2017年华中师范大学信息管理学院408计算机学科专业基础综合[专硕]之计算机组成原理考研导师圈点必考题汇编
● 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． 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。
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。
3． —磁带机有9道磁道，带长700m , 带速2m/ s，每个数据块1KB , 块间间隔14mm 。若数据传输率为试求：
（1）记录位密度。
（2）若带首尾各空2m ，求此带最大有效存储容量。
【答案】（1）由于数据传输率
（2）传送一个数据块所需时间为
一个数据块占用长度为
每块间隙数据块总数为
故磁带存储器有效存储容量为
4． 回答下列问题：
①某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz , 求总线带宽是多少？
②如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz , 求总线带宽是多少？ ③分析哪些因素影响带宽？
【答案】①设总线带宽用
用D 表示，根据定义可得：
②因为64位=8B, 所以
③总线带宽是总线能提供的数据传送速率，通常用每秒钟传送信息的字节数（或位数）来表示。
影响总线带宽的主要因素有：总线宽度、传送距离、总线发送和接收电路工作频率限制以及数据传送形式。
5． 说明外围设备的I/O控制方式分类及其特点。
【答案】（1）程序查询方式：CPU 的操作和外围设备的操作能够同步，且硬件结构比较简单。输入和输出控制 和传输完全由CPU 处理，降低了 CPU 的效率。
（2）程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，CPU 不需要对外设进行状态查询，节省了 CPU 的时间开销，但硬件结构稍复杂一些。
（3）直接内存访问（DMA ）方式：数据传送不需要CPU 的中转而在内存和外设间直接传送，数据传送速度很高，传送速率仅受到内存访问时间的限制。需要更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批数据交换的场合。
（4）通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，完全将CPU 从I/O控制工作中解放处理，大大提高了 CPU 的工作效率。
其中D 为记录位密度，vS 线速度，故
表示，总线时钟周期用表示，一个总线周期传送的数据量