机的性能越好？请对这个问题提出你的观点。
性能指标：基本字长、主存容量、运算速度
6． 谈谈你对计算机高级语言的编译和解释过程异同点的理解。
同：均翻译。异：编译为整体翻译，解释为部分。
△7. 什么是主存储器？什么是辅助存储器？它们的功能和作用有何不同？
主存储器：又称内存，为主机的一部分，用于存放系统当前正在执行的数据和程序，属于临时存储器。主要由半导体存储器构成，常采用并行方式进行读写访问。辅助存储器：又称外存，为外部设备，用于存放暂不用的数据和程序，属于永久存储器。主要由磁表面和激光存储器构成，常用串行或串并结合（直接存取）访问。
△8. 简述冯·诺伊曼计算机五大基本功能部件的作用及其相互联系。
运算器功能：对数据信息进行加工和处理（算术/逻辑运算）。
控制器功能：
*1定序功能--由IP或PC协调，按规定顺序执行指令（指令周期）。
*2定时功能--由TU为各部件提供统一节拍（机器、时钟周期） ，使其按规定时间表执行。
*3操作控制功能--由CU产生计算机工作（指令执行）所需的全部控制。
存储器功能：用于存放程序和数据；
I/O接口的功能：完成外设与主机间进行信息传送时速度适配与信号适配的中间环节（转换器）；
9． 什么是指令？什么是指令系统？什么是程序？
指令：规定计算机的操作与操作对象，并能为计算机所识别并执行的二进制命令，其格式为：
操作码OP ︱ 操作数地址D。
指令系统：某特定处理器（计算机）所能识别并执行的全部指令的集合（不同处理器具有不同的指令系统）。例指令系统：取数LDA D；存数STA D；加法ADDA D；乘法MULA D；打印PR(OUT) D；停机HLT。
程序：为解决特定问题而编制的指令（语句）序列。
10．什么是虚拟机？谈谈你对虚拟机的理解。
虚机器：是指用软件技术构成的机器。
虚机器建立在实机器的基础上，利用软件技术扩充实机器的功能。从整体看就好像有了一台更强功能的机器，所以称它为虚机器。
机器语言层和操作系统层是虚、实机器的分界面。软、硬件功能的分配，决定了虚、实机器的界面。

1. 关于计算机硬件系统的组成：
系统（主机+外设）→主机（CPU，内存，I/O接口，总线AB、DB、CB）→CPU（控制器、运算器）
其中控制器IU（IP、IR、ID）；CU（微程序控制器CM，硬布线控制器）；TU（时钟源、启停逻辑、计数器、译码器）；
其中运算器（ALU、AC、F或PSW，寄存器组Ri）
2. 关于计算机软件系统：
系统（应用软件、系统软件）→系统软件（操作系统、语言处理程序、服务性程序、数据库管理系统、网络管理程序）→操作系统；系统程序、管理软硬件资源、是用户与计算机之间的接口界面。
3. 关于计算机的基本组成和工作原理：
冯·诺伊曼原理：基于二进制原理的程序存储和程序控制原理
4. 关于状态寄存器的F或PSW
用于存放运算器运算的结果特征或状态。CF、SF、OF、ZF的含义
5．计算机系统的层次结构：分为微程序设计级，一般机器级，操作系统级，汇编语言级，高级语言级。
6. 描述计算机性能的字长、容量、速度指标的单位是什么？
二进制位的长短、字节、条数/秒（MIPS）
第二章 运算器
1． 为什么浮点数的阶码部分通常采用移码表示？
阶码比较大小，移码可用于比较大小
△2． 什么是规格化浮点数？如何判断一个数是否是规格化数？
当尾数的值不为 0 时，尾数域的最高有效位应为1，否则以修改阶码同时左右移小数点的办法，使其变成这一表示形式。通过调整阶码，使其尾数D满足下面形式的数：①原码规格化后 正数为 0.1×……×的形式。负数为 1.1×……×的形式。②补码规格化后 正数为 0.1×……×的形式。负数为 1.0×……×的形式。（看尾数的符号位与第一位是否相异）
3． 试简述区位码、国标码与机内码的异同点和相互之间的关系。已知某汉字的区位码，求国标码和机内码是多少？（同：汉字编码）
国标码：将区位码加2020H，机内码等于汉字国标码加上8080H
4． 简述采用补码进行加减运算法的特点
①参加运算的操作数为补码 ②连同符号位一起参加运算 ③减法化成加法（即减某数用加某数的补码代替）④模的丢失是合理的
△5． 简述标志寄存器中的SF、CF、ZF与运算结果之间的关系，并写出其逻辑表达式（设结果为D7D6D5D4D3D2D1D0）
1.CF的形成逻辑；CF=Cn 2.SF的形成逻辑；SF=Dn 3.ZF的形成逻辑；ZF=¬(D7+D6+…+D1+D0)
6． 什么是真值？什么是机器数？计算机中常用的机器数有几种表示形式？
真值：正负符号+二进制的绝对值；机器数：0或1+二进制的绝对值；4种（原码、反码、补码、移码）
7． 简述计算机中常用的四种机器数表示形式各自的特点（设字长为n+1位，其中一位为符号位；表示的是定点整数）
原码的特点：① 采用原码表示法简单易懂，适用于表示带符号数。② 它的最大缺点是零有两种表示形式：+0与-0。故不能用于加/减运算。
9. 浮点数的表示：
浮点数的基本格式（阶码的作用，阶码的表示，尾数的作用，尾数的表示，尾符的作用）→规格化浮点数的定义（最大，最小，最接近于0的规格化浮点数的表示）→规格化浮点数的机器判断标准。
10. 汉字编码系统中各类编码的作用
外码的作用、内码的作用、字形码（字模码、字库码）的作用；国标码属何种码？其特点如何？
汉字输入码也称外码，是为了将汉字输入计算机而编制的代码，是代表某一汉字的一串键盘符号。汉字内码是用于汉字信息的存储、交换、检索等操作的机内代码，一般采用两个字节表示。汉字字模码又称汉字字形码，它是将汉字字形经过点阵数字化后形成的一串二进制数，用于汉字的显示和打印。汉子输入码里的数字编码。特点：便于快速输入和盲打，但要经过训练和记忆。
11. 奇偶、海明、CRC校验方法的特点、用途和编码
第三章 存储器
▲1．简述静态SRAM存储器的工作过程中的读过程是如何进行的？
读①送地址 AB→MAR→MAD→MM ②送控制信号CS、WR=0有效
③从MM中读出数据→MDR→DB ④撤消地址及控制信号，READY有效
▲2．简述SRAM存储器工作过程中的写过程是如何进行的？
写①送地址 AB→MAR→MAD→MM ②送控制信号CS、WR=1
同时送数据DB→MDR→MM。 ③将数据写入内存指定单元
④撤消地址、控制信号，READY有效
3．简述SRAM和DRAM在结构上和性能上各有什么特点？
比较内容
SRAM
DRAM
存储信息0和1的方式
双稳态触发器
极间电容的充放电
电源不掉电时
信息稳定
信息会丢失
刷新
不需要
需要
集成度
低
高
容量
小
大
价格
高
低
速度
快
慢
适用场合
Cache
主存
4．简述存取时间和存取周期的定义和它们之间的区别？（速度指标）
TA 存取时间（Memory Access Time）：指启动一次存储器操作到完成该操作所需的全部时间。存取时间愈短，其性能愈好。通常存取时间用纳秒（ns＝10－9s）为单位。
TM 存储周期（Memory Cycle Time）：指存储器进行连续两次独立的存储器操作所需的最小间隔时间。
通常存取周期TM大于存取时间TA ，即TM≥ TA
▲5．简述页式虚拟存储器如何页表来实现地址映象（虚实地址变换）。
页式虚拟存储器的工作过程简述：由P︱D（虚拟地址）→ p+d(实址)
①基址寄存器（页表起始地址）+虚地址中的P（虚页号）→页表索引S0
②根据S0查页表，若装入位=1，则取p(实页号)
③ p+D（虚址中的页内地址）= p+d（主存的实地址）
▲6．简述段式虚拟存储器如何通过段表来实现地址映象（虚实地址变换）。
 ①基址寄存器（段表起始地址）+虚地址中的S（段号）→段表索引S0
②根据S0查段表，若装入位=1，则取S1(段的起点)
③ S1+D（虚址中的段内地址）= 主存的实地址
7．简述Cache集成在CPU芯片内部有什么好处？将指令Cache和数据Cache分开设置又有什么好处？
读取速度加快。能够避免资源冲突或缓冲冲突
△8．什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方式？
刷新方式：集中式刷新、分散式刷新和异步式刷新。
9．什么是“程序访问的局部性”？存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理？
10．什么是刷新？什么是重写？刷新和重写有什么异同点？
定时-刷新，独厚的重新恢复-重写（随即）。同：恢复。异：时间不一样

1.关于存储器的功能与作用：用于存放程序和数据。（内外存的区别）？
2. 存储器的结构和组成（MAR、MAD、MM、MDR，读写控制逻辑）外接三条总线 （MAD采用单、双译码二种方式）
3.主存的分类与特点：
①ROM、RAM的特点与区别；ROM（MROM、PROM、EPROM、E2PROM 、Flash ROM）：具有非易失性，结构简单，成本低等优点，常用于保存关键、重要的系统程序，如BIOS；
RAM（SRAM、DRAM）：具有易失性，可随机读写，用于保存临时程序与数据，其中SRAM与DRAM相比具有集成度低、速度快。价格高、不需刷新等特点；常有TTL和CMOS两种不同的工艺。
Cache（一级、二级）：具有高速、小容量、成本高的特点，采用高速SRAM制成，具有多级结构，重点掌握哈佛结构。
②SRAM、DRAM的特点与区别。SRAM存储器的特点：使用双稳态触发器表示0和1代码。在电源不掉电的情况下，信息稳定保持（静态）。存取速度快，集成度低（容量小），价格高。常用作高速缓冲存储器Cache。DRAM存储器的特点：利用半导体器件中MOS管极间电容上有无电荷来记忆“0”和”1”代码。
在电源不掉电的情况下，信息也会丢失，因此需要不断刷新。存取速度慢，集成度高（容量大），价格低。
常用作内存条。
③统一编址的概念
4.主存储器的扩展（芯片→模块）的计算
①采用位扩展进行字长的扩展。
②采用字扩展进行容量（单元数）的扩展
③进行字扩展时必须将高位地址经译码器译码后产生的译码信号提供给各子模块（芯片）作为其片选CS。5．何为哈佛结构：指令与数据分区存储的cache结构
6．存储器系统的多级架构是根据什么原理建立的：程序执行的局部性和集中性
7.主存、辅存、缓存相比各具有什么特点。
8.虚存的定义，虚存和缓存的比较
（缓存、虚存地址变换的控制特点）（缓存、虚存的信息块大小特点）等
△9.多体交叉存储器的作用与特点：
作用：增加带宽，提高存取速度。特点：由多个模块并联组成；指令与数据在各体（模块）中交叉存储；能并行读取多条指令与多个数据。
10.相联存储器的特点（例cache中的标记存储器）：按内容（特征）寻址，也可按地址线性寻址；相联存储器的操作①比较（寻找）②替换 ③读/写
11.页表的计算,实、虚地址（物理、逻辑）地址的概念（CPU给出的地址为虚址）

第四章 指令系统
△1．零地址指令的操作数通常来自哪里？单地址指令中，另一操作数的地址通常可以采用什么寻址方式获得？
2．试比较间接寻址和寄存器间接寻址方式之间的异同点？
3．试比较基址寻址和变址寻址方式的异同点？
4．简述哪几种寻址方式在指令的执行阶段不访问存储器，哪几种寻址方式在指令的执行阶段只需访问一次存储器？
立即、隐含
△5．简述何谓寻址方式？试举例说出其中的6种。
寻址方式：寻找并确定本条指令所需操作数的地址，及确定下一条要执行的指令地址的方法→具体可分为：数据寻址方式（隐含、立即、直接、间接、寄存器、寄存器间接、变址、基址、相对、堆栈）和指令寻址方式（顺序和跳跃）。
6．简述什么是立即寻址方式和直接寻址方式？它们各有什么特点？
7．简述什么是寄存器寻址方式和寄存器间址方式？它们各有什么特点？
8．简述什么是堆栈寻址？堆栈的工作特点是什么？
9.指令的基本格式 OP（OP*规定操作、MOD规定寻址方式、REG规定所涉及的寄存器编号）+ AI(地址部分，由AC取代A1、A3，由IP取代A4) = D
3.常用指令格式：
零地址指令格式：
操作数地址在SP中或操作数在ACC中或在其它寄存器中；
单地址指令格式：
ACC OP［A1］→ ACC；
双地址指令格式：
［A1］OP［A2］→［A1］；
三地址指令格式：
［A1］OP［A2］→［A3］；
其中零、单地址指令用于微型机，双、三地址指令用于大、中型机。
10.霍夫曼编码方法的应用对象和编码原则？
优化编码方法（霍夫曼编码方法）：
①建立使用频度表：从大到小排序；
②作霍夫曼树：合并最小概率的信息单元，求出合并频率，重复操作直至合并概率为1；
③沿树枝各分支进行编码（上1，下0），从树根起读出各分支编码；
④对编码进行规整，得到规整后的指令系统编码，以便于控制器和译码器的设计。
1.操作数来源与寻址方式（CPU、内存、I/O、指令），例寄存器寻址和寄存器间接寻址的操作数来源有何不同？
2.寻址方式及其特点（立即、直接、间接、隐含、寄存器、寄存器间址、基址、变址、相对段寻址）；已知寻址方式，计算实址地址（不考虑段寻址）。
3.程序控制类指令的特点和功能；IP的作用：控制程序执行的顺序（或走向）
①转移指令（条件、无条件、绝对、相对转移）
②调用子程序指令及返回指令（IP →（M）SP，（M）SP →IP）
③中断操作和中断返回（I/O接口中的中断矢量→IP，（M）SP →IP）
总的特点为新地址 → IP。IP具有自动指向下一条指令地址的功能IP+1 → IP
4．堆栈的定义及工作过程①FILO原则②SP指向栈顶③由下往上生成

第五章 CPU
1．简述中央处理器CPU有哪些基本功能？分别由什么部件来实现？
CPU的功能：自动完成取指和执指操作的部件。
1.指令控制功能：由IP或PC完成对程序的顺序控制并取指。该功能由指令部件IU （IP、IR、ID）予以完成。2.操作控制功能：由操作控制部件(控制信号形成部件)CU对所取指令进行分析后形成完成指令操作所需的全部控制信号（微命令），送往运算器（内部控制操作）和各系统部件（外部操作控制）；各控制信号所起的作用为门控和选通，以控制信息流的走向，来完成指令规定的操作。3.时间控制功能：由时序部件TU产生空间上独立输出的时间标准信号（指令周期、CPU周期、时钟周期信号），提供给CU作为时间基准，使各微操作控制信号在规定时间定时发出（有效）。4.地址形成功能：根据取入指令的寻址方式MOD、寄存器编号REG和形式地址信息D，由地址形成部件AU形成操作数的有效地址EA。
5.数据处理功能：在操作控制信号的控制下，由运算器ALU等部件完成对指令规定的操作对象进行加工和处理。
△2．简述取指操作与取数操作有何区别？并简述其过程。
取指：
执指 读：
写：
△3．简述指令周期、CPU周期、时钟周期的定义及相互之间的关系？
指令周期：CPU取出并执行一条指令所需的时间（其间完成一系列规定操作其实质是建立指令规定的数据通路），不同指令的执指过程不尽相同，故指令周期长短不一。指令周期＝①取指周期+②间址周期（分析周期）+③执行周期。机器周期（CPU周期或称总线周期）：CPU完成一种基本操作所需的时间；基本操作可分为：取指操作；存储器读/写操作；I/O接口读/写操作；运算操作等。每个机器周期由若干个时钟周期组成，一般以取指为基准（3～4个时钟周期）；CPU内部以节拍电位（时标信号）来区分该周期，每个机器周期Mi所需的T数相同；时钟周期（T周期）：CPU完成一种最小操作（微操作）所需的时间，CPU利用该周期完成如寄存器的传送、数据和地址信息的锁入、门控信号的形成等微操作，用于形成数据通路。
△4．简述微程序、微指令、微命令的定义及相互关系
在一个指令周期-微程序，在同一个机器周期-微指令。
△5．简述流水线中导致访存冲突（资源冲突）的原因和常用的解决办法？
取指和取数同时使用。
3个
△6．微程序控制的基本思想是什么？
将指令的执行过程分解为若干步基本操作来完成，每一基本操作由一条微指令的执行来实现；每条微指令由若干个微命令组成；每条微命令完成计算机的一个最小操作（微操作）；
完成一条指令功能所需的微操作序列称为微程序；每条指令均由相应的微程序与其对应；
将整个指令系统的微程序机会存放于控制器中专设的控制存储器中，该存储器称为控制ROM或简写为CM；
执行指令即相当于执行CM中相应的微程序，完成基本操作即相当于执行微指令。
△7．微程序控制器的特点是什么？高速、容易修改、扩展
8．当遇到何种情况时流水线工作将受阻，效率将降低？
资源冲突；控制相关；
9．什么是指令周期？指令周期是否有一个固定值？为什么？
CPU完成取值与执值的时间。不一样。上面。

11. 同步（异步）控制方式的特点：以时定序（以序定时），由统一的时序信号对微操作的执行进行控制的方式（由非统一的时序信号（根据被控部件的应答）对微操作的执行进行控制的方式
12．取指过程与取数过程的区别，简述其过程？
13. 控制器的功能：取指、译码，形成控制信号；指令通道（IP→内存→IR→ID→CU）
14.指令、微程序、微指令、微命令、微操作的定义与相互关系？
15．微命令分段编译法的分段原则是什么
16.非访内指令和直接访内指令的执行过程
⑴非访内：取指（①送出IP→内存，IP+1→IP；②/RD有效（启动存储器）/CS；③读出指令→IR→ID→CU），执指（不同指令过程不尽相同）
⑵直接访内指令：取指；形成地址（根据各种寻址方式形成地址→AR）；执指（①取数AR→内存；②/RD、/CS有效；③内存数据→DR；④运算，对DR中的内容进行数据处理，其过程对应不同的指令不尽相同）
△17．已知结构图，分析指令通道与数据通道的建立
18. 控制ROM与主存ROM的区别
①位于控制器中（存放微程序）
②位于CPU外（存放程序和数据）
19. 组合逻辑控制方式与微程序控制方式的区别
①CU由与门和或门阵列构成，不能修改
②由ROM构成，能进行调整和修改
20.控制ROM容量的计算（求单元数、字长）
21.指令、数据在CPU、总线、存储器之间流动的通路
指令通路IP→AR→内存→DR→IR→CU→控制信号
数据通路由各种寻址方式形成地址→AR→内存→DR→运算器（ALU运算）→AC
22．流水线技术的定义及对指令周期的影响，对程序执行速度的影响

5.10 （1）主频为66MHz，所以，主频周期=1/66MHz=0.015us，
故一条指令执行时间=0.015us×2×2=0.061us，
故每秒执行的指令条数=1/0.061us=16.4MIPS。
（2）由题意，一条指令执行时间=0.015us×2×（2+2）=0.12us，
故每秒执行的指令条数=1/0.12us=8.3MIPS。
5.12 微指令所占的单元总数=（80×11+1）×32=881×32，
所以控制存储器容量可选1K×32。
4.8 变址寻址方式的访存有效地址是：02B0H+001FH=02CFH
变址寻址方式的访存有效地址是：3A00H+001FH=3A1FH
3．5
1） （220×16）/（217×16）=23=8
2） （128k×16）/（16k×8）=8×2＝16
3）16×8=128 ，CPU通过译码与片选方式选择模块板。
3．9
1） 虚拟地址格式：
29 12 11 0
页面号（18位）
页内地址（12位）
虚拟地址30位
2） 物理地址格式：
21 12 11 0
页号（10位）
页内地址（12位）
物理地址22位
3）页表的长度为：1GB/4KB=256K