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一、简答题

1． 指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？

【答案】（1）取指周期中从内存读出的信息流是指令流，它流向控制器；

（1）执行器周期中从内存读出的信息流是数据流，它流向运算器。

2． 比较总线和标准的性能特点。

总线是当前使用的总线，是一个高带宽且与处理器无关的标准总线，又是【答案】（1

）

重要的层次总线。它采用同步定时协议和集中式仲裁策略，并具有自动配置能力，适合于低成本的小系统，因此在微型机系统中得到 了广泛的应用。

（2）正在发展的标准，追求高端服务器市场的最新规范，是一种基于开关的体

总线，数系结构，可连接多达64000个服务器、存储系统、网络设备，能替代当前服务器中的

据传输率达30GB/S，因此适合于高成本的较大规模计算机系统。

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． 比较数字计算机和模拟计算机的特点。

【答案】（1）模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的，用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式；

（2）数字计算机是在算盘的基础上发展起来的，采用数字表示数量的大小，其主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算，用数字0和1表示数据，采用数字计数的计算方式，程序控制

的控制方式；

（3）与模拟计算机相比，数字计算机的精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。

5． 何谓分布式仲裁? 画出逻辑结构示意图进行说明。

【答案】分布式仲裁不需要集中的总线仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。当它们有 总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行 比较。如果仲裁总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤消它的仲裁号。最后，获胜者的仲裁号保留在仲 裁总线上。显然，分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础。逻辑结构如图所示：

图 分布式仲裁的逻辑结构示意图

二、分析题

6． 如果组成寄存器的D 触发器要求节拍电位M 和节拍脉冲

用？为什么？

采用高电平符合，试说明在图的节拍电位M 和节拍脉冲的时间配合方案中，哪个方案最好？哪个方案欠佳？哪个方案不能使

图

，欠佳的方案是（c ），不能使用的方案是（a ）和（b ）【答案】最好的方案是（d ）。这是因为

寄存器工作采用电位一脉冲相配合的体制，要使数据可靠地打入到寄存器，电位信号必须先稳定地建立，然后时钟打入信号到来时将数据打入寄存器。据此原因，方案（a ）和（b ）是不能使用的。方案（c ）和（d ）中之所以（c ）欠好，是因 为一个节拍电位的前半部时间多用来进行运算器的运算，考虑到加法器的进位延迟以及传输通路中的门的延迟，所以电位信号M 的建立需要一定的时间，过早地发出打入信号（即节拍脉冲，有可能使寄存器没有装入真正需要的数据。 ）

7． 说明外围设备的I/O控制方式分类及其特点。

【答案】（1）程序查询方式：CPU 的操作和外围设备的操作能够同步，且硬件结构比较简单。输入和输出控制 和传输完全由CPU 处理，降低了 CPU 的效率。

（2）程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，CPU 不需要对外设进行状态查询，节省了 CPU 的时间开销，但硬件结构稍复杂一些。

（3）直接内存访问（DMA ）方式：数据传送不需要CPU 的中转而在内存和外设间直接传送，数据传送速度很高，传送速率仅受到内存访问时间的限制。需要更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批数据交换的场合。

（4）通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，完全将CPU 从I/O控制工作中解放处理，大大提高了 CPU 的工作效率。

（5）外围处理机方式：是通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结构更接近一般处理机。

8． 图（a ）是有四个部件（控制器）共享总线的、分布式同步SBI 总线定时示意图，每个控制器对应一根数据传送请求线TR ，其优先权次序是

完成一个数据传送。

最高，最低；这四条线又都接到各个控制器，每个控制器内部有一个自己是否可用总线的判别电路。公共时钟信号的周期为T , 每个周期可

图

（1）叙述某个控制器要求使用SBI 总线进行数据传送的实现过程。