2018年上海交通大学408计算机学科专业基础综合[专业硕士]之计算机组成原理考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 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。
2． 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。
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． 说明软件发展的演变过程。
【答案】软件的发展演变主要有以下几个过程：
（1）在早期的计算机中，人们是直接用机器语言即机器指令代码来编写程序的，这种方式编写的程序称为手编程序；
（2）后来，为了编写程序方便和提高机器的使用效率，人们使用一些约定的文字、符号和数字按规定的格式来表示各种不同的指令，然后再用这些特殊符号表示的指令来编写程序，这就是汇编程序；
（3）为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机，人们又创造了各种接近于数学语言的算法语言；
（4）随着计算机技术的日益发展，原始的操作方式越来越不适应，特别是用户直接使用大型机器并独占机器，无论是对机器的效率来说还是对方便用户来说都不适宜，于是人们又创造出操作系统；
（5）随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展，要求大量处理某些数据，建立和检索大量的表格。这些数据和表格按一定的规律组织起来，使得处理更方便，检索更迅速，用户使用更方便，于是出现了数据库，数据库和数据库管理软件组成了数据库管理系统。
5． 码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理? 为什么？
【答案】不合理。
指令最好是半字长或单字长，设计16位比较合适。一个字符的
单元字长为32
位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，所用的时间较长，不过，一条指令至 少占一个单元，若指令字长12位，一条指令只占了一个单元（32位）的12位，剩佘的22位就浪费了，这样看 来不合理，因为通常单字长指令很多，累计的浪费就很大。 是7位，如果设计主存
二、分析题
6． 某I/O系统有四个设备：磁盘（传输速率为500000位/秒）、磁带（200000位/秒）、
图
打印机（2000位/秒）、CRT （1000位/秒），试用中断方式、DMA 方式组织此I/O系统。画出包括CPU 部分总线控制器在内的1/ 0方式示意图，并略作文字说明。
【答案】示意图如图1所示。根据设备传输速率不同，磁盘、磁带采用DMA 方式，打印机、CRT 采用中断方式，因而使用了独立请求与链式询问相结合的二维总线控制方式。DMA 请求的优先权高于中断请求线。每一对请求线与响应线又是一对链式查询电路。
图1
7． 单机系统中采用的总线结构有三种基本类型。请分析这三种总线结构的特点。
【答案】根据连接方式的不同，单机系统中采用的总线结构有以下三种基本类型：
①单总线结构。它是用一组总线连接整个计算机系统的各大功能部件，各大部件之间的所有的信息传送都通过这组总线。其结构如图（a ）所示。单总线的优点是允许1/ （设备之间或I/O设备与内存之间直接交换信息，只需CPU 分配总线使用权，不需要CPU 干预信息的交换。所以总线资源是由各大功能部件分时共享的。单总线的缺点是由于全部系统部件都连接在一组总线上，所以总线的负载很重，可能使其吞吐量达到饱和甚至不能胜任的程度。
②三总线结构。即在计算机系统各部件之间采用三条各自独立的总线来构成信息通路。这三条总线是：主存总线，输入/输出（I/O）总线和直接内存访问（DMA ）总线，如图（b ）所示。主
I/O总线供CPU 和各类外设之间通讯用；存总线用于CTU 和主存之间传送地址、数据和控制信息；
DMA 总线使主存和高速外设之间直接传送数据。一般来说，在三总线系统中，任一时刻只使用一种总线。
③双总线结构。它有两条总线，一条是系统总线，用于CPU 、主存和通道之间进行数据传送；另一条是I/0总线，用于多个外围设备与通道之间进行数据传送。其结构如图（c ）所示。双总线结构中，通道是计算机系统中的一个独立部件，使CPU 的效率大为提高，并可以实现形式多样而