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一、简答题

1． 某机器中有16个通用寄存器，运行某中断处理程序时仅用到其中2个寄存器，请问响应中断而进入该中断处理程序时是否要将通用寄存器内容保存到主存中去? 需保存几个寄存器？

【答案】（1）要将通用寄存器内容保存到主存中去。

（2）中断服务程序中要使用的通用寄存器原内容保存到存储器中，中断服务程序要动用哪个寄存器，就保存哪个，所以需要保存2个。

2． 什么是内存? 什么是外存? 什么是CTU? 什么是适配器? 简述其功能。

【答案】（1）内存是指计算机内部的半导体存储器；半导体存储器的存储容量有限，因此计算机中又配备了存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器，称为外存储器，简称外存。内存和外存共同用来保存二进制数据。

（2）把运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称CPU 。它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。

（3）适配器是指连接主机与外设的一个中间电路，也称作接口，其作用相当于一个转换器，它可以保证外围设备用计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息。

3． 总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段? 若采用同步定时协议，请画出读数据的同步时序图。

【答案】总线的一次信息传送过程，大致分为五个阶段：请求总线、总线仲裁、寻址（目的地址）、信息传送、 状态返回（或错误报告）。读数据同步时序图如图所示：

图 读数据同步时序图

4． 现代计算机系统如何进行多级划分? 这种分级观点对计算机设计会产生什么影响？

【答案】（1）现代计算机系统可分为五个层次

① 第一级是微程序设计级或逻辑电路级，是一个实在的硬件级，由硬件直接执行；②

② 第二级是一般机器级，称为机器语言级，也是硬件级，它由微程序解释机器指令系统； ③ 第三级是操作系统级，它由操作系统程序实现；

④第四级是汇编语言级，由汇编程序支持和执行，它给程序人员提供一种符号形式语言，以减少程序编写的复杂性；

⑤第五级是高级语言级，它是面向用户的，为方便用户编写应用程序而设置的。

（2）对计算机设计产生的影响

①用这种用一系列的级来组成计算机的概念和技术，对了解计算机如何组成提供了一种好的结构和体制；

②而且用这种分级的观点来设计计算机，对保证产生一个良好的系统结构也是很有帮助的。

5． 为什么软件能够转化为硬件，硬件能够转化为软件? 实现这种转化的媒介是什么？

【答案】软件能够转化为硬件，硬件能够转化为软件原因如下：

（1）容量大、价格低、体积小、可改写的只读存储器提供了软件固化的良好物质基础。现在已经可以把许多复杂的、常用的程序制作成固件。就它的功能来说，固件是软件，但从形态来说，固件又是硬件。

（2）目前在一片硅单晶芯片上制作复杂的逻辑电路已经是实际可行的，这又为扩大指令的功能提供了相应的物质基础。因此，本来通过软件手段来实现的某种功能，现在可以通过硬件来直接解释执行。传统的软件部分，今后完全有可能“固化”甚至“硬化”。

（3）任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。

实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。

二、分析题

6． 比较同步定时与异步定时的优缺点。

【答案】同步定时协议采用公共时钟，具有较高的传输频率。但由于同步总线必须按最慢的模块来设计公共时钟，当各功能模块存取时间相差很大时，会大大损失总线效率。

异步定时的优点是总线周期长度可变，不把响应时间强加到功能模块上，因而允许快速和慢速的功能模块都能连接到同一总线上。但缺点是：总线复杂，成本较高。

7． 某光栅扫描显示器的分辨率为，颜色为真彩色，帧频为75Hz （逐行扫描）（24位）显示存储器为双端口存储器。回归和消隐时间忽略不计。

（1）每一像素允许的读出时间是多少？

（2）刷新带宽是多少？

（3）显示总带宽是多少？

【答案】（1）每一像素允许的读出时间为

（2）刷新带宽一分辨率×颜色深度×帧频

（3）显示总带宽=

刷新带宽

8． 假设一条指令的指令周期分为取指令、指令译码、执行指令三个子过程段，且这三个子过程延迟时间相等，即每个子过程延迟时间都为T 。假设某程序共同n=10000条指令，请写出如下两种情况下CPU 执行该程序所需的时间，画出时空图。

（1）指令顺序执行方式；

（2）指令流水执行方式。

【答案】（1）指令顺序执行方式如图1所示。

图1指令顺序执行方式

执行n 条指令的总时间为

：

线中同时有3 条指令在执行，故 其中2T 是填满流水线的时间。

（2）指令流水执行方式如图2所示。执行n 条指令的总时间为：2T 时间延迟后，CPU 流水

图2指令流水执行方式

9． 如图是一个二维中断系统，请问：

①在中断情况下，CPU 和设备的优先级如何考虑？请按降序排列各设备的中断优先级。 ②若CPU 现执行设备B 的中断服务程序，IM2, IM1，IMO 的状态是什么？如果CPU 执行设备D 的中断服务程序，IM2，IM1，IMO 的状态又是什么？

③每一级的IM 能否对某个优先级的个别设备单独进行屏蔽？如果不能，采取什么方法可达到目的？

④若设备C 一提出中断请求，CPU 立即进行响应，如何调整才能满足此要求？