2018年上海大学计算机工程与科学学院408计算机学科专业基础综合之计算机组成原理考研核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 计算机的系统软件包括哪几类? 说明它们的用途。
【答案】系统软件用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能及用途。它包括以下四类：
（1）各种服务性程序，如诊断程序、排错程序、练习程序等；
（2）语言程序，如汇编程序、编译程序、解释程序等，用于把源程序翻译或解释成目的程序；
（3）操作系统，用来管理计算机资源（如处理器、内存、外部设备和各种编译、应用程序）和自动调度用
户的作业程序，而使多个用户能有效地共用一套计算机系统；
（4）数据库管理系统（DBMS ），实现有组织地、动态地存储大量相关数据，方便多用户访问计算机软、硬件资源。
2． 冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是什么? 它包括哪些主要组成部分？
【答案】冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是存储程序并按地址顺序执行，它由运算器，控制器，存储器，适配器及I/O设备组成。
3． 说明总线结构对计算机系统性能的影响。
【答案】总线结构对计算机系统的性能影响有以下四点：
（1）简化了硬件的设计。从硬件的角度看，面向总线是由总线接口代替了专门的
由总线规范给出了传输线或信号的规定，并对存储器、设备和
的规定，所以，面向总线的微型计算机设计只要按照这些规定制作插件等，将它们连入总线即可工作，而不必考虑总线的详细操作。
（2）简化了系统结构。整个系统结构清晰，连线少，底板连线可以印刷化。
（3）系统扩充性好。一是规模扩充，二是功能扩充。规模扩充仅仅需要多插一些同类型的插件；功能扩充 仅仅需要按总线标准设计一些新插件，插件插入机器的位置往往没有严格的限制。这就使系统扩充既简单又快速可靠，而且也便于查错。
（4）系统更新性能好。存储器、接口等都是按总线规约挂到总线上的，故只要总线设计恰当，可以随时随着处理器芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件，对系统进行更新，且这种更新只需更新需要更新 的插件，其他插件和底板连线一般不需更改。
接口，如何挂在总线上都作了具体插件、存储器插件以及
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． 段式虚拟存储器对程序员是否透明？请说明原因。
【答案】虚拟管理是由软件（操作系统）和硬件共同完成，由于软件的介入，虚存对实现存储管理系统程序不透 明。而段是按照程序的自然分界划分的长度可以动态改变的区域。通常，程序员把子程序、操作数和常数等不同 类型的数据划分到不同的段中，并且每个程序可以有多个相同类型的段。由于分段是由程序员完成的，所以段式 虚拟存储器对程序员而言不是透明的，但虚存到实存的地址映射是由系统软件辅助完成的，故对应用程序而言， 段是虚拟存储器是“半透明”的。
二、分析题
6． 何谓DMA 方式？ DMA 控制器可采用哪几种方式与CPU 分时使用内存？
【答案】直接内存访问（DMA ）方式是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式。DMA 控
制器从CPU 完全 接管对总线的控制。数据交换不经过CPU ，而直接在内存和1 / 0没备之间进行。
DMA 控制器采用以下三种方式：
（1）停止CPU 访问内存
DMA 控制器获得总线控制当外设要求传送一批数据时，由DMA 控制器发一个信号给CPU 。
权后，开始进行数据传送。一批数据传送完毕后，DMA 控制器通知CPU 可以使用内存，并把总线控制权交还给CPU 。
（2）周期挪用
CPU 按程序要求访问内存：当I/O设备没有DMA 请求时，一旦1/0设备有DMA 请求，则I/O
设备挪用一个或几个周期。
（3）DMA 与CPU 交替访内
一个CPU 周期可分为2个周期，一个专供DMA 控制器访内，另一个专供CPU 访内。不需
要总线使用权的申请、建立和归还过程。
7． 如图1所示的系统是A 、B 、C 三个设备组成的单级中断结构，它要求CPU 在执行完当前指令时转向对中断请求进行服务。现假设：
图1
为查询链中每个设备的延迟时间；
分别为设备A 、B 、C 的服务程序所需的执行时间；
场所需时间主存的工作周期TM 。试问：
①分析CPU 处理设备A 、B 、C 的服务程序所需的执行时间。
注意：“中断允许”机构在确认一个新中断之前，先要让即将被中断的程序的一条指令执行完毕。
②就这个中断请求环境来说，系统在什么情况下达到中断饱和？也就是说，在确保请求服务的三个设备都不会丢失信息的条件下，允许出现中断的极限频率有多高？
③如果将系统改为多级中断系统，极限频率如何变化
【答案】①中断处理过程和各时间段如图2所示。假定三个设备同时发出中断请求，那么依次分别处理设备C 、B 、A 时间如下：
为保存现场和恢复现