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第一章 结论-名词解释，填空与选择：1计算机必须具备的功能：数据存储，数据传送，数据处理，操作控制，操作判断。2存储程序原理:计算机要自动完成解题任务，必须招事先设计好的用以描述计算机的解题过程 的程序同数据一样，采用二进制形式存储在计算机中，计算机在工作时自研高 速地从机器中逐条读取指令并加以执行。（冯*诺依曼计算机体系结构的基本思 想）3计算机的硬件组成：运算器（ALU和寄存器），存储器，输入设备，输出设备，控制器，总线。ALUz算术谡辑单元，是具体完成算术谡辑运算的部件，是运算器的核心。4-一心点%龙：指令控制部件（PC,IR,ID）,地址形成部件，定时部件，微操作控制部件。5卷序方数番，如：控制器中的一个专用寄存器，给出程序中下一条指令在存储器中的地址，兼有指令地址寄存器和计数器的功能，当一条指令执行完毕时，PC内容自动 变成下一条指令的地址。6软件的分类：应用软件，系统软件和支撑软件。7固件:招程序固定在ROM中组成的部件叫固件。其及具有硬件的快速性又具有软件的灵活性。8计算机的性能指标：主频，运算速度，运算精度，存储容量，存取周期，RASIS特性（可靠性，可用性，可维性，完整性,安全性）主频：CPU的工作节拍是由主时钟控制的，主时钟不断产生固定颁率的时 钟脉冲，这个主时钟的频率叫一可靠性;表示计算机系统在规定的工作条件下和预定的工作时间内持续正 确运行的概率，一般用平均无故障时间，或平均故障间隔时间（MTBF）W So9计算机的分类：1）按信息的形式和处理方式分：数字计算机，模拟计算机，数字模拟混合计算机。2）按计算机的用途分：通用计算机和专用计算机。3）按计算机的规模分：巨型机，大型机，小型机，微型机，单片机。4）按使用方式分：工作站和服务器。10计算机的工作特点：运算速度快，运算精度高，记忆能力强，通用性广，自动运算。第二章 指令系统-名词解释，填空与选择：1数据表示:所有能被某一台计算机硬件直接识别的数据类型称这台计算机的数据表示。2数据表示的类型：定点，浮点，字符串，堆栈，向量数据表示。3规格化浮点数:为了提高数据表示的精度，使尾数有效数尽可能占满已有的位数，同时也使计算机实现浮点运算时有一个统一的格式，规格化对尾数M提出限制要求：机器等:当一个浮点数的尾数为0,不论其阶码为何值，或当阶码的值比它能表示的最小值 还小时，不管其尾数为何值，计算机都把该浮点数看成零，称机器等。上流：数据的绝对值太大，超出了数据表示的能力范围下流：数据的绝对值太小，使得数据无法有效地表示。4指令的基本成分包括：操作码，操作数地址（包括源操作数地址，目的操作数地址）设计指令的格式，一般设计的三个问题：指令长度，操作码结构，地址码结构对指令长度：为了合理安排存镭空间，并使指令能表达较丰富的含义，同一台计算机的 指令系统常采用变长措躺，有单字长，多字长指令等。对操作码结构：设计上主要有以下两种睛形：1）固定长度操作码2）可变长度操作码，又称为犷展操作码：对地址数少的指令允许操作码长些,对地址数多的指令则操作码短些3）指令中地址个数的选择：很大程度上依赖于指令系统的结构，如堆枝结构指令系统采用零地址指令，累加器结构指令系统采用二，三地址指令还与地址的类型有关，地址越短，地址个数就可以越多。5指令的类型：基本的指令系统应包含以下四大类型的指令：数据处理：算术运算和逻辑运算指令 数据存储：存储器指令数据移动：I/O指令 程序控制：测试和转移指令6寻址技术：寻龙方刃：从形式地址产生有效地址的方法，其中形式地址指指令字中给出的地址，有效 地址指操作数的物理地址。基本的寻址技术有二（注：A：形式地址，指令字段的内容；EA：有效地址，实际单元地址）1）立即数寻址：指令的地址字段给出的是操作数本身 操作数二A2）直接寻址：指令的地址码部分即为操作数的有效地址EA二A3)间接寻址：操作数的有效地址是A单元中的内容EA=(A)4)寄存器寻址：指令中给出的操作数地址是通用寄存器的编号EA二R5)寄存器间接寻址：指令中给出的是寄存器的编号，寄存器的内容是所需操作数的地址EA=(R)6)偏移寻址：其有效地址计算为：EA=(R)+A相对寻址：PC作为偏移寻址中间接寻址所使用的寄存器，PC的内容就是当前指 令的地址，A为相对当前地址的偏移量，可正可负EA=(PC)+A基址寻址：相对于基址寄存器的偏移寻址，在程序中，基址积存器提供当前程序 访存操作的一个参考基址地址，称基地址，A是相对这个地址的偏移量 采用基址寻址的程序，程序员可以不考虑程序加载到主存中的位置EA=(BR)+A变址寻址：相对于变址寄存器X的偏移寻址,程序通过变址寄存器X的内容的变化 来访问一片主存地址的。EA=(X)+A7堆枝寻址：一般不明显给出操作数的地址，有称隐含寻址8基本寻址方式的小结：寻址方式规则主要优点主要缺点立即数寻址操作数二A无须访问存储器操作数范围有限直接寻址EA=A简单寻址空间受限间接寻址EA=(A)寻址空间大多次访问主存寄存器寻址EA=R无须访问存储器寻址空间受限寄存器间接寻址EA=(R)寻址空间大多访问主存一次偏移寻址EA=(R)+A灵活复杂堆枝寻址EA=(SP)地址隐含缩短指令字长应用范围有限9复合寻址方式：1)变址间接式：EA=(X)+A)2)间接变址式：EA=(X)+(A)3)相对间接式 4)间接相对式10指令系统段计的基本要求：1)完备性：指在一个有限可用的存储空间，对于任何可解的问题，编制计算机程序时，指 令系统提供的指令是足够的，表现在指令系统功能丰富，功能齐全，使用方便2)有效性：指利用垓指令系统所编写的程序能既高效地运行，表现在程序占用空间小，执 行速度快3)规整性：包括指令系统的对称性，匀齐性，指令格式和数据格式的一致性对称性：指令系统中，所有的寄存器和存储单元都可以同等对待，所有指令都可使 用各种寻址方式匀齐性：一种操作性质的指令可以支持各种数据类型指令和数据格式的一致性：指令长度和数据长度有一定的关系，以方便处理和存取4)兼容性问答题：1比较复杂指令系统与精简指令系统各自的优减点复杂指令系统(CISC)的特点：复杂指令系统的设计思想是把硬件的资源主要用于提高指令系统的功能和规模，使指令系 统设计得尽可能接近高级语言，而没有最大限度得利用这些资源来提高性能，特点有：1)指令系统复杂庞大，指令数目多达几百条 2)寻址方式多样3)指令格式多样4)指令字长不固定5）可访存指令不受限制6）各种指令的使用颁率相差很大7）各种指令执行时间相差很大 8）大多数采用微程序控制器精简指令系统（RISC）的特点：1）选取使用频率高的一些指令，指令功能简单，数量少2）定长，简单的指令格式，典型的为4字节3）寻址方式简单，数量少，不采用存储器间接寻址技术4）只有load和store指令能访问主存，在一条指令中操作数访存寻址不会超过一次5）运算类指令多采用三地址寄存器寻址格式，不直接访存6）对于有浮点处理部件的计算机，使用大量的浮点寄存器7）大部分指令在一个周期内完成（流水方式），但其性能发挥极度以来于编译器的优化2比较xxx寻址方式与yyy寻址方式各自的特点H计算：1有关定点数据，浮点数据表示的计算上#才2指令操作码的犷展方法#3指令格式的设计#1操作码扩展:操作码犷展的原则：使用频率高的指令应分配短的操作码，使用频率低的指令应相应分配较长的操作码。例1：指令字长为16位，每个地址字段为4位，试设计一种犷展操作码，能对下列指令译码:1）7条三地址指令，2）255条单地址指令，3）16条无地址指令解：由题意知，指令的格式为4 4 4 40PA1A2A31:扩展方法之一如下:0001XXXXXXXXXXXX7条三地址指令0111XXXXXXXXXXXX000000000001XXXX255条单地址指令000011111111XXXX000000000000000016条无地址指令00000000000011112指令格式的设计和分析:例1：给定指令的格式如下：（D为20位）15 10 9 8 743 0DOP间地址位I目标寄存器试分析垓指令格式的特点笞：指令格式的特点如下：1）指令字长为32位，二地址指令2）OP为6位，最多可表示64种不同的操作3）指令为R-S型指令，目标操作数在寄存器中，CPU有16个通用寄存器，源操作数在内存中4）寻址方式有直接寻址和间接寻址。1二0时为直接寻址，EA=D,1=1时为间接寻址EA=（D）,直接寻址为0 s 1M空间。例2：机器字长为32位，CPU中有16个通用寄存器R,指令系统有64种操作，每条指令都为单字长的R-S型指令，有9种寻址方式，试设计垓指令系统的指令格式解：指令格式如下：6 4 4 4 14OPMODR1R2D其中，MOD：寻址模式字段；R1：源操作数寄存器；R2：目的操作数寄存器补充：例1：机器字长为16位，地址码为6位，指令有一地址，二地址两种格式，设共有N条（N16）二地址指令，试问一地址指令最多可以有多少条解：二地址指令有N条，则4位操作码中有16 N个编码可以犷展，地址码为6位，则：一地址指令最多可以有（16-N）*26条例2：指令和数据均存放在内存中,CPU是如何从时间和空间上区分指令和C据的?笞：时间上，取指令发生在取指周期，取数据发生在执行周期空间上，指令流向控制器（指令寄存器），数据流向运算器（通用寄存器）例3：字长为16位，存储器按位编址，形式地址为8位，则以下寻址方式的寻址空间为多少？其中，PC和变址寄存器Rx都是16位的寻址方式寻址范围EA=A0 s 256 字EA=(A)0 s 64K 字EA=(Rx)+A0 s 64K 字EA=(PC)+AOs 256 字第三章运算方法与运算器-名词解释，填空与选择：1微操作：对寄存器里的数据所进行的操作，都是在一个时钟脉冲的作用下完成的，是最小的 具有独立意义的操作单元2谡辑微操作：操作的对象是遗辑数，主要的特点是：寄存器中的数据按位进行操作，每位均 按二值布尔规律运算，各位之间没有关系，无进位和流出。基本的谡辑微操作有：谡辑与，遗辑或，异或微操作，清0,置1微操作3串行进位：又称行汲进位，逐级的形成各位进位，每一级进位直接依赖与前一级的进位。4并行进位：各进位信号都独自形成，各位可同时形成自己的进位产生函数Gi和进位传递函数 R,从而同时形成各自的进位信号Ci。5对阶：浮点加减法运算过程中使两数的小数点对齐，即，使两书阶码相等的过程，称对阶。6规格化:浮点运算过程中，若尾数结果不是规格化浮点数，招尾数移位，并相应调整阶码，使为数成为规格化数的过程。7舍人：浮点加减法运算中，由于对阶或右规，尾数右移，使尾数的末一位或几位可能因超出 机器允许的位数而被丢抻，从而造成一定的误差，为减小误差而进行的舍人处理叫舍人。8尾数调整：浮点除法运算过程中，招被除数尾数调整为小于除数的尾数，即，使：|Ma|Mb|9非法除：在除法运算过程中，若除数为0,则商为无穷大，引起上流，除法为非法。10运算器的基本结构:算术谩辑单元ALU,通用寄存器，多路开关，移位器，内部总线11运算器的分类：按内部总线的类型及连接方式，运算器通常可分为：单总线，双总线和三总线结构二计算：1逻辑操作才#2定点加，减法运算（二进制补码运算）#3定点乘法运算：补码比较乘法（Booth乘法）,一码两位乘法 4定点除法运算：原码加减交替除法，祁码加减交替除法（补码比较除法非重点）#5浮点力口，减运算才才才6浮点乘法运算#才7浮点除法运算#1谡辑微操作：特点：寄存器中的数据是按位进行运算的，即，各位同时进行指定的操作，每一位均按二值布尔规则运算，各位之间没有关系，无进位和流出。基本的逻辑微操作有：谡辑与，谡辑或，谡辑异或2移位微操作：1）谡辑移位：寄存器整组数据进行移位，移位时，末端补0（略）2）算术移位：移位时，符号位保持不变，符号为正时，末端补0,符号为负时：对于原码:末端补0 对于补码:左移时,末端补0,右移时，末端祁人符号位（注:补码移位时,采用变形补宿，符号位出现01表示正溢出，10表示负流出）3 3码定点加法运算:A+B-=A补+B补规则：1）参与运算的操作数用补码表示2）符号位采用两位，即，用变形补码表示3）符号位作为数的一部分参与运算4）结果以补码表示，两符号位相同表示结果为正常，01表示正溢出，10表示负流出4定点乘法运算：1）比较乘法：根据乘数的相邻两位的比较结果而决定运算操作。规则：（1）乘数和部分积均采用两位符号位，符号位参与运算（2）乘数取一位符号位，以决定最后一位是否需要教正，即，是否加-A补（3）乘数末尾增设附加位&山其初始值为0（4）Bn+1,Bn构成各步运算的判断位，而根据B。，Bi的比较结果决定是否需要加-A补（5）移位按补宿规则进行（6）在最后一步的由巳求出Pm时，部分积不再移位，但乘数寄存器右移一位（乘积的低半部分的符号位无用，只用高半部分，即，部分积的符号）递推公式：（见课本）例题：（见课本）2）补码两位乘法：（在比较发的基础上推导出来的）推导过程：（见课本）规则：(1)被乘数和部分积采用三位符号位(2)由Bw Bn,和Bx判断下一步所要进行的运算,运算规则同比较乘法类似(3)当乘数的尾数的位数n为偶数时，乘数需要两位符号位，最后一步是两位符号 位参与运算，共n/2+1步，最后一步部分积不移位，但乘数寄存器右移两位(4)当乘数的尾数的位数n为奇数时，乘数需要一位符号位，共需(n+1)/2步，最后一步是一位符号位与尾数的最高位参与运算，部分积右移一位，部分积移 位后乘数寄存器再移一位例题：(见课本)5定点除法运算：1)原码加减交替除法:规则：(1)商的符号位单独处理Co=A0 Bo(2)取绝对值相除，为不使商溢出，要求IA-BI(3)被除数A和余数R采用两位符号位，商设一位符号位(4)余数R为正时，商上1,余数左移一位臧去除数的绝对值的新余数；R为负时，商0,余数左移一位加上除数的绝对值的新余数(5)上述操作共执行n+1步得到商的绝对值，从而得到C原=2(A。Bo)+|C,|(6)如果最后一步得到的Rn是假余数，而有需要保留余数时，则应恢复余数，即需要加|B|得到正确的余数，余数的符号位同被除数的符号位，即：凡原=2|Rn.|+Ao,OO-OO例题：(见课本)2)补码加减交替法：规则：(1)被除数，余数和除数均采用两位符号位，且周用补码表示(2)若余数与除数同号，余数及商左移一位，商上1,余数减去除数的新余数；若余数 与除数异号，余数及商左移一位，商上0,余数加上除数的新余数。(3)执行n+1步(依次求出R小卜补)，最后一步余数不移位,商左移一位并上商,除法完成(4)恢复余数：除法除用时，判0圾辑判出全0,将A冲成全0除法除不时,判0逻辑不是全0,此时:若C0=0,且余数与除数异号,作RM+网补-A若C0=1,且余数与除数同号,作RM+-B补一A(5)修正商：若除不用，商为正时，不必修正，商为负时，商+2-修正；若除用时，除数为正，不必修正，除数为负时，商+2-修正例题：(见课本)6浮点运算方法：1)浮点加减运算：步骤：判0,对阶，求和，规格化，舍人(1)判0：当操作数之一是0时，就可简化以后的操作(2)对阶：浮点加减沫运算必须使两数的小数点对齐后，即，两数的阶码相等后才能进 行运算。对阶的过程为：求阶差，保留大阶作为和的阶，小阶数尾数右移同时调整 阶差直到阶差为0。(3)求和：对尾数进行定点加减运算(4)规格化：尾数加版后，结果不是规格化浮点数时，需要进行规格化尾数的规格化形式有：对原码:00.1 xxxx -XXXX,或 11.1XXXX-XXXX对补宿：00.1 XXXX -XXXX,或 11.0 XXXX-XXXX左规:(两符号位相同)每左移一位，和(差)的阶码减1右规：(两符号位不等)右规时，最多右移一位(5)舍人2)浮点乘法运算：(1)判0并置结果。符:检查操作数中是否有为0的，如果有，则无须其它操作(2)阶码相加如果阶码用移码表示,相加后再减2-m修正如果阶码用补码表示，按常规补一加法运算(采用双符号位)判断流出：流出条件：Res*(Zes Seo)(3)尾数相乘：乘积的尾数为两乘数的尾数之积(4)规格化:由于参加运算的数为规格化数，因而乘积的尾数绝对值必大于1/4,所以无论左 规，右规，最多只需移一位。3)浮点除法运算:(1)判0并置商的。符:(2)尾数调整:即，使|Ma|Ta。4）：可靠性;通常用平均无故降时间（MTBF）来衡量主存的可靠性。5）：功耗与集成度6）：性能价格比4：通常称不是按地址而是按所存信息的全部或部分内容进行寻址的存储器为按内容寻址 的存储器（CAM）,其关铤是具有比较功能。应用场合：快速枪索的场合。优点：除具有和RAM 样的随机读写和保持功能外，还具有比较功能，可并行对存镭器 所以单元的所有位同时进行比较。减点：存镭器结构都比较复杂，造价比较高，功耗也比较大。5 CAM的基本组成：存储矩阵，读出寄存器，输入寄存器，屏蔽寄存器，标志寄存器，地址寄存器，地址 选择器，时序控制。6半导体只读存镭器（ROM）：1）固定掩模只读存镭器（MROM）2）次可编程只读存储器（PROM）3）光可擦除电可编程只读存储器（EPROM）热电子隧道效应:SIMOS编程时，CG和漏极都加+20V电压，源极接地，沟道导通，电子在高 漏压的作用下获得足堪的能量变成热电子，部分热电子在CG强电场作用下通 过沟道时穿过很薄的SQ绝缘层进入FG,这种现象称。4）电可擦除电可编程只读存储器（E2ROM）步帽子磨漕力龙：对FLOTOX,在强电场的作用下，自由电子在漏极（或电源）与 浮栅之间双向穿越薄氧化层的物理现象称F-N隧道效应。由于电子穿越 薄氧化层时，沟道是不导通的，电子并未获得足堪的能量成为热电子，完全靠 正电场的作用，故又称冷电子隧道效应。第二章半导体存情器的设计-名词解释，填空与选择：1半导体存储器的涮试：包括：静态涮试，动态涮试，功能涮试。2具体存储器的设计过程大致分：系统设计，遗辑设计，工艺设计。3存镭器的谡辑设计：但犷质：位数扩充，加大字长，以满足存储器字长的要求，而存储器的字数与存储器的 苏片的字数一样。字扩展:增加存储器的字数，即存储单元的个数，而存储器的位数即每个存储单元的位 数与存储苏片的位数一致。4 DRAM刷新：为保持所存信息的正确性，把按一定的时间间隔为记忆电容充电的过程称之为DRAM刷新。5 DRAM刷新的有关参数:1）例新图期对同一存储位元连续两次刷新，仍能保证鉴别出原存信息的最大允许 时间间隔叫.又称刷新间隔时间。2、刷新操作周期Tr.刷新一行存储单元,即一次刷新操作所需的时间叫刷新操作周期。3、信息保存时间T闻:对于DRAM,其信息是以电荷的形式存储在位元电路的电容上的，由于有漏电存在，经过一段时间信息电荷减少，致使读出放大 器不能正确鉴刖信息，这段时间叫信息保存时间T闻6 DRAM的刷新方法:1）：按存储土片RAS,CAS引脚所加时序分类:RAS控制刷新，CAS先于RAS有效刷新，隐蔽刷新。2）：按刷新操作周期的分配方式分类:集中式刷新，分散式刷新，透明式刷新。3）：按刷新操作控制方式分类:同步刷新方式，异步刷新控制方式，半同步刷新控制方式。二计算：1存镭器苏片地址，数据引脚数目的计算#2对应不同的机器字长，存储器的寻址范围的计算才3存储器的谡辑设计（字位扩展与负载计算）#1存储器苏片的地址，数据引脚数目的计算：对SRAM,由于苏片没有采用地址复用技术，若存储器的容量为2*Y,则：芯片的地址数 据引脚之和为X+Y。对DRAM,苏片采用地址复用技术，所以容量为2*丫的苏片地址，数据引删之和为X/2+Y。注：DRAM苏片的特点：1）没有CS片选信号，犷展时，用-RAS信号代替;2）苏片都采用行，列地址分时使用一组地址引脚的地址复用技术，使得DRAM苏片地址引脚数目为同容量SRAM苏片地址引脚数目的一半；例如：字位结构为1Mx4位的DRAM苏片，其地址数据引脚数目之和是（B）A 28 B14 C24 D 122对应不同的机器字长，存储器的寻址范围的计算：计算公式：寻址范围*字长二总的存储容量例如：某机器字长为32位，存储器的容量为16MB按字编址，其寻址范围是（B）A 02MB B04MB CO-8MB D016MB3存储器的扩展：（只以字位同时犷展为例，即mkxn位一MkxN位）1）所需苏片的数量为M/m*N/n2）用于片选译码的地址位数为1。亮，其中，i=M/m3）存储器的总的地址位数二用于片选译码的地址位数+片内地址位数。注意：由于DRAM采用地址复用技术，因而，总地址位数的计算对于SRAM和DRAM是不同O对于SRAM,片内地址位数为loQzmk,对于DRAM,片内地址位数为（1/2）Icmk所以，对于SRAM,存镭器的总的地址位数=loQ2i+loQ2mk二log2Mk对于DRAM,存储器的总的地址位数=lo2i+（1/2）log2mk4）字位同时犷展的苏片连接方式（见课本）4存镭器扩展的驱研与负载的计算（见课本）注意：当存储器的容量Mkx N很大时，外围电路的负载会加重，以至于超出其驱动能力，这时，可采用分级负载电动的方法。第三章外存储器-名词解释，填空与选择：1脉冲拥挤效应:因增加磁通翻转密度致使读出信息位之间干扰而使读出信号幅值衰减，峰 点偏移和基线漂移的现象叫脉冲拥挤效应。2磁表面存镭器的性能参数：纪录密度:单位长度或面积磁表面存镭的二进制信息数量，通常用道密度和位密度表 示，也可用二者的乘积面密度表示。道密度:垂直于信息磁道或光道方向上单位长度的信息道书叫道密度。Dt=1/(W+G)=1/Pt其中，W为信息道宽度，G为道间距，R为道距(单位为毫米或英寸)o 位密度Db.单位长度信息道上所能记录的二进制信息的位数。2)存储容量3)平均存取时间ta：平均找道时间+平均等待时间ta-1/2 (ts+tw)max+(ts+tw)min 找道时间ts：驱动磁头到指定的位置，寻找信息道所需的时间。等待时间tw：等待所需读写的扇区旃转到读写头下的时间。4)静/卢源/：指单位时间内外存储设备传送数据的位数或字节数。F=D/V(BITORBITE)其中，V为介质移动速度，Db为位密度。3数字磁记录方式:招一串二进制数据序列以某种规律变换成记录介质上相应的磁化翻疲 叫。4记录方式的评定方法：1)编码效率：每次磁通翻质所存储的代码信息的位数。2）自同步第力：从自身磁道读出脉冲序列中提取时钟脉冲的能力叫自同步能力。（游程：在编码理论中，挣连续n个0或n个1所组成的序列叫长度为n的游 程）3）读出分辨率：磁记录系统对读出信号的分辨能力，又指每次磁化翻转可判刖信息的能 力。4）可靠性5）信息的相关性5 HDD的分类：固定磁头HDD,活动头固定盘HDD,活动头可换盘HDDO濯为新分贰：（采用温硼斯特技术是HDD的特点之一）1）招磁头，盘组，定位机构以至主轴电机密封在一个盘盒内构成头盘组件HDA2）采用小尺寸浮力的浮动磁头，并改集中加载方式为接触启停方式，介质涂建洞滑 剂3）招写放大器，读出前置放大器和磁头选择开关等集成化并安置在磁头臂上，改善 了读写信号的高颁传输特性。6硬盘存销器的构成：盘片及主轴系统，磁头及定位驱研系统，盘腔及空气净化系统，接口及控制系统。7磁头定位电动系统的功能：1）HDD被启动后或中途找道出错时，使磁头准确回到零道并等待找道指令。2）根据指令要求，能快速准确的招磁头。回现行的磁道移到目标磁道，而且能自动 克服磁盘旃转偏摆所引起的磁道偏离，即可靠跟踪。3）停机，抻电及转速底于定额转速的70%时，能迅速退出盘面或进入启停区，以保 护磁头和介质。8实现位置枪测的三种伺服方式：伺服面伺服，分段式伺服，理人式伺服。伺服盘定位;在盘组中选择一个盘面，在垓盘面上记录磁道位置信息，磁头读出解调 后得到反映磁道位置的信号，此记录而叫伺服盘。伺服盘与数据盘同轴旋转，热偏离磁道和旋转偏摆不会影响到位置的枪涮，易达到很高的定位精度。9最优控制及实现方沫:最优控制（对磁头速度的控制）指在系统各元件许可的负载下，保证过渡的时间为最短。一般的方法是，开始以最大的加速度启动，速度直线上升，达到某一速度后，再以最大的臧速度制动，使其速度直线下降到零时，磁头正好定 位于目标磁道中心。10-磁盘记录格式：台号，柱面号，磁盘号，扇区号。柱邮盘组中不同的记录面上半径相同的磁道集合。信息交换时一般按柱面交换。交叉因子:扇区可连续编号也可间隔编号，相邻两号扇区之间间隔的物理扇区数叫交叉 因子。磁盘和内存交换信息时为什么一般不若柱面交换？需要重新定位而使交换时间大大延长 曲，一般不采用。11 RAID技术:是招几台，几十台硬磁盘机有机的排列在一起，由一台阵列控制器统一管理，组成一个完整的谡辑部件以实现数据的异步并行存取，从而成倍提高数据传 输率的技术。12软盘存储器的构成：FDDFDC,和软盘。13软盘电动器FDD的构成：盘片定位电动机构，磁头定位电动机构，加载机构。14FCC的主要功能：软盘初始化，寻道，地址枪潮，读写数据。15光盘的分类：只读型光盘，追记型光盘，可擦写型光盘。追记型光盘:用户可以在空光盘上写入信息，但一经写人便不能更改（一次写入，多次读出）。可擦写型光盘;用户不仅可以自行记录信息，而且可以自行擦除和改写。其又可分为磁光型和相 变型。16光盘的构成：基片，存储介质（分：形变型，相变型，MO,前一种仅用于只读型光盘，后两种 可用于追记型和可擦写型），保护层。磁光型光盘的特点是，热磁效应写入，磁光效应读出。磁光效应:指对应不同磁化方向上的反射光或折射光，其偏振面将向不同的方向偏转的现象。17光盘驱动器的构成：盘片主轴驱现，光头及定位控制，聚焦控制，和读写电路。18光盘的顼格式化工光盘使用之前需预格式化：对光盘刻制光道，划分扇区，给出标志及同步信号，并 给有缺馅的光道及扇区以一定的标志。二问笞题:1什么是温彻斯特技术2什么是RAID技术3什么是最优控制及实现方法H计算：1磁盘的容量的计算才才#才2数据传输率的计算才#*才3平均存取等待时间的计算#4磁盘地址的设计力案#十1磁盘容量:1）非格式化容量二记录面数*柱面数（每面磁道数）*磁道容量2）格式化容量二记录面数*柱面数*每道扇区数*每扇区的记录容量（注：每面磁道数=存储区长度*道密度磁道容量=位密度*磁道周长）2平均存取时间=平均寻道时间+平均等待时间其中，平均寻道时间二（最大寻道时间+最小寻道时间）/2平均等待时间=磁盘旋转一周所需时间的一半，即：1/（2*）。3数据传输率：对于磁盘：数据传输率=r*N 其中，r为每秒转数，N为每道容量。（注：对于磁盘，内外道的容里相同，因而，内道的位密度高于外道）4磁盘地址的设计方案：磁盘地址由台号，柱面号，盘面号，扇区号W部分组成，分刖计算每部分的地址所占的位数即得总体的磁盘地址的设计。例如：4台，每台5个盘面，每面440道，每道9扇区2位 3位 9位 4位,磁盘的地址共有18位，其地址格式如下：17 16 15 7 6 4 3 0台号柱面号盘面号扇区号第四章 存储系统-名词解释，填空与选择：1主存频宽;主存的数据传输率，Bm二W/Tm,其中，Tm为存储周期，W是一次读写的位数，Bm表示 单位时间通过存储总线的数据流量，即主存的数据传输率。2并行主存系统包括：单秣多字并行主存系统，多体交叉编址并行主存系统。3多体交叉编址并行主存系统:使用n个容量相同的存储体，每个存镭秣都有自己的 MAR,MAD,MBR,时序和读写电路。构成n个完全独立的存储器，在存镭控制器的控制 下，实现并行存取的并行主存系统。其中，系统地址A=n*i+j（其中，n为存储体的个数，m为每一存镭体内的存储单元 数，i=j=0,1）两种交叉编址方式：高位交叉编址，低位交叉编址。高位交叉编址：系统地址的连续空间落在同一存储体内，容易发生访存冲突。低位交叉编址:系统的地址在同一存储体内是不连续的，而是以n为模交叉编址，访存 冲突的概率小。多体低位交叉编址主存的两种存取处理方式：为在一个存储周期内访问n个存储单元，采用：分时访问法，或同时启 动n个存储体，通过分时使用总线传送信息。访存冲突:就是同时有两个或两个以上访存地址指向同一存镭体，这时，不能同时进行 访存Q4两级存储系统：主存和辅存。主存用来存储活跃信息，辅存用来存储待命信息。5三级存储系统：1)cache-主存存情层次：解决了 CPU和主存的速度之间的矛盾。2)主存-辅存存储层次：解决了存福器的大容量和低成本之间的矛盾。存储层次的三个性能参数：平均位价格C,命中率H,平均访问时间Tav(P156)命中率:(评价存储层次性能的参数之一)CPU产生的地址能在Cache中访问到的概率。H=IMM+N2),其中)M是CPU产生的地址能在Cache中访问到的次数，一是CPU产生 的地址不能在Cache中访问到的次数。6 cache,高速缓冲存储器，为解决CPU和主存的速度矛盾，在CPU和主存之间增加的一级速度 同CPU匹配，容量比主存小，位价格比主存梢高的存储器。7 Cache的基本组成:Cache存储体和Cache控制部件。8殍序力匈粉局赭侪:对局部范围内存储器颁繁访问，而对此范围以外的存储器很少访问的现象。其是cache-主存层次的基本原理。9Cache的工作原理：在cache-主存结构中，程序和数据都存放在主存中，cache只存放主存中部 分程序块和数据块的副本。当CPU访问该存储层次时，访问地址是通过地址总线送 人MMA,主存-cache地址变换机构从MMA获得地址，并判断地址中的内容是否在 cache中un3有副本，若有，命中，否则不命中。命中时，立即把访问地址变换成cache地址，若是读操作,CPU从cache中直接 读取信息；若是写操作，会涉及如何保持cache和主存的一致性问题。通常采用：写 回法，写直达法。不命中时，CPU转去访问主存，若是读，CPU从主存读取信息的同时，信息内容 从主存一次调入cache中；若是写，则直接向主存写入信息不再招信息调入cache后 再修改。10 Cache替换算法：FIFO算法，LRU算法（最近最少使用）11地址映像:主存中每个块按什么规则调入cache,即主存地址的高m位（主存块号）与cache 的高c位（cache块号）如何对应。地址映像的种类：全相联地址映像：主存的任何信息块都可映射到cache存储体的任一信息块位置上。直接地址映像：招主存所有信息块按每组2c（cache的信息块数）个信息块分成2t组（t=m-c）,各组中相应的组内块号只能映射到cache相应块号中。组相联地址映像：全相联地址映像和直接地址映像的折中方案。12地址变换;当程序接着某种映像规则调入cache后，执行程序如何招主存地址的高m位变成 cache地址的高c位。13虚拟存储器:由价格较贵，速度较快容量较小的主存和一个价格低廉，速度较慢，容量较大 的辅存构成。解决了计算机系统主存容量不足的问题。其以主存-辅存层次为基础。虚拟存储器可分为：页式虚拟存储器，段式虚拟存储器，段页式虚拟存镭器。问答题：1比较三种虚拟存储技术的特点1）如才虚勿存得非：以页为基本信息传送单位的虚拟存储器，其把虚拟空间，主存空间，和 辅存空间都分成固定大小的块，称为页面，或页。页式虚拟存储器进行虚地址，实地址变换和虚地址，辅存实地址变换时需内页表，页 式快表，外页表，主存页面表等多种数据结构。内页表：CPU访问页式虚拟存镭器是，送出的是程序虚地址，为判断地址中的存储内容是否巳碉人主存而建立的一张虚页号与实要号的对照表，称内页表。页式怏表：页式快表记录常用的页面项，同慢表相比多设了一个虚页号。外页表：虚地址变换成连机辅存实地址是建立的，包括装人位，和连机辅存实地址，页表 项依虚页号顺序排列，其项数也由程序的虚页数决定。主存页面表：操作系统为管理主存空间而设置的一个数据结构，它为主存每个实页面都设 置一个页表项,按实页号顺序排列组织。页式虚拟存储器的优缺点：长度固定，且可顺序编号，页表设置方便；但由于长度固定，最后一页的零头无法利用而可能造成浪费。2、段式虚拟存储器:是适应模块化程序设计的一种结构，虚存和主存空间是依程序的谩辑功 能而划分。编址使用的虚地址由高位段号和低位段内地址构成。段表：段式虚拟存镭器设置段表，每个程序都有一个段表，段表由段表项构成，程序的 每一段对应一个段表项，记录垓段的有关信息。段式快表：为提高地址变换的速度，段式虚拟存储器采用段式快表，段式快表项比原段 表的段表项增加了段号信息。3）笈如才虚次存得非：对主存空间的管理与安排同页式虚拟存储器，对遗辑空间则先依程序 的圾辑结构分段，然后每一段再依主存空间页的大小划分成页。每个程序 设一个段表，每段都有一张页表。2 cache-主存存储层次和虚拟存储器都是存镭层次，试比较两者的显且：共同之处：1）都把程序划分成多个信息块，2）调度是都采用FIFO算法，或LRU算法，3）都阖汰最不活跃的信息以提高命中率，4）都需要地址映像和地址变换，且原则相同。不同之处是:1)cache主要是用来解决主存和CPU的速度不匹配的问题，而虚拟存储器的主要功能是睬补主存容量的不足。2)都以信息块为信息传送单位，但，cache的信息块都是定长的，一般几十字节，而虚拟 存镭器的信息块的划分方案很多，有页，段等，长度为几十到几百KB。3)cache的速度比主存的快10倍，而虚拟存储器中，主存的速度比辅存的快至少10000 倍。4)cache的存储信息过程，地址变换和替换算法全部用硬件实现，而虚拟存储器是通过操 作系统中存储管理软件和一些辅助硬件来实现。5)cache和主存与CPU都建立了直接访问通道，而辅存与CPU没有直接通路。ttS：cache和主存的地址位数的计算，命中率的计算，平均访问时间Tav的计算*1 cache命中率的计算：设CPU产生的地址能在cache中访问到的次数为M,不能访问到而必须由主存完成取数的次数为2，则：命中率H=M/(M+刈)2 cache一主存层次结构的平均访问时间Tav的计算：Tav=H*Tc+(1-H)*Tm其中，兀为cache的存取周期，Tm为主存的存取周期，H为命中率。第五章输入输出设备-名词解释，填空与选择：1目描仪的性能参数一-分辨率：（可按点分辨率，色彩分辨率，灰度分辨率分刖描述）,、点分辨率:用每英寸点数dpi（dots per inch）表示，表征打描仪的光学分辨率。2、间插分辨率:为提高分辨率，多采用软件插值算法，即利用软件在硬件产生的像点之间插 人另外的像点。以获得比光学分辨率更打大的间插分辨率,间插分辨率可使 图象显得更加自然平滑，但并不提供更高级的图象信息。3）次度分辨承：多用来描述单色（黑白）打描仪，一般用灰度级表示。灰度级表示灰度图象 的亮度层次范围，级数越多，目描亮度范围越大，图象层次就越丰富，效果越好。4）色彩分辨率:体现色彩的数量，表示彩色打描仪所能产生的颜色范围，一般用每个像素点 上颜色的数据位数表示。2 CRT的分类：按显示的内容分：字符显示，图形显示和图象显示器，按显示的颜色分：单色和彩色显示器 按CRT电子束打描方式分：随机W描和光栅打描显示器光榔丹描:每一帧画面由一定数量的打描线组成，采用固定格式，不受输入信号的控制，电子束总是一行一行地目描，打描路径与显示内容无关，输入信号只控制电子 束的辉亮。随机扫描:随机W描方式的CRT中，电子束没有固定的打描路径电子束受输入信号的控制，即电子束在有字符或图形的地方归描，它的轨迹是随机的。3 CRT性能参数:1）例新频弹：CRT是靠电子束轰击荧光屏而显示的。其发光亮度会很快衰臧而消失，要 看到稳定的图象，必需不断地重复打描显示。为此，不断地提供信号的过程 叫刷新。每秒重复打描显示的次数叫刷新频率。2）显示容量：屏幕上一帧画面可显示的最大字符数量，一每帧显示的行数和每行字数的 乘积表示。如某显示器一帧25行，一行80字，则显示容量=25*80字符。3）显示格式：指字符点阵和显示窗口模式，如5*7字符点阵的显示窗口为7*104 CRT的结构：电子枪，偏转系统，荧光屏 5 CRT字符显示器的结构：铤盘，CRT监视器，缓冲存储器，