1、PC：Program Counter，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地址。IR：Instruction Register，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。CU：Control Unit，控制单元（部件），为控制器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列。ALU：Arithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，为运算器的核心部件，其功能是进行算术、逻辑运算。ACC：Accumulator，累加器，是运算器中既能存放运算前的操作数，又能存放运算结果的寄存器。MQ：Multiplier-Quotient Register，乘商寄存器，
2、乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。X：此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数寄存器，即运算器中工作寄存器之一，用来存放操作数；MAR：Memory Address Register，存储器地址寄存器，在主存中用来存放欲访问的存储单元的地址。MDR：Memory Data Register，存储器数据缓冲寄存器，在主存中用来存放从某单元读出、或要写入某存储单元的数据。I/O：Input/Output equipment，输入/输出设备，为输入设备和输出设备的总称，用于计算机内部和外界信息的转换与传送。MIPS：Million Instruction Per Seco
3、nd，每秒执行百万条指令数，为计算机运算速度指标的一种计量单位。9. 画出主机框图，分别以存数指令“STA M”和加法指令“ADD M”（M均为主存地址）为例，在图中按序标出完成该指令（包括取指令阶段）的信息流程（如）。假设主存容量为256M*32位，在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下，指出图中各寄存器的位数。主机框图如P13图1.11所示。（1）STA M指令：PCMAR，MARMM，MMMDR，MDRIR，OP（IR） CU，Ad（IR） MAR，ACCMDR，MARMM，WR（2）ADD M指令：OP（IR） CU，Ad（IR） MAR，RD，MMMDR，MDRX，ADD，ALU
4、ACC，ACCMDR，WR假设主存容量256M*32位，在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下，ACC、X、IR、MDR寄存器均为32位，PC和MAR寄存器均为28位。10. 指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？计算机区分指令和数据有以下2种方法： 通过不同的时间段来区分指令和数据，即在取指令阶段（或取指微程序）取出的为指令，在执行指令阶段（或相应微程序）取出的即为数据。 通过地址来源区分，由PC提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码部分提供存储单元地址的取出的是操作数。第2章 计算机的发展及应用1. 通常计算机的更新换代以什么为依据？答：P22主要以组成计算机基本电路的元
5、器件为依据，如电子管、晶体管、集成电路等。2. 举例说明专用计算机和通用计算机的区别。按照计算机的效率、速度、价格和运行的经济性和实用性可以将计算机划分为通用计算机和专用计算机。通用计算机适应性强，但牺牲了效率、速度和经济性，而专用计算机是最有效、最经济和最快的计算机，但适应性很差。例如个人电脑和计算器。3. 什么是摩尔定律？该定律是否永远生效？为什么？P23，否，P36第3章 系统总线1. 什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线负载，总线上的部件应具备什么特点？P41.总线是多个部件共享的传输部件。总线传输的特点是：某一时刻只能有一路信息在总线上传输，即分时使用。为了减轻总线负载，总线上
6、的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。4. 为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何特点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题；常见的集中式总线控制有三种：链式查询、计数器定时查询、独立请求；特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感；计数器定时查询方式优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线及控制过程较复杂；独立请求方式速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高。5. 解释下列概念：总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备（或主模块）、总线的从设备（或从模块）、总线的传输周期和总线的通信控制。
7、P46。总线宽度：通常指数据总线的根数；总线带宽：总线的数据传输率，指单位时间内总线上传输数据的位数；总线复用：指同一条信号线可以分时传输不同的信号。总线的主设备（主模块）：指一次总线传输期间，拥有总线控制权的设备（模块）；总线的从设备（从模块）：指一次总线传输期间，配合主设备完成数据传输的设备（模块），它只能被动接受主设备发来的命令；总线的传输周期：指总线完成一次完整而可靠的传输所需时间；总线的通信控制：指总线传送过程中双方的时间配合方式。6. 试比较同步通信和异步通信。同步通信：指由统一时钟控制的通信，控制方式简单，灵活性差，当系统中各部件工作速度差异较大时，总线工作效率明显下降。适合于速
8、度差别不大的场合。异步通信：指没有统一时钟控制的通信，部件间采用应答方式进行联系，控制方式较同步复杂，灵活性高，当系统中各部件工作速度差异较大时，有利于提高总线工作效率。8. 为什么说半同步通信同时保留了同步通信和异步通信的特点？半同步通信既能像同步通信那样由统一时钟控制，又能像异步通信那样允许传输时间不一致，因此工作效率介于两者之间。10. 为什么要设置总线标准？你知道目前流行的总线标准有哪些？什么叫plug and play？哪些总线有这一特点？总线标准的设置主要解决不同厂家各类模块化产品的兼容问题；目前流行的总线标准有：ISA、EISA、PCI 等；plug and play：即插即用，
9、EISA、PCI 等具有此功能。11. 画一个具有双向传输功能的总线逻辑图。在总线的两端分别配置三态门，就可以使总线具有双向传输功能。a0a1an bnb1b0a至b b至a12. 设数据总线上接有A、B、C、D 四个寄存器，要求选用合适的74 系列芯片，完成下列逻辑设计：（1） 设计一个电路，在同一时间实现DA、DB 和DC 寄存器间的传送；（2） 设计一个电路，实现下列操作：T0 时刻完成D总线；T1 时刻完成总线A；T2 时刻完成A总线；T3 时刻完成总线B。（1）由T 打开三态门将 D 寄存器中的内容送至总线bus，由cp 脉冲同时将总线上的数据打入到 A、B、C 寄存器中。 T 和c
10、p 的时间关系如图（1）所示。A B Ccp脉冲总线bus三态门DTcp图（1）（2）三态门1 受T0T1 控制，以确保T0 时刻D总线，以及T1 时刻总线接收门1A。三态门2 受T2T3 控制，以确保T2 时刻A总线，以及T3 时刻总线接收门2B。T0、T1、T2、T3 波形图如图（2）所示。图（2）第 4 章3. 存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？存储器的层次结构主要体现在Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，
11、而寻址空间和位价却接近于主存。主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。主存与CACHE之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存与辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现，即将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存储器，程序员可使用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）编程，当程序运行时，再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此，这两个层次上的调度或转换操作
12、对于程序员来说都是透明的。4. 说明存取周期和存取时间的区别。存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次操作的时间，而存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。即：存取周期 = 存取时间 + 恢复时间5. 什么是存储器的带宽？若存储器的数据总线宽度为32位，存取周期为200ns，则存储器的带宽是多少？存储器的带宽指单位时间内从存储器进出信息的最大数量。存储器带宽 = 1/200ns 32位 = 160M位/秒 = 20MB/秒 = 5M字/秒注意：字长32位，不是16位。（注：1ns=10-9s）6. 某机字长为32位，其存储容量是64KB，按字编址它的寻址范围是多少？若
13、主存以字节编址，试画出主存字地址和字节地址的分配情况。存储容量是64KB时，按字节编址的寻址范围就是64K，如按字编址，其寻址范围为：64K / （32/8）= 16K主存字地址和字节地址的分配情况：（略）。7. 一个容量为16K32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？当选用下列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？1K4位，2K8位，4K4位，16K1位，4K8位，8K8位地址线和数据线的总和 = 14 + 32 = 46根；选择不同的芯片时，各需要的片数为：4：（16K32） / （1K4） = 168 = 128片2K8：32） / （2K8） = 84 = 32片4K32） / （
14、4K4） = 48 = 32片16K1：32）/ （16K1） = 132 = 32片32）/ （4K8） = 44 = 16片8K32） / （8K8） = 24 = 8片8. 试比较静态RAM和动态RAM。略。（参看课件）9. 什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。刷新：对DRAM定期进行的全部重写过程；刷新原因：因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三种：集中式、分散式、异步式。集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新，存在CPU访存死时间。分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无CPU访存死时间。异步
15、式：是集中式和分散式的折衷。10. 半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种：线选法和重合法。线选法：地址译码信号只选中同一个字的所有位，结构简单，费器材；重合法：地址分行、列两部分译码，行、列译码线的交叉点即为所选单元。这种方法通过行、列译码信号的重合来选址，也称矩阵译码。可大大节省器材用量，是最常用的译码驱动方式。11. 一个8K8位的动态RAM芯片，其内部结构排列成256256形式，存取周期为0.1s。试问采用集中刷新、分散刷新和异步刷新三种方式的刷新间隔各为多少？采用分散刷新方式刷新间隔为:2ms，其中刷新死时间为：2560.1s=25.6s采用分散刷
16、新方式刷新间隔为：（0.1s+0.1s）=51.2s采用异步刷新方式刷新间隔为:2ms12. 画出用10244位的存储芯片组成一个容量为64K8位的存储器逻辑框图。要求将64K分成4个页面，每个页面分16组，指出共需多少片存储芯片。设采用SRAM芯片，则：总片数 = （64K8位） / （10244位）= 642 = 128片题意分析：本题设计的存储器结构上分为总体、页面、组三级，因此画图时也应分三级画。首先应确定各级的容量：页面容量 = 总容量 / 页面数 = 64K8 / 4 = 16K8位，4片16K8字串联成64K组容量 = 页面容量 / 组数 = 16K8位 / 16 = 1K8位，
17、16片1K8位字串联成16K组内片数 = 组容量 / 片容量 = 1K8位 / 1K4位 = 2片，两片1K4位芯片位并联成1K存储器逻辑框图：13. 设有一个64K8位的RAM芯片，试问该芯片共有多少个基本单元电路（简称存储基元）？欲设计一种具有上述同样多存储基元的芯片，要求对芯片字长的选择应满足地址线和数据线的总和为最小，试确定这种芯片的地址线和数据线，并说明有几种解答。存储基元总数 = 64K8位 = 512K位 = 219位；思路：如要满足地址线和数据线总和最小，应尽量把存储元安排在字向，因为地址位数和字数成2 的幂的关系，可较好地压缩线数。设地址线根数为a，数据线根数为b，则片容量为
18、：2ab = 219；b = 219-a；若a = 19，b = 1，总和 = 19+1 = 20；a = 18，b = 2，总和 = 18+2 = 20；a = 17，b = 4，总和 = 17+4 = 21；a = 16，b = 8，总和 = 16+8 = 24； 由上可看出：片字数越少，片字长越长，引脚数越多。片字数减1、片位数均按2 的幂变化。结论：如果满足地址线和数据线的总和为最小，这种芯片的引脚分配方案有两种：地址线 =19 根，数据线 = 1 根；或地址线 = 18 根，数据线 = 2 根。14. 某8 位微型机地址码为18 位，若使用4K4 位的RAM 芯片组成模块板结构的存储
19、器，试问：（1）该机所允许的最大主存空间是多少？（2）若每个模块板为32K8 位，共需几个模块板？（3）每个模块板内共有几片RAM 芯片？（4）共有多少片RAM？（5）CPU 如何选择各模块板？（1）该机所允许的最大主存空间是：218 8 位 = 256K8 位 = 256KB（2）模块板总数 = 256K8 / 32K8 = 8 块（3）板内片数 = 32K8 位 / 4K4 位 = 82 = 16 片（4）总片数 = 16 片8 = 128 片（5）CPU 通过最高3 位地址译码输出选择模板，次高3 位地址译码输出选择芯片。地址格式分配如下：模板号（3位） 芯片号（3位） 片内地址（12位
20、）15. 设CPU 共有16 根地址线，8 根数据线，并用MREQ（低电平有效）作访存控制信号，R /W作读写命令信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列存储芯片：ROM（2K8 位，4K4 位，8 位），RAM（1K4 位，2K8 位），及74138 译码器和其他门电路（门电路自定）。试从上述规格中选用合适芯片，画出CPU 和存储芯片的连接图。要求：（1）最小4K 地址为系统程序区，409616383 地址范围为用户程序区；（2）指出选用的存储芯片类型及数量；（3）详细画出片选逻辑。（1）地址空间分配图：系统程序区（ROM 共4KB）：0000H-0FFFH用户程序区（RAM 共12KB）：
21、1000H-FFFFH（2）选片：ROM：选择4K4 位芯片2 片，位并联RAM ： 选择4K8 位芯片3 片， 字串联（RAM1 地址范围为:1000H-1FFFH,RAM2 地址范围为2000H-2FFFH, RAM3 地址范围为:3000H-3FFFH）（3）各芯片二进制地址分配如下：A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0ROM1,2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1RAM1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
22、 0 00 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1RAM2 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1RAM3 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1CPU 和存储器连接逻辑图及片选逻辑如下图（3）所示：CPU ROM1 RAM1 RAM2 RAM374138ROM2D0D3D4D7R/WA11A0Y0Y1Y2Y3Y7A15A14A13A12MREQG2AG2BG1ABCPD/ PROGOE OE CS CS
23、 CS. . . . . . . . . .图（3）16. CPU 假设同上题，现有8 片8K8 位的RAM 芯片与CPU 相连，试回答：（1）用74138 译码器画出CPU 与存储芯片的连接图；（2）写出每片RAM 的地址范围；（3）如果运行时发现不论往哪片RAM 写入数据后，以A000H 为起始地址的存储芯片都有与其相同的数据，分析故障原因。（4）根据（1）的连接图，若出现地址线A13 与CPU 断线，并搭接到高电平上，将出现什么后果？（1）CPU 与存储器芯片连接逻辑图：CPU RAM0RAM1CS CS CS. . RAM7R /WWE WE WE+5V（2）地址空间分配图：RAM0:
24、0000H-1FFFHRAM1:2000H-3FFFHRAM2:4000H-5FFFHRAM3:6000H-7FFFHRAM4:8000H-9FFFHRAM5:A000H-BFFFHRAM6:C000H-DFFFHRAM7:E000H-FFFFH（3）如果运行时发现不论往哪片RAM 写入数据后，以A000H 为起始地址的存储芯片（RAM5）都有与其相同的数据，则根本的故障原因为：该存储芯片的片选输入端很可能总是处于低电平。假设芯片与译码器本身都是好的，可能的情况有：1）该片的-CS 端与-WE 端错连或短路；2）该片的-CS 端与CPU 的-MREQ 端错连或短路；3）该片的-CS 端与地线错
25、连或短路。（4）如果地址线A13 与CPU 断线，并搭接到高电平上，将会出现A13 恒为“1”的情况。此时存储器只能寻址A13=1 的地址空间（奇数片），A13=0 的另一半地址空间（偶数片）将永远访问不到。若对A13=0 的地址空间（偶数片）进行访问，只能错误地访问到A13=1 的对应空间（奇数片）中去。17. 写出1100、1101、1110、1111 对应的汉明码。有效信息均为n=4 位，假设有效信息用b4b3b2b1 表示校验位位数k=3 位，（2k=n+k+1）设校验位分别为c1、c2、c3，则汉明码共4+3=7 位，即：c1c2b4c3b3b2b1校验位在汉明码中分别处于第1、2、
26、4 位c1=b4b3b1c2=b4b2b1c3=b3b2b1当有效信息为1100 时，c3c2c1=011,汉明码为1110100。当有效信息为1101 时，c3c2c1=100,汉明码为0011101。当有效信息为1110 时，c3c2c1=101,汉明码为1011110。当有效信息为1111 时，c3c2c1=010,汉明码为0110111。18. 已知收到的汉明码（按配偶原则配置）为1100100、1100111、1100000、1100001，检查上述代码是否出错？第几位出错？假设接收到的汉明码为：c1c2b4c3b3b2b1纠错过程如下：P1=c1b4b3b1P2=c2b4b2b1P3=c3b3b2b1如果收到的汉明码为1100100，则p3p2p1=011，说明代码有错，第3 位（b4）出错，有效信息为：1100如果收到的汉明码为1100111，则p3p2p1=111，说明代码有错，第7 位（b1）出错，有效信息
