Principios de organización informática Preguntas y respuestas del examen final
1. Preguntas de opción múltiple
1. Un sistema informático completo debe incluir ______. D.
A. Calculadora, memoria y controlador B. Dispositivos periféricos y host
C. Host y utilidades D. Sistemas de soporte de hardware y software
2. El sistema de memoria en un sistema informático se refiere a ______. D.
A. Memoria RAM B. Memoria ROM
C. memoria principal D. memoria principal y memoria externa
3. La característica básica del método de trabajo de la máquina von Neumann es ______. B
A. Flujo de instrucciones múltiples flujo de datos único B. Acceder y ejecutar instrucciones secuencialmente por dirección
C. Operación de pila D. La memoria selecciona la dirección internamente
4. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta es ______. D.
A. Cualquier operación que pueda ser implementada por software también puede ser implementada por hardware
B. El firmware es similar al software en función y al hardware en forma
C. En la estructura jerárquica del sistema informático, el nivel de microprograma pertenece al nivel de hardware, y los otros cuatro niveles son todos niveles de software.
D. Las máquinas para lenguajes de alto nivel son totalmente realizables
5. El número más pequeño entre los siguientes números es ______. C
A. (101001)2 B. (52)8 C. (101001)BCD D. (233)16
6. El número más grande entre los siguientes números es ______. B
A. (10010101)2 B. (227)8 C. (143)5 D. (96)16
7. En la máquina, la representación del cero de ______ es única. B
A. Código original B. Código complementario C. Código inverso D. Código original y código inverso
9. Para números binarios de 8 bits, la correcta de las siguientes declaraciones es ______. B
A. El complemento de -127 es 10000000 B. El complemento de -127 es igual al desplazamiento de 0 B
C. El cambio de cuadro de +1 es igual al complemento de –127 D. El complemento de 0 es igual al complemento de –1
9. Un entero binario de 8 bits se expresa en código complemento y consta de 3 "1" y 5 "0", el valor mínimo es ______. B
A.-127 B.-32 C.-125 D.-3
10. El propósito de usar la aritmética complementaria en los sistemas informáticos es ______. C
A. Consistente con el método de cálculo manual B. Mejorar la velocidad de cálculo
C. Simplificar el diseño de la computadora D. Mejorar la precisión del cálculo
11. Si el verdadero valor de cierto número x es -0.1010 y el número se expresa como 1.0110 en la computadora, entonces el método de codificación utilizado para el número es el código ______. B
A. Original B. Complemento C. Inverso D. Cambio
12. Para dos tipos de números de coma flotante con la misma longitud pero diferentes formatos, suponiendo que el primero tiene una etapa larga y una mantisa corta, y el segundo tiene una etapa corta y una mantisa larga, y las demás reglas son las mismas, el rango y la precisión de los números que pueden representar son ______. B
A. El rango y la precisión de los números que pueden ser representados por los dos son iguales B. El rango de números que pueden ser representados por el primero es grande pero la precisión es baja
C. El último puede representar una gran variedad de números con alta precisión D. El primero puede representar una gran variedad de números con alta precisión
13. La longitud de palabra de cierta máquina es de 32 bits, que se representa mediante decimales de punto fijo. El bit de signo es 1 bit y la mantisa es de 31 bits. El máximo decimal positivo que se puede expresar es ______ y el mínimo decimal negativo es ______. D.
A. +(231–1) B. –(1–2-32)
C. +(1–2-31)≈+1 D. –(1–2-31)≈–1
14. Aunque la unidad aritmética se compone de muchas partes, la parte central es ______. B
A. Bus de datos B. Unidad de operación lógica aritmética
C. Multiplexor D. Registro de propósito general
15. En la unidad aritmética binaria de punto fijo, la operación de resta generalmente se realiza por ______. D.
A. Restador binario para la operación del código original B. Restador binario para la operación del código complementario
C. Sumador decimal para operación de complemento D. Sumador binario para operación de complemento
16. En la unidad aritmética de punto fijo, no importa si se usa un bit de doble signo o un bit de un solo signo, debe haber ______, que generalmente se realiza mediante ______. C
A. Circuito de decodificación, puerta NAND B. Circuito de codificación, puerta NOR
C. Circuito de evaluación de desbordamiento, puerta XOR D. Circuito de cambio, puerta NOR
17. La correcta de las siguientes afirmaciones es ______. D.
A. La suma y la resta con complemento deformado pueden evitar el desbordamiento
B. Solo la aritmética de punto fijo puede desbordarse y la aritmética de punto flotante no producirá desbordamiento
C. Solo las operaciones con números con signo pueden causar desbordamiento
D. Sumar dos números positivos puede causar desbordamiento
18. La razón del desbordamiento en la aritmética de punto fijo es ______. C
A. Durante la operación, el bit más alto genera acarreo o préstamo
B. Los operandos que participan en la operación exceden el rango de representación de la máquina
C. El operando del resultado de la operación excede el rango de representación de la máquina
D. El número de bits en el registro es demasiado pequeño y el bit menos significativo debe descartarse
19. Subdesbordamiento se refiere a ______. A
A. El valor absoluto del resultado de la operación es menor que el valor absoluto mínimo que la máquina puede representar
B. El resultado de la operación es menor que el menor número negativo que la máquina puede representar
C. El resultado de la operación es menor que el número positivo más pequeño que la máquina puede representar
D. Errores generados por el bit menos significativo del resultado de la operación
20. La unidad de almacenamiento se refiere a ________. B
A. Un elemento de almacenamiento que almacena un bit de información binaria B. Una colección de todos los elementos de almacenamiento que almacenan una palabra de máquina
C. Un conjunto de todos los elementos de almacenamiento que almacenan un byte D. Un conjunto de todos los elementos de almacenamiento que almacenan dos bytes
21. En comparación con la memoria externa, la memoria interna se caracteriza por ________. C
A. Gran capacidad, alta velocidad, bajo costo B. Gran capacidad, baja velocidad, alto costo
C. Pequeña capacidad, alta velocidad, alto costo D. Pequeña capacidad, alta velocidad, bajo costo
22. Una computadora tiene una longitud de palabra de 16 bits y una capacidad de memoria de 64 Kb. Si se direcciona por palabra, su rango de direcciones es ________. B
A. 64K B. 32K C. 64KB D. 32KB
23. Cierto chip DRAM tiene una capacidad de almacenamiento de 512K×8 bits, y la cantidad de líneas de dirección y líneas de datos de este chip es _______. C
A.8，512 B.512，8 C.18，8 D.19，8
24. La longitud de palabra de cierta computadora es de 32 bits y su capacidad de almacenamiento es de 4 MB, si se direcciona por palabra, su rango de direccionamiento es ________. D.
A. 1 MB B. 4 MB C. 4 MB D. 1 MB
25. El propósito de agregar caché entre la memoria principal y la CPU es ________. A
A. Resuelva el problema de coincidencia de velocidad entre la CPU y la memoria principal
B. Aumentar la capacidad de la memoria principal
C. Ampliar el número de registros de propósito general en la CPU
D. Ampliar tanto la capacidad de la memoria principal como la cantidad de registros de propósito general de la CPU
26. EPROM se refiere a ________. D.
A. Memoria de solo lectura B. Memoria de acceso aleatorio
C. Memoria de solo lectura programable D. Memoria de solo lectura programable y borrable
27. En el modo de direccionamiento indirecto de registro, el operando está en __________. B
A. Registros de propósito general B. Unidad de memoria C. Contador de programa D. Pila
28. El código de operación extendido es __________. D.
A. El código para el campo de operación auxiliar fuera del campo de código de operación
B. El código utilizado para clasificar la instrucción en el campo de código de operación
C. Códigos de operación en formatos de instrucción
D. Una tecnología de optimización de instrucciones, las instrucciones con diferentes números de dirección pueden tener diferentes longitudes de código de operación
29. El propósito principal de usar diferentes modos de direccionamiento en el sistema de instrucción es __________. B
A. Implementar programa almacenado y control de programa
B. Acortar la duración de las instrucciones, ampliar el espacio de direccionamiento y mejorar la flexibilidad de programación
C. Puede acceder directamente a la memoria externa
D. Proporcione la posibilidad de expandir el código de operación y reducir la dificultad de decodificación de instrucciones
30. Para completar la operación aritmética de dos números en una sola instrucción de dirección, a excepción de un operando especificado por el código de dirección, el otro número a menudo usa __________. C
A. Modo de direccionamiento de pila B. Modo de direccionamiento inmediato
C. Modo de direccionamiento implícito D. Modo de direccionamiento indirecto
31. El modo de direccionamiento del operando en un registro se llama direccionamiento __________. C
A. directo B. indirecto C. registro D. registro indirecto
32. En el modo de direccionamiento indirecto de registro, el operando está en __________. B
A. Registros de propósito general B. Unidad de memoria principal C. Contador de programa D. Pila
33. En el modo de direccionamiento indexado, la dirección efectiva del operando es igual a __________. C
A. El contenido del registro de valor base más la dirección formal (desplazamiento) B. El contenido del puntero de pila más la dirección formal
C. El contenido del registro índice más la dirección formal D. El contenido del contador de programa más la dirección formal
34. La función de las instrucciones de control del programa es __________. D.
A. Realizar operaciones aritméticas y lógicas B. Realizar la transferencia de datos entre la memoria principal y la CPU
C. Realizar la transferencia de datos entre la CPU y los dispositivos de E/S D. Cambiar el orden de ejecución del programa
35. El método de control síncrono es __________. C
A. Solo aplicable al modo de control de la CPU B. Solo aplicable al modo de control de dispositivos periféricos
C. Un método controlado por una señal de temporización unificada D. Un método en el que todas las instrucciones se ejecutan al mismo tiempo
36. El método de control asíncrono se usa a menudo en __________ como su principal método de control. A
A. Al acceder a la memoria principal y los periféricos en una computadora con una estructura de bus único B. Durante el control de la CPU de una microcomputadora
C. En la CPU controlada por lógica combinatoria D. En el controlador de microprogramas
37. En un microciclo __________. D.
A. Solo se puede realizar una microoperación
B. Puede realizar múltiples microoperaciones, pero deben operarse en paralelo
C. Puede realizar múltiples microoperaciones secuencialmente
D. Solo se pueden realizar operaciones mutuamente excluyentes
38. El ciclo de instrucción se refiere a __________. C
A. El tiempo que tarda la CPU en obtener una instrucción de la memoria principal
B. El tiempo que tarda la CPU en ejecutar una instrucción
C. La CPU obtiene una instrucción de la memoria principal más el tiempo para ejecutar esta instrucción
D. Tiempo de ciclo del reloj
39. El registro que rastrea la dirección del sucesor de una instrucción en la CPU es __________. B
A. Registro de dirección de memoria principal B. Contador de programa
C. Registro de instrucciones D. Registro de estado
40. La unidad central de procesamiento se refiere a __________. C
A. Calculadora B. Controlador
C. Unidad aritmética y controlador D. Unidad aritmética, controlador y memoria principal
41. La unidad mínima de tiempo para el funcionamiento de la computadora es __________. A
A. Ciclos de reloj B. Ciclos de instrucción C. Ciclos de CPU D. Periféricos
42. En un controlador de microprograma, la relación entre las instrucciones de máquina y las microinstrucciones es __________. B
A. Cada instrucción de máquina es ejecutada por una microinstrucción
B. Cada instrucción de máquina es interpretada y ejecutada por un microprograma compilado con microinstrucciones
C. Un programa que consta de un segmento de instrucciones de máquina puede ejecutarse con una sola microinstrucción
D. Una microinstrucción consta de varias instrucciones de máquina.
43. Para determinar la dirección de la próxima microinstrucción, generalmente se usa el método de juicio, y la idea básica es __________. C
A. Use la PC del contador de programas para generar la dirección de microinstrucción de continuación
B. Utilice el contador de microprogramas μPC para generar direcciones de microinstrucciones subsiguientes
C. La dirección de microinstrucción subsiguiente está controlada por la designación del diseñador o la designación del diseñador a través del campo de control de microinstrucción.
D. Usar un campo especial en la instrucción para controlar la generación de direcciones de microinstrucciones subsiguientes
44. En cuanto al método de codificación de los microcomandos, si se ha determinado el número de microcomandos de operación, entonces __________. B
A. La representación directa tiene un tamaño de palabra de microinstrucción más corto que la representación codificada
B. La representación codificada tiene un tamaño de palabra de microinstrucción más corto que la representación directa
C. La representación codificada y la representación directa tienen la misma longitud de palabra de microinstrucción
D. La relación entre la longitud de palabra de las microinstrucciones en la representación codificada y la representación directa es incierta
45. La correcta de las siguientes afirmaciones es __________. B
A. En comparación con el método de control cableado, el método de control de microprograma puede acelerar la velocidad de ejecución de la instrucción.
B. Si se adopta el método de control de microprograma, la PC puede ser reemplazada por μPC
C. La memoria de control se puede implementar con máscara ROM, EPROM o memoria flash
D. El ciclo de instrucción también se llama ciclo de CPU.
46. La función de la línea de dirección en el bus del sistema es . C
A. Se utiliza para seleccionar la unidad de memoria principal
B. Dispositivos utilizados para seleccionar la información transferida
C. Se utiliza para especificar la dirección de la unidad de memoria principal y el circuito de interfaz del dispositivo de E/S
D. Se utiliza para transferir la dirección física de la memoria principal y la dirección lógica
47. El bus define el ancho del bus de datos . A
A. Características físicas B. Características funcionales C. Características eléctricas D. Características temporales
48. En un sistema independiente, el sistema de bus de una computadora con una estructura de bus múltiple generalmente se compone de. A
A. Bus del sistema, bus de memoria y bus de E/S B. Bus de datos, bus de direcciones y bus de control
C. Bus interno, bus del sistema y bus de E/S D. Bus ISA, bus VESA y bus PCI
49. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta ? A
A. El método de transmisión de la estructura del bus puede aumentar la velocidad de transmisión de datos
B. En comparación con el método de solicitud independiente, el método de consulta en cadena es más sensible a la falla del circuito.
C. El bus PCI adopta un protocolo de tiempo síncrono y una estrategia de arbitraje centralizado
D. El ancho de banda del bus es la velocidad de transmisión más alta que el propio bus puede alcanzar
50. Cuando ocurre una interrupción, el contador de programa PC se actualiza por hardware en lugar de software, principalmente para ________. C
A. Puede ingresar al controlador de interrupciones y regresar al programa fuente correctamente B. Guardar contenido
C. Aumentar la velocidad del procesador D. Hacer que el controlador de interrupciones sea fácil de abordar y menos propenso a errores
51. Entre los cuatro elementos de dispositivo de E/S, canal de datos, reloj y software, la fuente de interrupción puede ser ________. D.
A. Dispositivos de E/S B. Dispositivos de E/S y canales de datos
C. Dispositivos de E/S, canales de datos y relojes D. Dispositivos de E/S, canales de datos, relojes y software
52. La diferencia entre una interrupción de un solo nivel y una interrupción de múltiples niveles es ________. A
A. Las interrupciones de un solo nivel solo pueden implementar interrupciones individuales, mientras que las interrupciones de varios niveles pueden implementar múltiples interrupciones
B. La estructura de hardware de una interrupción de un solo nivel es una interrupción unidimensional, mientras que la estructura de hardware de una interrupción de varios niveles es una interrupción bidimensional
C. Un procesador de interrupción de un solo nivel está conectado a su sistema de dispositivo externo a través de una sola línea de solicitud de interrupción externa, mientras que una interrupción de varios niveles, cada dispositivo de E/S tiene una línea de solicitud de interrupción externa dedicada.
53. En un sistema de interrupción de un solo nivel, una vez que la CPU responde a la interrupción, apaga inmediatamente el indicador ________ para evitar que otras fuentes de interrupción del mismo nivel generen otra interrupción para interferir antes del final del servicio de interrupción. A
A. Habilitación de interrupción B. Solicitud de interrupción C. Máscara de interrupción
54. Para facilitar la interrupción de varios niveles, la forma más efectiva de guardar información en el sitio es usar ________. B
A. Registro general B. Pila C. Almacenamiento D. Memoria externa
55. Para realizar el trabajo paralelo de la CPU y los dispositivos externos, el hardware básico que se debe introducir es ________. A
A. Búfer B. Canal C. Reloj D. Registro asociativo
56. El disparador de habilitación de interrupción se usa para ________. D.
A. Indica si el periférico ha generado una solicitud de interrupción B. Si la CPU ha respondido a la solicitud de interrupción
C. Si la CPU está procesando interrupciones D. Abrir o cerrar interrupciones de hardware enmascarables
57. Cuando se usa DMA para transferir datos, cada vez que se transfiere una parte de los datos tomará un tiempo ________. C
A. ciclo de instrucción B. ciclo de máquina C. ciclo de almacenamiento D. ciclo de bus
58. El método de malversación de ciclo se usa a menudo en la entrada/salida del método ________. A
A. DMA B. Interrupción C. Transferencia de programa D. Canal
59. El canal es un método de E/S importante, y el canal adecuado para conectar una gran cantidad de terminales e impresoras es ________. C
A. Array mux B. Seleccionar carril C. Byte mux
60. La característica que no tiene la memoria de superficie magnética es ______. C
A. Alta densidad de almacenamiento B. Se puede guardar sin conexión C. Alta velocidad D. Gran capacidad
61. El equipo externo de la computadora se refiere a ______. D.
A. Dispositivos de entrada/salida B. Dispositivos de almacenamiento externo
C. Equipos de telecomunicaciones D. Otros equipos excepto CPU y memoria
62. En el sistema de microcomputadoras, los dispositivos externos están conectados al bus del sistema de la placa principal a través de ______. B
A. acumulador B. controlador de dispositivo C. contador D. registro
2. Preguntas de respuesta corta
1. ¿Cuáles son las características básicas de una computadora von Neumann?
Respuesta: La idea básica del principio de von Neumann es:
• Representa datos e instrucciones en forma binaria. Las instrucciones consisten en códigos de operación y códigos de dirección.
• Almacenar programas y datos en la memoria, de modo que la computadora pueda extraer instrucciones de la memoria para ejecutarlas cuando esté funcionando y completar automáticamente la tarea de cálculo. Este es el concepto de "programa almacenado" y "control de programa" (denominado control de programa almacenado).
• La ejecución de instrucciones es secuencial, es decir, las instrucciones generalmente se ejecutan en el orden en que están almacenadas en la memoria, y la rama del programa se realiza mediante la instrucción de transferencia.
• Una computadora se compone de cinco componentes básicos: memoria, unidad aritmética, controlador, dispositivo de entrada y dispositivo de salida, y se especifican las funciones básicas de las cinco partes.
Las características básicas de las computadoras tipo von Neumann también pueden resumirse en gran medida en "programa almacenado" y "control de programa".
2. ¿Cuáles son los componentes del hardware de la computadora y cuáles son las funciones de cada componente?
Respuesta: El sistema de hardware de una computadora se compone de dispositivos electrónicos tangibles, etc., que incluyen unidades aritméticas, memoria, controladores, dispositivos de entrada y salida y sistemas de bus. El bus se divide en un bus de datos, un bus de direcciones y un bus de control, y su estructura incluye una estructura de bus único, una estructura de bus doble y una estructura de bus múltiple. La memoria (Memory) es un componente que se utiliza para almacenar datos y programas; una unidad aritmética es un componente que realiza cálculos sobre la información; un controlador es el núcleo de control de toda la computadora. Su función principal es leer instrucciones, traducir códigos de instrucción y enviar señales de control a varias partes de la computadora para ejecutar instrucciones; el dispositivo de entrada puede transformar datos y programas en información que puede ser reconocida y aceptada por la computadora, y secuencialmente convertirlos Se envían a la memoria; el dispositivo de salida envía los resultados del procesamiento de la computadora en una forma aceptable para las personas u otras máquinas.
3. ¿Qué es un autobús? ¿Qué tipo de estructuras hay para formar una computadora con un bus?
Respuesta: El bus (Bus) es el canal común utilizado para transmitir información en la computadora, y es un conjunto de líneas de conexión de transmisión de información que sirven a múltiples componentes. De acuerdo con el modo de conexión del bus, la estructura de la computadora se puede dividir en estructura de bus único, estructura de bus doble y estructura de bus múltiple (consulte el Capítulo 7 para obtener más detalles).
4. ¿Qué son el hardware, el software y el firmware? ¿Cuál es la equivalencia lógica de software y hardware? ¿En qué sentido el software y el hardware no son equivalentes?
Respuesta: El hardware de la computadora (Hardware) se refiere al conjunto de todos los componentes físicos que componen una computadora. Por lo general, estos componentes están compuestos por componentes físicos como circuitos (componentes electrónicos) y maquinaria. El software de computadora (Software) se refiere a los programas y datos necesarios para que la computadora funcione, así como a las descripciones de texto y diagramas relacionados con estos programas y datos, donde las descripciones de texto y diagramas también se denominan documentos. El firmware (Firmware) es una entidad entre el software tradicional y el hardware. Es similar al software en función, pero es hardware en forma. El microprograma es una forma importante de combinar hardware y software de computadora.
El significado lógico equivalente de software y hardware:
(1) Cualquier operación completada por software también puede ser implementada directamente por hardware
(2) Cualquier instrucción ejecutada por hardware también puede ser completada por software
El software y el hardware no son equivalentes en un sentido físico.
5. ¿En qué niveles se dividen los sistemas informáticos según los lenguajes de programación?
Respuesta: Un sistema informático es una estructura jerárquica de varios niveles compuesta por hardware y software. Por lo general, se compone de un nivel de microprograma, un nivel de máquina general, un nivel de sistema operativo, un nivel de lenguaje ensamblador y un nivel de lenguaje de alto nivel. Se puede crear un diseño de programa en cada nivel. , y obtener el apoyo de los subordinados.
6. Explique los siguientes conceptos: ALU, CPU, host y tamaño de palabra.
Respuesta: La Unidad Lógica Aritmética (ALU: Unidad Lógica Aritmética) es el componente central de la calculadora, y su función es completar operaciones aritméticas y lógicas. La "Unidad central de procesamiento" (CPU: Central Processing Unit) incluye unidades aritméticas y controladores, y es el componente central del procesamiento de información de la computadora. La memoria, la unidad aritmética y el controlador juegan un papel importante en las operaciones de procesamiento de información y son la parte principal del hardware de la computadora, a menudo denominado "host". La longitud de la palabra determina la precisión informática de la computadora, la longitud de la palabra de instrucción, la longitud de la unidad de almacenamiento, etc., y puede ser de 8/16/32/64/128 bits (bit), etc.
7. ¿Cuáles son los indicadores de rendimiento de la computadora comúnmente utilizados?
Respuesta: Evaluar el rendimiento de una computadora es un tema complejo. Al principio, se limitaba a tres indicadores principales: longitud de palabra, velocidad de cómputo y capacidad de almacenamiento. Los factores a considerar en la actualidad son los siguientes.
(1) Frecuencia principal
La frecuencia principal determina en gran medida la velocidad de funcionamiento de la computadora, y su unidad es el megahercio (MHz).
(2) longitud de palabra
La longitud de la palabra determina la precisión informática de la computadora, la longitud de la palabra de instrucción, la longitud de la unidad de almacenamiento, etc., y puede ser de 8/16/32/64/128 bits (bit).
(3) Velocidad de operación
El primer método para medir la velocidad de las operaciones informáticas era el número de instrucciones de suma ejecutadas por segundo, y ahora se suele utilizar la velocidad equivalente.
(4) Capacidad de almacenamiento
Las computadoras con palabras como unidad a menudo expresan la capacidad de almacenamiento multiplicando el número de palabras por la longitud de la palabra.
(5) Confiabilidad
Si el sistema funciona de manera estable es muy importante y, a menudo, se mide por el tiempo medio entre fallas (MTBF).
(6) Mantenibilidad
La mantenibilidad del sistema se refiere a si el sistema se puede restaurar lo antes posible cuando ocurre una falla. Se puede expresar mediante el tiempo medio de reparación (MTRF), que se refiere al tiempo promedio requerido desde la ocurrencia de una falla hasta la reparación del mismo. máquina.
(7) Disponibilidad
Se refiere a la eficiencia del uso de la computadora.
(8) Compatibilidad
La compatibilidad es un concepto amplio, que se refiere al rendimiento de un dispositivo o programa que se puede utilizar en múltiples sistemas. La compatibilidad permite la herencia y el desarrollo de los recursos de la máquina, lo que conduce a la promoción y popularización de las computadoras.
8. ¿Cuál es el significado de multimedia?
Respuesta: La tecnología multimedia se refiere a la tecnología que puede adquirir, procesar, editar, almacenar y mostrar dos o más medios de diferentes tipos de información al mismo tiempo. La forma de la información informática puede ser texto, sonido, gráficos e imágenes, etc.
9. Describa brevemente la estructura jerárquica de la computadora y explique las principales características de cada nivel.
Respuesta: Un sistema informático moderno es un complejo de hardware y software, que puede considerarse como una estructura jerárquica de varios niveles dividida por funciones.
El nivel 0 es una entidad compuesta por hardware.
El nivel 1 es el nivel del microprograma. El lenguaje de máquina en este nivel es el conjunto de microinstrucciones, y los microprogramas escritos por programadores con microinstrucciones generalmente son ejecutados directamente por el hardware.
El nivel 2 es el nivel de máquina tradicional. El lenguaje de máquina en este nivel es el conjunto de instrucciones de la máquina, y los programas escritos por programadores que usan instrucciones de máquina pueden ser interpretados por microprogramas.
Nivel 3 del sistema operativo. Desde la perspectiva de las funciones básicas del sistema operativo, por un lado, gestiona directamente los recursos de hardware y software en las máquinas tradicionales, y por otro lado, es una extensión de las máquinas tradicionales.
El nivel 4 es el nivel del lenguaje ensamblador. El lenguaje de máquina en este nivel es el lenguaje ensamblador, y el programa que completa la traducción del lenguaje ensamblador se llama ensamblador.
El nivel 5 es el nivel de idioma avanzado. Este nivel de lenguaje de máquina es una variedad de lenguajes de alto nivel, y los compiladores generalmente se usan para completar la traducción de lenguajes de alto nivel.
El nivel 6 es el nivel de lenguaje aplicado. Este nivel está especialmente diseñado para hacer que la computadora cumpla con un propósito determinado, por lo que este nivel de lenguaje es una variedad de lenguajes de aplicación orientados a problemas.
10. ¿Cuáles son los principales indicadores técnicos del sistema informático?
Los principales indicadores técnicos del sistema informático son: longitud de palabra de máquina, ancho de ruta de datos, capacidad de memoria principal y velocidad de cálculo, etc.
La longitud de la palabra de la máquina se refiere al número básico de dígitos involucrados en la operación, que está determinado por el número de sumadores y registros.
El ancho de la ruta de datos se refiere a la cantidad de bits que el bus de datos puede transmitir información en paralelo a la vez.
La capacidad de la memoria principal se refiere a toda la información que la memoria principal puede almacenar.
La velocidad de cálculo está relacionada con muchos factores, como la frecuencia principal de la máquina, el tipo de operación que se realiza y la velocidad de la memoria principal en sí.
11. ¿Intenta calcular cuántos bytes ocupa una fuente de caracteres chinos usando fuentes de matriz de puntos de 32 × 32? ¿Cuánta capacidad de almacenamiento se requiere para almacenar 6763 bibliotecas de caracteres chinos de fuentes de matriz de puntos de 16 × 16 y de matriz de puntos de 24 × 24?
Respuesta: 128B 216416B 486936B
12. ¿Cuáles son las reglas de codificación del código de verificación de Hamming?
Respuesta: Si el número de bit más alto del código de Hamming es m y el número de bit más bajo es 1, es decir, HmHm-1...H2H1, entonces la regla de codificación del código de Hamming es:
(1) La suma del bit de paridad y el bit de datos es m, y cada bit de paridad Pi se divide en la posición del bit número 2i-1 en el código de Hamming, y el resto de los bits son bits de datos, y son bit a bit de menor a mayor Cada bit de datos se asigna en orden secuencial.
(2) Cada código de bit Hi (incluidos los bits de datos y los dígitos de verificación) del código de Hamming se verifica mediante múltiples bits de verificación, y la relación es que cada número de bit a verificar debe ser igual a los cheques escolares que lo verifican. de los números de dígitos de los dígitos de control.
13. Describa brevemente el principio de corrección de errores del código CRC.
Respuesta: El código CRC es un código con gran capacidad de corrección de errores. Al verificar, divide el polinomio del código CRC y el polinomio generador G(X), si el resto es 0 indica que el dato es correcto, cuando el resto no es 0 indica que el dato es incorrecto. Siempre que se seleccione el polinomio generador apropiado G(X), la relación correspondiente entre el resto y la posición del bit de error del código CRC es segura, por lo que el resto se puede utilizar como base para juzgar la posición del error y corregir el error. código.
14. ¿De qué partes consta la unidad aritmética?
Respuesta: La estructura básica de la calculadora debe incluir las siguientes partes:
(1) El componente ALU que puede realizar funciones de operaciones aritméticas y lógicas;
(2) Un grupo de registros de propósito general que almacene la información a ser procesada o la información del resultado procesado;
(3) Componentes que controlan la entrada de datos de acuerdo con los requisitos de operación: interruptor multidireccional o pestillo de datos;
(4) Componentes que controlan la salida de datos de acuerdo con los requisitos de operación: cambio de salida y multiplexor;
(5) El bus para la transmisión de información entre la calculadora y otros componentes, así como el receptor y el transmisor del bus; el receptor y el transmisor del bus suelen estar compuestos por puertas de tres estados.
15. ¿Qué indicadores de rendimiento tiene la memoria principal? ¿Qué quieren decir?
Respuesta: El índice de rendimiento de la memoria es la base principal para diseñar, usar y mejorar la memoria. El índice de rendimiento de la memoria también se denomina parámetro de memoria.
(1) La capacidad de almacenamiento se refiere a la cantidad total de información binaria que puede contener una memoria totalmente funcional, es decir, cuántos bits de códigos de información binaria se pueden almacenar.
(2) Velocidad de la memoria: tiempo de acceso a la memoria y ciclo de acceso a la memoria
(3) Tasa de transferencia de datos: la cantidad máxima de información que se puede escribir o recuperar de la memoria por unidad de tiempo se denomina tasa de transferencia de datos o ancho de banda de transferencia de memoria bM
(4) Confiabilidad La confiabilidad de la memoria se refiere a la condición de que la memoria no tenga fallas dentro del tiempo especificado, y generalmente se mide por el tiempo medio entre fallas (MTBF).
(5) Precio: También conocido como costo, es un indicador importante para medir el desempeño económico de la memoria principal.
16. ¿Cuáles son los componentes básicos de la memoria principal? ¿Cuál es la función principal de cada parte?
Respuesta: La composición básica de la memoria principal:
(1) Un cuerpo de almacenamiento que almacena información. En general, es una matriz de almacenamiento en la que todas las unidades de almacenamiento básicas se organizan de acuerdo con ciertas reglas. Los bancos son el corazón de la memoria.
(2) El mecanismo de direccionamiento de la información, es decir, el mecanismo de selección de direcciones para leer y escribir información. Esto incluye: Registro de direcciones (MAR) y Decodificador de direcciones. El decodificador de direcciones completa la decodificación de direcciones y el registro de direcciones tiene una función de búfer de direcciones.
(3) Registro de datos de memoria MDR. Puede desempeñar el papel de búfer de datos en la transmisión de datos.
(4) La energía requerida para escribir información, es decir, escribir líneas, escribir unidades, etc.
(5) Fuentes de energía y amplificadores de detección necesarios para la lectura, es decir, líneas de lectura, controladores de lectura y amplificadores de detección.
(6) Unidad de control de memoria. Incluyendo líneas de temporización de memoria principal, líneas de pulso de reloj, líneas de control de lógica de lectura, líneas de control de lógica de escritura o reescritura y líneas de actualización de temporización de memoria dinámica, etc. Estas líneas se denominan colectivamente componentes de control de memoria.
17. ¿Cuáles son las características de la unidad de almacenamiento MOS estática y la unidad de almacenamiento MOS dinámica?
Respuesta: En la memoria de semiconductores MOS, de acuerdo con el principio del mecanismo de almacenamiento de información, se divide en memoria MOS estática (SRAM) y memoria MOS dinámica (DRAM). La primera utiliza un flip-flop biestable para almacenar información. Se perderá, este último usa condensadores MOS para almacenar cargas para guardar información, y el condensador debe cargarse continuamente para mantener la información cuando está en uso.
18. ¿Qué es actualizar? ¿Por qué actualizar? ¿Cuáles son los métodos de actualización comunes?
Respuesta: Para la memoria dinámica, es necesario cargar los capacitores de almacenamiento de todos los elementos de almacenamiento básicos a intervalos regulares (generalmente 2 ms), lo que se denomina actualización de RAM, y 2 ms es el intervalo de actualización. Debido a la fuga de la carga almacenada en la información, la fuente de alimentación a través del tubo de carga no puede reponer continuamente la carga de la memoria dinámica como el circuito de memoria estática.Después de mucho tiempo, la información se perderá, por lo que debe refrescarse Hay dos métodos de actualización de uso común: actualización centralizada y actualización distribuida.
19. Explique brevemente cuáles son las medidas para mejorar la velocidad de la memoria.
Respuesta: memoria caché, memoria intercalada de varios cuerpos.
20. ¿Cuáles son las características de Cache?
Respuesta: El caché tiene las siguientes características:
(1) Ubicado entre la CPU y la memoria principal, es el nivel más alto en la jerarquía de la memoria.
(2) La capacidad es menor que la memoria principal, generalmente de varios KB a varios MB en la actualidad.
(3) La velocidad es generalmente de 5 a 10 veces más rápida que la memoria principal y generalmente está compuesta por transistores bipolares o SRAM con alta velocidad de almacenamiento.
(4) Su capacidad es una copia parcial de la memoria principal.
(5) Se puede usar para almacenar instrucciones y también se puede usar para almacenar datos.
(6) Todas las funciones de almacenamiento rápido se realizan mediante hardware y son transparentes para los programadores.
21. ¿Cómo distinguir entre memoria y registro? Los dos son lo mismo, ¿verdad?
Respuesta: Memoria y registros no son lo mismo. La memoria está fuera de la CPU y se usa especialmente para almacenar programas y datos, y la velocidad de acceso a la memoria es relativamente lenta. Los registros son parte de la CPU y el acceso a los registros es rápido.
22. ¿Cuál es la función principal de la memoria? ¿Por qué dividir el sistema de almacenamiento en varias capas diferentes? ¿Cuáles son los niveles principales?
Respuesta: La función principal de la memoria es guardar programas y datos. Un sistema de almacenamiento es un sistema en el que varias memorias con diferentes capacidades, velocidades y precios están conectadas por medio de hardware, software y una combinación de hardware y software. El propósito de dividir el sistema de almacenamiento en varios niveles diferentes es resolver la contradicción entre la capacidad de almacenamiento, la velocidad de acceso y el precio. El sistema de almacenamiento de tres niveles compuesto por memoria caché, memoria principal y memoria auxiliar se puede dividir en dos niveles, entre los cuales la memoria caché y la memoria principal se denominan Cache-main memory storage level (Sistema de almacenamiento de caché); la memoria principal y la memoria auxiliar Llamado almacenamiento primario - jerarquía de almacenamiento de almacenamiento secundario (sistema de almacenamiento virtual).
23. Explique la diferencia entre ciclo de almacenamiento y tiempo de acceso.
Respuesta: El ciclo de acceso se refiere al tiempo total requerido para una operación completa de lectura y escritura de la memoria principal, es decir, el tiempo más corto requerido entre dos operaciones consecutivas de acceso a la memoria. El tiempo de acceso se refiere al tiempo transcurrido desde el inicio de una operación de memoria hasta la finalización de la operación. El período de acceso debe ser mayor que el tiempo de acceso.
24. ¿Cuáles son las pautas para el diseño del formato de instrucción?
Respuesta: El formato de instrucción que elige una computadora involucra muchos factores. Generalmente se requiere que la longitud de palabra de la instrucción sea más corta para obtener ventajas en tiempo y espacio. Pero la instrucción también debe tener la extensión suficiente para facilitar el aumento del volumen de información. Además, la longitud de la palabra de instrucción generalmente debe ser un múltiplo entero de la longitud del carácter de la máquina para la gestión del sistema de almacenamiento. Además, el diseño del formato de instrucción también está relacionado con cómo seleccionar el número de bits de la dirección del operando en la instrucción.
25. Las instrucciones son flexibles y modificables, ¿en qué aspectos?
Respuesta: Las instrucciones son flexibles y modificables, lo que se refleja principalmente en los siguientes aspectos: varios formatos de instrucciones; métodos de direccionamiento enriquecidos; varios tipos de instrucciones; la cantidad de códigos de operación puede cambiar con la cantidad de códigos de dirección (modo de código de operación extendida); Longitud de comando variable , etc.
26. Trate de comparar las similitudes y diferencias entre el direccionamiento base y el direccionamiento indexado.
Respuesta: El modo de direccionamiento base y el modo de direccionamiento indexado tienen una forma similar. Sin embargo, los usuarios pueden usar el modo de direccionamiento indexado para escribir programas, y en el modo de direccionamiento base, el programa del usuario no tiene derecho a operar y modificar el registro base, y el programa de control de administración del software del sistema usa instrucciones privilegiadas para administrarlo. Además, el método de direccionamiento base se usa principalmente para resolver problemas como ubicar el programa en la memoria y expandir el espacio de direccionamiento.
27. ¿Qué es una pila? ¿Cuáles son las características? ¿Cuáles son las funciones?
Respuesta: (1) El concepto de pila
· Es una colección ordenada de varias unidades de almacenamiento (o registros), que almacenan secuencialmente un grupo de elementos.
· El acceso a los datos solo se puede realizar en la unidad superior de la pila, es decir, los datos solo se pueden introducir y sacar de la pila a través de la "entrada y salida" de la unidad superior de la pila.
· Los datos en la pila adoptan el método de trabajo de acceso "primero en entrar, último en salir" o "último en entrar, primero en salir".
(2) El papel de la estructura de pila en la computadora
· Las máquinas con una estructura de pila utilizan instrucciones de dirección cero, que no solo son cortas en longitud de instrucciones, sino también simples en estructura de instrucciones y simplificadas en el hardware de la máquina.
· Realizar llamada de programa, llamada de nido de subrutina y llamada recursiva.
· Para la tecnología de "interrupción", la pila es indispensable, salvando el "punto de interrupción" y el "sitio".
(3) Operación de pila
Suponiendo que la dirección de inserción de datos es de dirección alta a dirección baja, cuando los datos se insertan en la pila, el contenido de SP se reduce automáticamente para apuntar a una nueva unidad superior de pila vacía, y luego los datos se escriben en esta unidad superior de pila. ; cuando los datos aparezcan en la pila, lea el contenido de la unidad superior señalada por SP inmediatamente y luego incremente automáticamente el contenido de SP para apuntar a la nueva posición superior de la pila. Ahora mismo
EMPUJAR X； (SP)-1®SP
(X)®(SP)
POP X； ((SP))®X
(SP)+1®SP
28. ¿Cuál es la relación entre la longitud de la instrucción y la longitud de la palabra de la máquina? ¿Qué representan las instrucciones de media palabra, las instrucciones de una sola palabra y las instrucciones de dos palabras?
Respuesta: No existe una relación fija entre la longitud de la instrucción y la longitud de la palabra de la máquina. La longitud de la instrucción puede ser igual a la longitud de la palabra de la máquina, o puede ser mayor o menor que la longitud de la palabra de la máquina. Por lo general, una instrucción cuya longitud de instrucción es igual a la longitud de la palabra de máquina se denomina instrucción de una sola palabra; una instrucción cuya longitud de instrucción es igual a la mitad de la longitud de una palabra de máquina se denomina instrucción de media palabra; una instrucción cuya longitud de instrucción es igual a dos palabras de máquina se llama instrucción de doble palabra.
29. ¿Cuál es el principio básico del trabajo de control de programas de computadora?
Respuesta: Principio de control del programa:
(1) Programación;
(2) Enviar MM (a través del dispositivo de entrada);
(3) Cuando la máquina está funcionando, extrae las instrucciones una por una de acuerdo con una determinada secuencia, analiza las instrucciones, ejecuta las instrucciones y transfiere automáticamente a la siguiente instrucción para su ejecución hasta que se complete la tarea especificada por el programa;
(4) El controlador realiza el control del programa y la memoria completa el almacenamiento del programa.
30. ¿Cuál es la función básica del controlador? ¿Cuáles son los componentes básicos?
Respuesta: La función básica del controlador es ser responsable de leer instrucciones, identificarlas e interpretarlas, y dirigir y coordinar varios componentes funcionales para ejecutar instrucciones. La estructura básica del controlador incluye: unidad de instrucción, unidad de temporización, circuito de control de microoperación y lógica de control de interrupción.
31. ¿Cuál es la idea básica del control por microprograma?
Respuesta: La tecnología de control de microprogramas se usa ampliamente en el diseño de computadoras de hoy, y su esencia es organizar la lógica de control de operación con el método de pensamiento de programación.
32. Explique la relación entre instrucciones de máquina y microinstrucciones.
Respuesta: Hay diferentes niveles de abstracción. Las instrucciones de máquina se componen de un conjunto de códigos binarios. Las microinstrucciones son palabras de control con microdirecciones. Una colección ordenada de una serie de microinstrucciones constituye un microprograma. En el método lógico de control de microprogramas, las instrucciones de la máquina se implementan mediante microprogramas. El formato es diferente. Las instrucciones de máquina incluyen campos de código de dirección de operando y código de operación. Las microinstrucciones tienen muchas situaciones dependiendo del método de compilación, y generalmente incluyen información de microoperación y campos de dirección inferiores.
33. ¿Qué tipo de métodos de control tiene el controlador? ¿Cuáles son las características de cada uno?
Respuesta: El modo de control del controlador se puede dividir en tres tipos: modo de control síncrono, modo de control asíncrono y modo de control conjunto.
Cada operación del modo de control de control síncrono está controlada por una señal de temporización unificada, y en cada ciclo de la máquina se genera un número unificado de potenciales de latido y pulsos de trabajo. Este método de control tiene un diseño simple y es fácil de implementar, pero para muchas instrucciones simples, habrá más tiempo de inactividad, lo que resultará en una gran cantidad de tiempo perdido, lo que afectará la velocidad de ejecución de las instrucciones.
Las diversas operaciones del modo de control asíncrono no están controladas por una señal de temporización unificada, sino que se determinan de acuerdo con las condiciones específicas de la instrucción o el componente, siempre que sea necesario. El método de control asíncrono no pierde tiempo, mejorando así la eficiencia de la máquina, pero el control es más complicado.
El método de control conjunto es una combinación de control síncrono y control asíncrono
34. Tanto las instrucciones como los datos se almacenan en la memoria principal, ¿cómo identificar si se trata de una instrucción o de datos que se obtienen de la memoria principal?
Respuesta: Las instrucciones y los datos se almacenan en la memoria principal y todos aparecen en forma de códigos binarios, la forma de distinguirlos es:
(1) El ciclo de la máquina en el que se obtienen las instrucciones o los datos es diferente: la instrucción se obtiene en el ciclo de obtención; los datos se obtienen en el ciclo de análisis, obtención o ejecución.
(2) La fuente de la dirección cuando se obtienen instrucciones o datos es diferente: la dirección de instrucción proviene de la calculadora del programa; la dirección de datos proviene de la dirección que forma parte.
35. ¿Qué son las microinstrucciones y las microoperaciones? ¿Cuál es la relación entre los microprogramas y las instrucciones de máquina? ¿Cuál es la relación entre microprograma y programa?
Respuesta: Las microinstrucciones son comandos que controlan varios componentes de una computadora para completar una microoperación básica. Las microoperaciones se refieren a las operaciones más básicas y no descomponibles en una computadora. Existe una correspondencia biunívoca entre las microinstrucciones y las microoperaciones. Las microinstrucciones son las señales de control de las microoperaciones, y las microoperaciones son el proceso de operación de las microinstrucciones. Una microinstrucción es una colección de varios microcomandos. Un microprograma es un intérprete en tiempo real de instrucciones de máquina, y cada instrucción de máquina corresponde a un microprograma.
Los microprogramas y los programas son dos conceptos diferentes. Los microprogramas se componen de microinstrucciones, que se utilizan para describir las instrucciones de la máquina, y en realidad son intérpretes en tiempo real de las instrucciones de la máquina. Los diseñadores de computadoras compilan los microprogramas de antemano y los almacenan en la memoria de control, y generalmente no se les proporcionan a los usuarios; un programa es formado por instrucciones máquina, que son preparadas previamente por el programador y almacenadas en la memoria principal.
36. Compara las ventajas y desventajas de las microinstrucciones horizontales y las microinstrucciones verticales.
Respuesta: (1) Las microinstrucciones horizontales tienen una fuerte capacidad de operación en paralelo, alta eficiencia y flexibilidad, mientras que las microinstrucciones verticales son deficientes. (2) La microinstrucción horizontal tarda poco en ejecutarse y la microinstrucción vertical tarda mucho en ejecutarse. 3) El microprograma que interpreta instrucciones mediante microinstrucciones horizontales tiene las características de palabras de microinstrucción relativamente largas pero microprogramas cortos, mientras que las microinstrucciones verticales son todo lo contrario.
(4) Las microinstrucciones horizontales son difíciles de dominar para los usuarios, mientras que las microinstrucciones verticales son similares a las instrucciones y son relativamente fáciles.
37. Compare las características de rendimiento de las arquitecturas de bus único, bus doble y bus múltiple.
Respuesta: En la estructura de bus único, los componentes lógicos conectados al bus deben funcionar a alta velocidad, de modo que cuando algunos dispositivos necesiten usar el bus, puedan obtener rápidamente el control del bus; y cuando el bus ya no esté utilizados, pueden ceder rápidamente el control del autobús a la derecha. De lo contrario, puede producirse un gran retraso de tiempo porque un bus es compartido por varias partes funcionales.
En la estructura de doble bus, hay dos tipos de buses: el bus de almacenamiento, que se usa para el intercambio de información entre la CPU y la memoria principal; el bus de E/S, que se usa para el intercambio de información entre los periféricos y el host.
Sobre la base de la estructura de doble bus, para permitir que los periféricos de alta velocidad (como las unidades de disco) intercambien datos con la memoria principal a alta velocidad, se puede agregar acceso directo a la memoria (DMA: Direct Memory Access) entre los periféricos de alta velocidad y la memoria principal. ) bus de E/S de alta velocidad (bus DMA), formando así una estructura de bus múltiple
38. ¿Qué son el ciclo de bus, el ciclo de reloj y el ciclo de instrucción? ¿Cuál es la relación general entre ellos?
Respuesta: El ciclo de reloj es la unidad de tiempo mínima para el trabajo del sistema, que está determinada por la frecuencia principal de la computadora; el ciclo de bus se refiere al tiempo requerido para que dos dispositivos en el bus realicen una transmisión de información (por ejemplo, la CPU realiza una operación de lectura/escritura en la memoria o puerto de E/S El tiempo requerido para la operación); el ciclo de instrucción se refiere al tiempo requerido para que la CPU ejecute una instrucción.
La relación entre los tres es: el ciclo de reloj es la unidad básica de acción, un ciclo de bus suele estar compuesto por n ciclos de reloj, y un ciclo de instrucción puede contener uno o varios ciclos de bus, o puede no haber ciclo de bus. lo que hace el comando.
39. Explique el impacto de la estructura del bus en el rendimiento del sistema informático.
Respuesta: Los principales impactos son los siguientes:
(1) Capacidad máxima de almacenamiento
En un sistema de un solo bus, el tamaño máximo de la memoria debe ser menor que el posible bus de direcciones determinado por el tamaño de palabra de la computadora.
En un sistema de doble bus, la capacidad de almacenamiento no se ve afectada por la cantidad de periféricos
(2) Sistema de comando
El sistema de doble bus debe tener un sistema de comando de E/S dedicado
El sistema de bus único, la memoria de acceso y las E/S usan la misma instrucción
(3) Rendimiento
Cuanto mayor sea el número de autobuses, mayor será el rendimiento
40. ¿Cuál es el papel del circuito de interfaz en la estructura del sistema?
Respuesta: La interfaz periférica (o interfaz de E/S) es el componente físico entre el host y el periférico (controlador), y es un soporte de hardware esencial para el intercambio de información entre el host y el periférico.
41. ¿Qué funciones básicas debe tener el circuito de interfaz?
Respuesta: Las funciones básicas que debe tener el circuito de interfaz: (1) almacenamiento temporal y almacenamiento en búfer de datos; (2) guardar el estado de funcionamiento del equipo; (3) control del modo de intercambio de información; (6) control de transformación del formato de datos .
42. ¿Cómo abordar los dispositivos externos en el sistema y cómo conectarse con el host?
Respuesta: Generalmente, existen dos métodos de direccionamiento según la relación con la dirección de memoria.
(1) Direccionamiento unificado: se refiere a que los registros de E/S en la interfaz periférica se tratan igual que la unidad de memoria principal y se combinan con la unidad de memoria principal para programar la dirección, o en otras palabras, una parte de la El espacio de direcciones de la memoria principal se utiliza como espacio de direcciones de E/S. De esta forma, la instrucción para acceder a la memoria principal se puede utilizar para acceder a un determinado registro del periférico, por lo que no hay necesidad de instrucciones de E/S especiales, lo que puede simplificar el diseño de la CPU.
(2) Direccionamiento separado: para distinguir las operaciones de E/S y las operaciones de memoria con mayor claridad, las direcciones de E/S generalmente se direccionan por separado de las direcciones de almacenamiento. De esta forma, hay otra dirección de E/S que no tiene nada que ver con la dirección de almacenamiento en el sistema, y la CPU también debe tener instrucciones de E/S y lógica de control dedicada a las operaciones de entrada y salida.
43. ¿Qué es el método de organización de E/S? ¿Qué tipos de métodos de organización de E/S existen? ¿Cuáles son sus respectivas características?
Respuesta: La organización de E/S se refiere a la forma de intercambio de información entre la computadora host y los dispositivos externos. Hay cinco formas de intercambio de información entre la computadora host y los periféricos: consulta de programa, interrupción, DMA, canal y procesador periférico.
Desde el punto de vista de la estructura del sistema, los primeros dos métodos se basan en el control centrado en la CPU y ambos requieren que la CPU ejecute programas para la transmisión de datos de E/S, mientras que los dos métodos de DMA y canal están centrados en la memoria principal. Los datos se pueden transferir directamente entre la memoria principal y los periféricos. Por último, se utiliza una micro o pequeña computadora para el control de entrada y salida. Los métodos de consulta de programa e interrupción de programa son adecuados para periféricos con una tasa de transferencia de datos relativamente baja, mientras que DMA, canal y procesador periférico se utilizan para dispositivos periféricos con una tasa de transferencia de datos relativamente alta. El control del tipo de consulta del programa es simple, pero la eficiencia del sistema es muy baja; el tipo de interrupción completa el intercambio de datos a través del programa de servicio, realizando el paralelismo entre el host y el periférico; el tipo DMA realiza la transmisión de datos a través del hardware, el la velocidad es rápida, pero solo puede controlar el mismo tipo de diseño periférico; el tipo de canal adopta el programa de canal de ejecución para realizar el control y la gestión de diferentes tipos de equipos, y el paralelismo se mejora aún más; el modo de procesador periférico tiene mayor flexibilidad y paralelismo.
44. ¿Cuáles son las principales similitudes y diferencias entre el modo de consulta y el modo de interrupción?
Respuesta: Ambos métodos son métodos de control centrados en la CPU y requieren que la CPU ejecute programas para la transmisión de datos de E/S. El control de consulta del programa es simple, pero la eficiencia del sistema es muy baja y no se puede realizar la operación en paralelo; el tipo de interrupción completa el intercambio de datos a través del programa de servicio y realiza el paralelismo entre el host y el periférico.
45. ¿Qué es una interrupción? ¿Qué efecto trae la tecnología de interrupción a los sistemas informáticos?
Respuesta: La interrupción se refiere a dicho proceso: cuando la computadora ejecuta un programa normal, ocurren algunas condiciones anormales o solicitudes especiales en el sistema, la CPU suspende el programa que está ejecutando y vuelve a procesar el evento que ocurrió; después de que la CPU finaliza procesamiento, automáticamente regresa al programa interrumpido original para continuar ejecutándose. Funciones de las interrupciones: (1) El host funciona en paralelo con dispositivos externos; (2) Procesamiento en tiempo real; (3) Manejo de fallas de hardware; (4) Operaciones multiprograma y de tiempo compartido.
46. ¿Por qué el sistema de interrupción realiza el arbitraje de interrupción? ¿Cuándo tiene lugar el arbitraje de interrupción? ¿Cómo llevar a cabo el arbitraje?
Respuesta: (1) La prioridad de interrupción tiene dos significados: (A) Uno es el problema de la solicitud de interrupción y la prioridad actual del programa de la CPU; (B) El otro significado es la cuestión de quién es más urgente entre las diversas fuentes de interrupción. (2) Método: (A) software; (B) hardware: para obtener una mayor eficiencia, generalmente se utiliza el método de arbitraje de hardware. La lógica de arbitraje puede tener diferentes estructuras según el esquema de arbitraje, y sus componentes pueden estar en la interfaz del dispositivo, dentro de la CPU o en ambos. Su función es determinar la respuesta de la UCP y averiguar cuál es el solicitante de mayor prioridad, si se determina recibir esta solicitud, la UCP envía una señal de respuesta de interrupción INTA. (C) Combinación de software y hardware. El arbitraje de interrupción ocurre en el segundo paso del proceso de interrupción, después de la solicitud de interrupción y antes de la respuesta a la interrupción.
47. ¿Cuáles son las principales funciones de los dispositivos externos? ¿Se puede dividir en qué categorías? ¿Cuáles son los dispositivos típicos en cada categoría?
Respuesta: Las funciones principales de los dispositivos externos incluyen entrada y salida de datos, almacenamiento por lotes y procesamiento de información. Los dispositivos periféricos se pueden dividir en cinco categorías: dispositivos de entrada y salida, almacenamiento auxiliar, dispositivos terminales, dispositivos de control de procesos y dispositivos fuera de línea. Su equipo típico incluye teclados, impresoras, discos, terminales inteligentes, convertidores digital/analógico y estaciones de datos de teclado-disquete.
48. ¿Cuáles son las características de la memoria de superficie magnética?
Respuesta: La memoria de superficie magnética tiene las siguientes características notables:
(1) Alta densidad de almacenamiento, gran capacidad de grabación y bajo precio por bit;
(2) El medio de grabación se puede reutilizar;
(3) La información registrada se puede almacenar durante mucho tiempo sin pérdida;
(4) Lectura no destructiva, sin necesidad de regenerar información durante la lectura;
(5) La velocidad de acceso es baja, la estructura mecánica es complicada y los requisitos para el entorno de trabajo son estrictos.
3. Preguntas de Análisis y Cálculo
1. Suponga que la longitud de palabra de la máquina es de 32 bits, la representación de punto fijo, la mantisa es de 31 bits y el signo es de 1 bit.
(1) ¿Cuál es el número positivo más grande cuando se representa el número entero del código original de punto fijo? ¿Cuál es el número negativo más grande?
(2) ¿Cuál es el número positivo más grande cuando el código original de punto fijo está representado por decimales? ¿Cuál es el número negativo más grande?
Respuesta: (1) Representación entera del código original de punto fijo:
Número positivo máximo:
Valor = (231 - 1) 10
Número negativo máximo:
Valor = -(231 – 1)10
(2) Pantalla decimal original de punto fijo:
Número positivo máximo = (1 – 2-31) 10
Número negativo máximo = -(1 - 2-31) 10
2. Si se utiliza el chip de memoria de 1024×1 existente para formar una memoria con una capacidad de 16K×8. Tratar de encontrar:
(1) ¿Cuántos chips se requieren para implementar esta memoria?
(2) Si estos chips se dividen en varios tableros y la capacidad de cada tablero es 4K×8, ¿cuál es el número total de líneas de dirección requeridas por la memoria? ¿Cuántos de ellos se utilizan para la selección del tablero? ¿Cuántas personas se utilizan para la selección de películas? ¿Cuántos bits se utilizan como dirección en el chip?
Respuesta: (1) Se requieren 128 chips de 1024×1.
(2) El número total de líneas de dirección requeridas por la memoria es de 14 bits, de los cuales 2 bits se utilizan para la selección de la placa, 2 bits se utilizan para la selección del chip y 10 bits se utilizan como direcciones en el chip.
3. Suponga que la capacidad de la memoria es de 32 bits, la longitud de la palabra es de 64 bits y el número de módulos es m = 8, los cuales están organizados de forma secuencial e intercalada respectivamente. Si el período de almacenamiento T = 200 ns, el ancho del bus de datos es de 64 bits y el período de transferencia del bus es de 50 ns, ¿cuál es el ancho de banda de la memoria secuencial y la memoria intercalada?
Respuesta: La cantidad total de información de m=8 palabras leídas continuamente por la memoria secuencial y la memoria intercalada es:
q = 64 bits x 8 = 512 bits
El tiempo requerido para que la memoria secuencial y la memoria intercalada lean continuamente 8 palabras son:
t2 = mT = 8 × 200ns =1600ns =16 × 10 -7 (S)
t1 = T + （m–1）t =200ns + 7×50ns = 550ns = 5,5 × 10-7 (S)
Ancho de banda de memoria secuencial W2 = q/t2 = 512 / (16 × 10-7) = 32 × 107 (bits/S)
Ancho de banda de la memoria intercalada W1 = q/t1 = 512/(5,5×10-7) = 73×107 (bits/S)
4. Hay 16 buses de direcciones de la CPU (A15~A0, A0 es bajo), 16 buses de datos bidireccionales (D15~D0), y las señales relacionadas con la memoria principal en el bus de control son !MREQ (que permiten el acceso a la memoria, active low ), R/!W (comando de lectura de alto nivel, comando de escritura de bajo nivel). El espacio de direcciones de la memoria principal se asigna de la siguiente manera: 0 ~ 8191 es el área del programa del sistema, que se compone de chips EPROM. A partir de 8192, un total de 32 K de espacio de direcciones es el área del programa del usuario y el último (dirección máxima) 4 K El espacio de direcciones es el área de trabajo del programa del sistema. Como se muestra en la Figura 1. Las direcciones anteriores están en sistema decimal y están dirigidas por palabra. Los siguientes chips están disponibles.
EPROM: 8K×16 bits (el terminal de control solo tiene !CS), 16 bits×8 bits
SRAM: 16K×1 bit, 2K×8 bit, 4K×16 bit, 8K×16 bit
Elija un chip de los chips mencionados anteriormente para diseñar la memoria principal de la computadora y dibuje el diagrama de bloques lógicos de la memoria principal.
Figura 1 Asignación de direcciones
Respuesta: La distribución de direcciones de la memoria principal y el diagrama de conexión del chip se muestran en la Figura 2. De acuerdo con las condiciones dadas, seleccione un chip EPROM de 8K×16 bits, cuatro chips SRAM de 8K×16 bits, un chip de 4K×16 bits, un decodificador 3:8, puerta NAND e inversor.
A12-A0 para decodificación en chip
A15-A13 para decodificación fuera de chip (8 grupos)
Figura 2 Distribución de direcciones de memoria principal y diagrama de conexión de chips
5. La longitud de palabra de una instrucción de computadora es de 16 bits y el código de dirección es de 6 bits. La instrucción tiene tres formatos: sin dirección, primera dirección y segunda dirección. ¿Cuántos?
Solución: Que haya X instrucciones para 1 dirección
（（24-N）*26-X）*26=M
Obtener: X=(24-N)*26-M*2-6
6. Suponga que una instrucción de computadora tiene una longitud de 20 bits y tres tipos de formatos de instrucción: operando doble, operando simple y sin operando, y la dirección de cada operando está especificada para ser representada por 6 bits. Pregunta: Si el campo de código de operación se fija en 8 bits, se han diseñado m instrucciones de doble operando y n instrucciones sin operando. En este caso, ¿cuántas instrucciones de un solo operando puede diseñar esta computadora como máximo?
Respuesta: dado que todas las instrucciones están configuradas para usar campos OP fijos de 8 bits, la cantidad máxima de instrucciones para esta computadora es 28 = 256
banda. Por lo tanto, como máximo (256-mn) se pueden diseñar instrucciones de un solo operando.
7. Hay canalizaciones de 4 etapas para completar las operaciones de 4 pasos de obtención de instrucciones, decodificación de instrucciones y obtención de números, cálculo y envío de resultados. Se supone que el tiempo para completar cada paso es de 100 ns, 80 ns y 50 ns.
(1) ¿Cuál debería ser el ciclo operativo de la tubería?
(2) Si se produce una correlación de datos entre dos instrucciones adyacentes y no se toman medidas en el hardware, ¿cuánto tiempo se debe retrasar la segunda instrucción?
(3) Si se realizan mejoras en el diseño del hardware, ¿cuánto tiempo debe retrasarse al menos?
desatar:
(1) El ciclo de reloj operativo t de la tubería se considera como el tiempo más largo entre las operaciones de cuatro pasos, por lo que t=100ns.
(2) Los conflictos relacionados con los datos ocurren entre dos instrucciones:
AGREGAR R1，R2，R3； R2+R3->R1
SUBR4，R1，R5； R1-R5->R4
La ejecución de las dos instrucciones en la canalización se muestra en la Tabla 6-4:
Tabla 6-4 Ejecución de instrucciones en la canalización
| reloj instrucción |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
| AGREGAR |
I |
D |
mi |
W |
|||
| SUB |
I |
D |
mi |
W |
La instrucción ADD escribe el resultado en el archivo de registro (R1) en el reloj 4, pero la instrucción SUB lee el archivo de registro (R1) en el reloj 3. Originalmente, la instrucción ADD debe escribirse primero en R1 y luego leer R1 después de la instrucción SUB. Como resultado, la instrucción SUB lee R1 primero y luego escribe R1 después de la instrucción ADD. Por lo tanto, se produce la correlación de datos entre las dos instrucciones. . Si no se toman medidas en el hardware, la segunda instrucción SUB debe retrasarse al menos 2 ciclos de reloj operativos (2 × 100 ns).
(3) Si se mejora el hardware (tecnología de derivación), se puede retrasar un ciclo de reloj operativo (100 ns).
8. La canalización de instrucciones tiene cinco segmentos de proceso: búsqueda correcta (IF), decodificación (ID), ejecución (EX), acceso a la memoria (MEM) y reescritura en el archivo de registro (WB). Un total de 20 instrucciones se ejecutan continuamente. entrada en esta canalización.
(1) Dibuje el diagrama espacio-temporal del procesamiento de canalización, suponiendo que el ciclo de reloj es de 100 ns.
(2) Encuentre la tasa de rendimiento real de la canalización (la cantidad de instrucciones ejecutadas por unidad de tiempo).
Solución: (1)
(2)
9. Un ciclo de acceso de un determinado bus del sistema son los 3 ciclos de reloj de bus más rápidos, y se puede acceder a datos de 32 bits en un ciclo de bus. Si la frecuencia de reloj del bus es de 8,33 MHz, ¿cuál es el ancho de banda del bus en MB/s?
Solución: Ancho de banda del bus = ancho de datos × frecuencia máxima del ciclo del bus
=(32/8)Byte×(8.33/3)M/s
= 11,1 MB/s
10. Un paquete de discos tiene 6 discos, cada disco puede tener 2 superficies de grabación, el diámetro interior del área de almacenamiento es de 22 cm, el diámetro exterior es de 33 cm, la densidad de pistas es de 40 pistas/cm, la densidad de bits es de 400b/cm, y la velocidad de rotación es de 2400 r/min. Solo pregunta:
(1) ¿Cuántos planos de almacenamiento hay disponibles?
(2) ¿Cuántas superficies cilíndricas hay?
(3) ¿Cuál es la capacidad de almacenamiento total de todo el grupo de discos?
(4) ¿Cuál es la tasa de transferencia de datos?
(5) Si la longitud de un determinado archivo excede la capacidad de un disco, ¿debe grabarse en el mismo plano de almacenamiento o en el mismo plano cilíndrico? ¿Por qué?
(6) Si se adopta el formato de registro de bloque de información de longitud fija, ¿cuál es la unidad mínima de direccionamiento directo? ¿Cómo representar la dirección del disco en el comando de direccionamiento?
Respuesta: (1) 6×2=12 (planos), hay 12 planos de almacenamiento disponibles.
(2) 40×(33－22)/2=220 (pistas), hay 220 superficies cilíndricas en total.
(3) 12×22π×400×220=73×106 (bits).
(4) Velocidad de transmisión de datos=(22π×400)/(60/2400)=1,1×106 (b/s)=0,138×106 (B/s).
(5) Registro en la misma superficie cilíndrica. Porque la velocidad de acceso está dispuesta de esta manera.
(6) Si se adopta el formato de registro de bloque de información de longitud fija, la unidad más pequeña de direccionamiento directo es un sector. Dirección del disco: letra de unidad, número de cilindro, número de disco, número de sector.
11. La velocidad de rotación de cierto almacenamiento en disco es 3000r/min, hay 4 superficies de grabación, 5 pistas/mm, y la información registrada en cada pista es 12288B, el diámetro mínimo de la pista es 230 mm y hay 275 pistas en total . Pregunta:
(1) ¿Cuál es la capacidad de almacenamiento del almacenamiento en disco?
(2) ¿Cuál es la densidad de bits máxima y cuál es la densidad de bits mínima?
(3) ¿Cuál es la tasa de transferencia de datos del disco?
(4) ¿Cuál es el tiempo de espera promedio?
Proporcione un esquema de formato de dirección de disco.
Respuesta: (1) La capacidad de información de cada registro = 12288 bytes, la capacidad de información de cada superficie de grabación = 275×12288 bytes, y hay 4 superficies de grabación en total, por lo que la capacidad total de almacenamiento en disco es
4 x 275 x 12288 bytes = 13516800 bytes
(2) La densidad de bit más alta D1 se calcula de acuerdo con el radio de pista mínimo R1 (R1 = 115 mm):
D1 = 12288 bytes/2πR1= 17 bytes/mm
La densidad de bits más baja D2 se calcula de acuerdo con el radio de pista máximo R2
R2 = R1 + (275/5) = 115 + 55 = 170 mm
D2 = 12288 bytes/2πR2 = 11,5 bytes/mm
(3) Tasa de transferencia de datos del disco
r = 3000/60 = 50 ciclos/segundo
N = 12288 bytes (capacidad de información por canal)
C = r×N = 50×12288 = 614400 bytes/s
(4) Tiempo medio de espera = 1/2r = 1/2 x 50 = 1/100 segundo = 10 milisegundos
(5) Se supone que solo hay un almacenamiento en disco local. Hay 4 superficies de grabación y cada superficie de grabación tiene 275 pistas. Suponiendo que cada sector registra 1024 bytes, se requieren 12288 bytes/1024 bytes = 12 sectores. A partir de esto, se puede obtener el formato de dirección que se muestra en la Figura 9-29:
14 6 5 4 3 0
| Número de cilindro (pista) |
Número de disco (cabeza) |
número de sector |
Figura 9-29 Formato de dirección
12. Un grupo de discos con 6 discos, la velocidad de rotación es de 2400 r/min (velocidad de rotación por minuto), el diámetro exterior del área de grabación efectiva en la superficie del disco es de 30 cm, el diámetro interior es de 20 cm y la densidad de grabación es de 640b /m (bits por milímetro) número), el paso de la pista es de 0,2 cm, el plato tiene 2 superficies de protección y 1 superficie de servo. Intenta calcular:
(1) La capacidad de almacenamiento del grupo de discos.
(2) Tasa de transferencia de datos.
Solución: (tenga en cuenta que se requieren unidades uniformes)
(1) (2*6-3)*(30-20)/2/0,2*(2*20/2*PI*640)
(2) (2*20/2*PI*640)*2400/60
13. Hay dos números de punto flotante x=2 Ex×Sx, y=2 Ey×Sy, Ex=(-10)2, Sx=(+0.1001)2, Ey=(+10)2, Sy=( + 0,1011) 2. Si la mantisa tiene 4 dígitos, el símbolo del número tiene 1 dígito, el código del exponente tiene 2 dígitos y el símbolo del exponente tiene 1 dígito, encuentra x+y y escribe los pasos de la operación y los resultados.
desatar:
porque
, el cálculo de X+Y debe pasar por los pasos de orden, suma de mantisa y normalización.
(1) Orden coincidente:
△J=Ex－Ey=(-10)2－(+10)2=(-100)2 Entonces Ex<Ey, entonces Sx se desplaza a la derecha 4 bits, Ex+(100)2=(10)2 =Oye. Sx=0,00001001 después de que Sx se desplaza cuatro bits a la derecha, SX=0001 después del redondeo, después del ajuste de orden y el redondeo,
(2) Suma de mantisa: Sx+Sy
0.0001 (Sx)
+ 0.1011 (Sy)
Sx+Sy=0.1100
El resultado es un número normalizado.
14. Hay dos números decimales, x = -0,875 × 21, y = 0,625 × 22:
(1) Convierta las mantisas de xey a la forma de complemento a dos.
(2) Establezca el código del exponente en 2 bits, el exponente en 1 bit, el signo numérico en 1 bit y la mantisa en 3 bits, y obtenga el resultado de la normalización binaria de coma flotante de z = x – y a través del código complementario reglas de operación.
desatar:
(1) Sea S1 la mantisa de x y S2 la mantisa de y, entonces
S1 = (-0,875) 10 = (-0,111) 2
[S1] complemento = 1.001
S2 = (0,625) 10 = (+0,101) 2
[S2] complemento = 0,101
(2) Encuentre el resultado de la normalización binaria de punto flotante de z = x – y.
(A) Orden de coincidencia:
Sea jx el código de orden de x, jy el código de orden de y, jx = (+01)2, jy = (+10)2,
jx – jy = (01) 2 – (10) 2 = (-01) 2, la mantisa S1 de orden pequeño se desplaza un bit a la derecha,
S1 = (-0.0111) 2, jx código de pedido más 1, luego jx = (10) 2 = jy, después del redondeo,
S1 = (-0,100) 2, la alineación está completa.
(B) Resta de mantisa
[S1] complemento = 11.100
+[-S2] complemento = 11.011
[S1-S2] Complemento = 10.111 El valor absoluto de la suma de la mantisa es mayor que 1
La mantisa se desplaza un bit a la derecha, el bit menos significativo se descarta y el código del exponente se suma por 1 (regla de la derecha), luego [S1-S2] complemento = 11.011 (número normalizado), jx = jy = 11
(C) Resultado normalizado 011.1011