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一、简答题

1． 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。

2． 比较通道、中断三种基本方式的异同点。

的工作效率； 【答案】（1）通道方式是通过执行通道指令来实现输入/输出的，可以实现对外设的统一管理和外设与内存的数 据传送，大大提高了

（2）的，数据传送

速度很快，且传送速率仅受内存访问时间的限制，但它需要更多的硬件，适用于内存和高速外设之间大批数据交 换的场合； 中断方式是通过

件结构稍微复杂。

在响应中断时，转入中断服务程序，执行输入/输出指令来完成输入/输出的时间开销，但是硬的，一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，节省了方式是由控制器在获得总线控制权后，直接在内存与外设之间实现数据传送

二、分析题

3． 已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为

用断定方式，如下图所示。

（1）微指令中的三个字段分别应为多少位？

（2）画出围绕这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。

【答案】（1）假设判别测试字段中每一位作为一个判别标志，那么由于有4个转移条件，故该字段为4位。下地址字段为9位，因为控存容量为512单元。微命令字段则是（48-4-9） =35

第 2 页，共 41 页 （位）。微程序可在整个控制存储器中实现转移，可控制微程序转移的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采

位。

（2）对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图如图所示。其中微地址寄存器对应下地址字，P 字段即为判别测试字段，控制字段即为微命字段，后两部分组成微指令寄存器。地址转移

, 逻辑的输入是指令寄存器的OP 码、各种状态条件以及判别测试字段所给的判别标志（某一位为1）

其输出修改微地址寄存器的适当位数，从而实现微程序的分支转移。就是说，此处微指令的后继地址采用断定方式。

图

4． 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更为复杂的数据传送。双总线的优 点是以増加通道这一设备为代价的，通道实际上是一台具有特殊功能的处理器，所以双总线通常在大型计算机

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图 或服务器中采用。

三、综合应用题

5． 今有4级流水线，分别完成取指、指令译码并取数、运算、送结果四步操作。今假设完成各步操作的时间依次为

（1）流水线的操作周期应设计为多少？

（2）若相邻两条指令发生数据相关，硬件上不采取措施，那么第2条指令要推迟多少时间进行？

（3）如果在硬件设计上加以改进，至少需推迟多少时间？

【答案】（1）流水线的操作周期应按各步操作的最大时间来考虑，

即流水线时钟周期

（2）遇到数据相关时，将相关指令延迟到所需操作数被写回到寄存器后再执行的方式，因此第2条指令的 执行至少需要延迟2个时钟周期，即

（3）如果设置专用通路技术，就可使流水线不发生停顿。

6． 假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的。 已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。

【答案】平均每条指令由4条微指令组成，其中一条为公用的，则该机器共有

条微指令。微指令长度32位，所以控制存储器容量约为位。

7． 一种单地址指令格式如下所示，其中I 为间接特征，X 为寻址模式，D 为形式地址。I ，X ，D 组成该指令的操作数有效地址E 。设R 为变址寄存器，R1为基址寄存器，PC 为程序计数器，请在下表中第一列位置填入 适当的寻址方式名称。

请问：

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