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核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 数字计算机如何分类? 分类的依据是什么？
【答案】数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，分类依据是计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性。
2． 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。
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。
第 2 页，共 47 页 接口，如何挂在总线上都作了具体插件、存储器插件以及
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。
4． 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。
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． 某16位机器所使用的指令格式和寻址方式如下所示，该机有两个20位基值寄存器，四个16位变址寄存器，十六个16位通用寄存器。指令汇编格式中的s （源）、D （目标）都是通用寄存器，M 是主存中的一个单元。
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问：（1）处理机完成哪一种操作花的时间最短？
（2）处理机完成哪一种操作花的时间最长？
（3）第②种指令的执行时间有时会等于第③种指令的执行时间吗？
（4）假设第①、②、③种指令的操作码是：
下列情况下每个十六进制指令字分别代表什么操作？
上述指令中有没有编码不对的？如果有，应如何改正才能使其成为处理机能执行的合法指令？
【答案】（1）第①种。因为是RR 型指令，不需要访问存储器。
（2）第②种。因为是RS 型指令，需要访问存储器，同时要通过变址运算或基值运算变换求得有效地址，也需要时间。
（3）小可能。因为第③种指令虽访问存储器。但小需要进行地址变换运算，所以节省了求有效地址运算的时间开销。
（4）
（a ）代表LDA 指令，正确。把（13CD2） H 的内容取至第15号通用寄存器。
（b ）代表MOV 指令，正确。把6号通用寄存器的内容传送至5号通用寄存器。
（c ）错，改正为（28D6） H ，代表MOV 指令。
（d ）错，改正为（28C2） H ，代表MOV 指令。
7． 比较同步定时与异步定时的优缺点。
【答案】同步定时协议采用公共时钟，具有较高的传输频率。但由于同步总线必须按最慢的模块来设计公共时钟，当各功能模块存取时间相差很大时，会大大损失总线效率。
异步定时的优点是总线周期长度可变，不把响应时间强加到功能模块上，因而允许快速和慢速的功能模块都能连接到同一总线上。但缺点是：总线复杂，成本较高。
8． CTU 结构如图所示，其中有一个累加寄存器AC 、一个状态条件寄存器和其他四个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。
（1）标明图中四个寄存器的名称。
（2）简述指令从主存取到控制器的数据通路。
（3）简述数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。
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