2018年北京物资学院物联网工程与技术911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、分析题
1． 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
图 或服务器中采用。
2． 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？
图
【答案】①在中断情况下，CPU 的优先级最低。各设备优先次序是：A-B-C-D~E-F-G-H-I。 ②执行设备B 的中断服务程序时IM2、IM1、IM0=111; 执行设备D 的中断服务程序时
IM2、IM1、IM0=011。
③每一级的IM 标志不能对某优先级的个别设备进行单独屏蔽。可将接口中的EI （中断允许>标志清“0”，它禁止设备发出中断请求。
④要使C 的中断请求及时得到响应，可将C 从第二级提出，单独放在第三级上，使第二级的优先级最高，即令IM3=0即可。
3． 某磁盘里，平均找道时间为20ms , 平均旋转等待时间为7ms , 数据传输率为
写回磁盘机，每个文件平均需要2ms 的额外处理时间。问：
（1）检查并更新所有文件需要占用多少时间？
（2）若磁盘机的旋转速度和数据传输率都提高一倍，检查并更新全部文件的时间是多少？
【答案】（1）每次磁盘读写的时间=找道时间+等待时间+数据传输时间，故总的文件更新时间为
磁盘机上存放着500个文件，每个文件的平均长度为1MB 。现需将所有文件逐一读出并检查更新，然后
（2）若磁盘机的旋转速度提高一倍，则平均旋转等待时间缩短为3.5ms ; 若磁盘机的数据传输率都提高一倍，则变为故总的文件更新时间为
4． 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。
5． 全加器可由异或门及进位逻辑电路组成，根据
这种说法对不对? 为什么？
表 全加器真值表
可以设计利用原变量或反变量进行运算的加法器。进而可以推测，对已设计好的加法器，用原变量运算和反变量运算都是一样的。
【答案】对已设计好的加法器，用原变量运算和反变量运算都能得到正确的结果。换句话说，用原变量设计好的加法器，如果将所有的输入变量和输出变量均变反，那么该加法器就能适用于反变量的运算。因为该加法器把逻辑输入信号都反相所产生的功能仍然在这个集合之中，这可以用真值表来说明：
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