【命題要點(diǎn)】計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示及運(yùn)算：計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示、機(jī)器數(shù)運(yùn)算。計(jì)算機(jī)組成：計(jì)算機(jī)部件（運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備）、處理器的性能。存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)介質(zhì)（半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器）、主存（類型、容量和性能）、 主存配置（交叉存取、多級(jí)主存）、輔存（容量和性能〕、存儲(chǔ)系統(tǒng)（虛擬存儲(chǔ)器、高速 緩沖存儲(chǔ)器）。輸入輸出結(jié)構(gòu)和設(shè)備：I/O接口控制方式（中斷、DMA、通道），常用接口（SCSI、RS232、USB、IEEE1394、紅外線接口），輸入輸出設(shè)備類型和特征。指令系統(tǒng)：指令的分類、操作碼、尋址方式、CISC、RISC。提示：本章在最近幾次考試中一般占4題左右，重點(diǎn)考查指令流水線、高速緩沖存儲(chǔ)器Cache、CPU 的組成等內(nèi)容。系統(tǒng)可靠性在最近4次考試中沒有出現(xiàn)。校驗(yàn)碼是“數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)” 一章中的重點(diǎn)內(nèi)容，本章只作簡單的介紹。【考點(diǎn)1】計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示及運(yùn)算一、機(jī)器數(shù)和碼制各種數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示形式稱為機(jī)器數(shù)，其特點(diǎn)是采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)制，數(shù)的符號(hào)用0、1表示，小數(shù)點(diǎn)則隱含表示而不占位置。真值是機(jī)器數(shù)所代表的實(shí)際數(shù)值。機(jī)器數(shù)有無符號(hào)數(shù)和帶符號(hào)數(shù)兩種。無符號(hào)數(shù)表示正數(shù)，沒有符號(hào)位。對(duì)無符號(hào)數(shù)，若約定小數(shù)點(diǎn)的位置在機(jī)器數(shù)的最低位之后，則是純整數(shù)；若約定小數(shù)點(diǎn)位置在最高位之前，則是純小數(shù)。 帶符號(hào)數(shù)的最高位是符號(hào)位，其余位表示數(shù)值，同樣，若約定小數(shù)點(diǎn)的位置在機(jī)器數(shù)的最低位之后，則是純整數(shù)；若約定小數(shù)點(diǎn)位置在最高數(shù)值位之前（符號(hào)位之后），則是純小數(shù)。為方便運(yùn)算，帶符號(hào)的機(jī)器數(shù)可采用原碼、反碼和補(bǔ)碼等不同的編碼方法，這些編碼方法稱為碼制。1.原碼表示法數(shù)值X的原碼記為[X]原 ，最高位為符號(hào)位,表示該數(shù)的符號(hào)，“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)，而數(shù)值部分仍保留著其真值的特征。2.反碼表示法反碼的符號(hào)的表示法與原碼相同。正數(shù)的反碼與正數(shù)的原碼形式相同；負(fù)數(shù)的反碼符號(hào)位仍為1，數(shù)值部分通過將負(fù)數(shù)原碼的數(shù)值部分各位取反（0變1，1變0）得到。3.補(bǔ)碼表示法正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同。負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是反碼末位+1 (丟棄最高位向上的進(jìn)位），它是最適合進(jìn)行數(shù)字加減運(yùn)算的數(shù)字編碼。二、定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)1.定點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù)是小數(shù)點(diǎn)的位置固定不變的數(shù)。通常采用兩種簡單的約定：將小數(shù)點(diǎn)的位置固定在數(shù)據(jù)的最高位之前，或者固定在最低位之后。前者為定點(diǎn)小數(shù)，后者為定點(diǎn)整數(shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)小于定點(diǎn)數(shù)能表示的最小值時(shí)，計(jì)算機(jī)將它們作0處理,稱為“下溢”；太于定點(diǎn)數(shù)能表示的最大值時(shí)，稱為 “上溢”，統(tǒng)稱為“溢出”。2.浮點(diǎn)數(shù)一個(gè)機(jī)器浮點(diǎn)數(shù)由階碼和尾數(shù)及其符號(hào)位組成，如圖1-1所示。 其中：尾數(shù)決定精度，階碼決定表示范圍，最適合表示浮點(diǎn)數(shù)階碼的數(shù)字編碼是移碼。為了在尾數(shù)中表示最多的有效數(shù)據(jù)位，以及數(shù)據(jù)表示的唯一性，將尾數(shù)的絕對(duì)值限制在區(qū)間[0.5,1]，當(dāng)尾數(shù)（M)用補(bǔ)碼表示時(shí)，有兩種形式:M≥0,尾數(shù)規(guī)格化的形式：M=0.1X…X 。M<0，尾數(shù)規(guī)格化的形式：M=1.0X…X。例如，數(shù)110.011(B)=+0.110011╳2+11 (規(guī)格化尾數(shù))=011001IX 2011 (機(jī)器數(shù)格式)表示為：0110110011三、機(jī)器數(shù)的運(yùn)算1.機(jī)器數(shù)的加減運(yùn)算在計(jì)算機(jī)中，通常只設(shè)置加法器，減法運(yùn)算要轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)。機(jī)器數(shù)的加、減法運(yùn)算一般用補(bǔ)碼來實(shí)現(xiàn)，其運(yùn)算方法如下： [X±Y]補(bǔ)→[X] 補(bǔ)+[±Y] 補(bǔ)2.機(jī)器數(shù)的乘除運(yùn)算在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)乘除運(yùn)算，主要有3種方法：(1)純軟件方案，乘除運(yùn)算通過程序來完成。該方法速度很慢。(2)通過增加少量的實(shí)現(xiàn)左右移位的邏輯電路來實(shí)現(xiàn)。(3)通過專用的硬件陣列乘法器（或除法器）來實(shí)現(xiàn)。3．浮點(diǎn)運(yùn)算(1)浮點(diǎn)加減運(yùn)算完成浮點(diǎn)數(shù)加減法有5個(gè)基本步驟：對(duì)階、尾數(shù)加減、規(guī)格化、舍入和檢查溢出。(2)浮點(diǎn)乘除運(yùn)算浮點(diǎn)數(shù)相乘：其積的階碼等于兩乘數(shù)的階碼之和，尾數(shù)等于兩乘數(shù)的尾數(shù)之積，數(shù)符由兩乘數(shù)的數(shù)符按邏輯異或求出。浮點(diǎn)數(shù)相除：其商的階碼等于被除數(shù)的階碼減去除數(shù)的階碼，尾數(shù)等于被除數(shù)的厚數(shù)除以除數(shù)的尾數(shù),數(shù)符由兩除數(shù)的數(shù)符按邏輯異或求出。四、校驗(yàn)碼通常使用校驗(yàn)碼的方法來檢測傳送的數(shù)據(jù)是否出錯(cuò)。基本思想是把數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)的編碼分為兩類:合法編碼和錯(cuò)誤編碼。合法編碼用于傳送數(shù)據(jù)，錯(cuò)誤編碼是不允許在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的編碼。校驗(yàn)碼中有一個(gè)重要概念是碼距。所謂碼距，是指一個(gè)編碼系統(tǒng)中任意兩個(gè)合法編碼之間至少有多少個(gè)二進(jìn)制位不同。1.奇偶校驗(yàn)碼奇偶檢驗(yàn)通過在編碼中增加一位來使編碼中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)（奇校驗(yàn)）或者為偶數(shù)（偶校驗(yàn)）,從而使碼距變?yōu)?。對(duì)于奇（偶）校驗(yàn)碼，能檢查出代碼信息中奇（偶）數(shù)位出錯(cuò)的情況，而錯(cuò)在哪些位卻不能檢查出來。也就是說它只能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，但不能校正錯(cuò)誤。奇偶校驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)大約50%的突發(fā)錯(cuò)誤。若有奇數(shù)個(gè)比特位改變了，奇偶校驗(yàn)就能夠檢測出該錯(cuò)誤;若有偶數(shù)個(gè)比特位改變了，奇偶校驗(yàn)就不能夠檢測出該錯(cuò)誤。對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來說，50%的準(zhǔn)確率是不夠的。2.海明碼海明碼是利用奇偶性來檢錯(cuò)和校驗(yàn)的方法。其構(gòu)成方法是：在數(shù)據(jù)位之間插入k個(gè)校驗(yàn)位,通過擴(kuò)大碼距來實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。3.循環(huán)冗余校驗(yàn)碼循環(huán)冗余校驗(yàn)碼化見(CRC)由兩部分組成，左邊為信息碼（數(shù)據(jù)），右邊為校驗(yàn)碼。若CRC碼的字長為n,信息碼占k位，則校驗(yàn)碼就占n-k位。校驗(yàn)碼是由信息碼產(chǎn)生的，校驗(yàn)位越長，校驗(yàn)?zāi)芰驮綇?qiáng)。在求CRC編碼時(shí)，采用的是模2運(yùn)算。【試題1-1】 2013年5月真題5-6地址編號(hào)從80000H到BFFFFH且按字節(jié)編址的內(nèi)存容量為（5）KB，若用16K X4bit的存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成該內(nèi)存，共需多少(6)片。(5)A.128 B.256 C.512 D.1024(6)A.8 B.16 C.32 D.64解 析：地址編號(hào)從80000H到BFFFFH且按字節(jié)編址的內(nèi)存容量是3FFFFH,即為262144B=256KB。若用16X4bit的存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成該內(nèi)存，共需多少256/8=32片。【答案：(5) B (6) C】【試題1-2】 2013年11月真題3若計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采用的是雙符號(hào)位(00表示正號(hào)、11表示負(fù)號(hào)），兩個(gè)符號(hào)相同的數(shù)相加時(shí)，如果運(yùn)算結(jié)果的兩個(gè)符號(hào)位經(jīng) (3) 運(yùn)算得1，則可斷定這兩個(gè)數(shù)相加的結(jié)果產(chǎn)生了溢出。A.邏輯與 B.邏輯或C.邏輯同或 D.邏輯異或解析：計(jì)算機(jī)運(yùn)算溢出檢測機(jī)制，采用雙符號(hào)位，00表示正號(hào)，11表示負(fù)號(hào)如果進(jìn)位將會(huì)導(dǎo)致符號(hào)位不一致，從而檢測出溢出。結(jié)果的符號(hào)位為01時(shí)，稱為上溢；為10時(shí)，稱為下溢。如果運(yùn)算結(jié)果的兩個(gè)符號(hào)位經(jīng)邏輯異或運(yùn)算得1，則可斷定這兩個(gè)數(shù)相加的結(jié)果產(chǎn)生了溢出。【答案：（3）D】【試題1-3】 2012年11月真題3以下關(guān)于數(shù)的定點(diǎn)表示或浮點(diǎn)表示的敘述中，不正確的是（3）。A.定點(diǎn)表示法表示的數(shù)（稱為定點(diǎn)數(shù)）常分為定點(diǎn)整數(shù)和定點(diǎn)小數(shù)兩種.B.定點(diǎn)表示法中,小數(shù)點(diǎn)需要占用一個(gè)存儲(chǔ)位 .C.浮點(diǎn)表示法用階碼和尾數(shù)來表示數(shù)，稱為浮點(diǎn)數(shù) .D.在總位數(shù)相同的情況下，浮點(diǎn)表示法可以表示更大的數(shù)解 析：實(shí)際處理的數(shù)既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分，根據(jù)小數(shù)點(diǎn)位置是否固定，分為兩種表示格式：定點(diǎn)格式和浮點(diǎn)格式。計(jì)算機(jī)中的小數(shù)點(diǎn)是虛的，所以不占用存儲(chǔ)空間。【答案：(3)B】【試題1-4】 2010年5月真題5若某整數(shù)的16位補(bǔ)碼為FFFFH(H表示十六進(jìn)制),則該數(shù)的十進(jìn)制值為(5)。A.0 B.-1 C 216-1 D. -216-1解析：負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼：符號(hào)位為1，其余位為該數(shù)絕對(duì)值的原碼按位取反，然后整個(gè)數(shù)加1。-1的原碼1000000000000001，-1的反碼為1111111111111110，因此-1的補(bǔ)碼為 1111111111111111=FFFF。【答案：(5)B】【試題1-5】 2010年11月真題2若計(jì)算機(jī)采用8位整數(shù)補(bǔ)碼表示數(shù)據(jù)，則 (2) 運(yùn)算將產(chǎn)生溢出。A.-127+1 B.-127-1 C.127+1 D.127-1解析：8位整數(shù)補(bǔ)碼的表示范圍為-128～+127。[-128]補(bǔ)=10000000，［127］補(bǔ)=01111111。對(duì)于選項(xiàng)C中, 很明顯127+1=128超過了8位整數(shù)的表示范圍。我們也可以通過計(jì)算來證明： 兩個(gè)正數(shù)相加的結(jié)果是-128，產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因就是溢出。【答案：（2）C】【考點(diǎn)1.2】計(jì)算機(jī)組成和中央處理器一、計(jì)算機(jī)組成計(jì)算機(jī)主要由中央處理器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出設(shè)備組成，如圖1-2所示。 圖1-2計(jì)算機(jī)組成二、中央處理器中央處理器，即CPU，是運(yùn)算器和控制器的合稱。1.CPU的功能（1）程序控制：通過執(zhí)行指令來控制程序的執(zhí)行順序。（2）操作控制：一條指令功能的實(shí)現(xiàn)需要若干操作信號(hào)來完成，CPU產(chǎn)生每條指令的操作信號(hào)并將其送往不同的部件，控制相應(yīng)部件的操作。（3）時(shí)序控制：CPU通過時(shí)序電路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)定時(shí)，以控制各種操作按指定時(shí)序進(jìn)行。（4）數(shù)據(jù)處理：完成對(duì)數(shù)據(jù)的加工處理。2.CPU的組成微處理器是計(jì)算機(jī)的核心部件，包括運(yùn)算器、控制器、寄存器組3大部分，一般被集成在一個(gè)大規(guī)模集成芯片上，具有計(jì)算、控制、數(shù)據(jù)傳送、指令譯碼及執(zhí)行等重要功能，它直接決定了計(jì)算機(jī)的主要性能。各主要功能部件介紹如下。（1）運(yùn)算器運(yùn)算器主要完成算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和移位操作，主要部件有算術(shù)邏輯單元ALU、累加器ACC、標(biāo)志寄存器、寄存器組、多路轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)總線等。（2）控制器控制器實(shí)現(xiàn)指令的讀入、寄存、譯碼和在執(zhí)行過程有序地發(fā)出控制信號(hào)。控制器主要由指令寄存器IR、程序計(jì)數(shù)器PC、指令譯碼器、狀態(tài)/條件寄存器、時(shí)序產(chǎn)生器、微操作信號(hào)發(fā)生器組成。程序計(jì)數(shù)器：當(dāng)程序順序執(zhí)行時(shí)，每取出一條指令，程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容自動(dòng)增加一個(gè)值， 指向下一條要取的指令。指令寄存器：用于寄存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令。指令譯碼器：用于對(duì)當(dāng)前指令進(jìn)行譯碼。狀態(tài)/條件寄存器：用于保存指令執(zhí)行完成后產(chǎn)生的條件碼。另外還保存中斷和系統(tǒng)工作狀態(tài)等信息。時(shí)序產(chǎn)生器：用于產(chǎn)生節(jié)拍電位和時(shí)序脈沖。微操作信號(hào)發(fā)生器：根據(jù)指令提供操作信號(hào)，時(shí)序產(chǎn)生器提供時(shí)序信號(hào)。（3）寄存器寄存器用于暫存尋址和計(jì)算過程的信息。CPU中的寄存器通常分為存放數(shù)據(jù)的寄存器、存放地址的寄存器、存放控制信息的寄存器、存放狀態(tài)信息的寄存器和其他寄存器等類型。累加器：是一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，在運(yùn)算過程中暫時(shí)存放被操作數(shù)和中間運(yùn)算結(jié)果。通用寄存器組：是CPU中的一組工作寄存器。運(yùn)算時(shí)，用于暫存操作數(shù)或地址。標(biāo)志寄存器：也稱狀態(tài)寄存器，它用于記錄運(yùn)算中產(chǎn)生的標(biāo)志信息。指令寄存器：用于存放正在執(zhí)行的指令。地址寄存器：包括程序設(shè)計(jì)器、堆棧指示器、變址寄存器、段地址寄存器等。其他寄存器： 如用于程序調(diào)試的“調(diào)試寄存器”、用于存儲(chǔ)管理的“描述符寄存器”等。三、流水線技術(shù)1.流水線技術(shù)原理流水線技術(shù)把CPU的一個(gè)操作進(jìn)一步分解成多個(gè)可以單獨(dú)處理的子操作（如取指令、指令譯碼、取操作數(shù)、執(zhí)行），使每個(gè)子操作在一個(gè)專門的硬件站上執(zhí)行，這樣一個(gè)操作需要順序地經(jīng)過流水線中多個(gè)站的處理才能完成。在執(zhí)行的過程中，前后連續(xù)的幾個(gè)操作可以依次流入流水線在和個(gè)站間重疊執(zhí)行。其工作原理如圖1-3所示 圖1-3流水線技術(shù)2.流水線處理機(jī)的主要指標(biāo)設(shè)某流水線技術(shù)分為n個(gè)基本操作，操作時(shí)間分別是 (1)操作周期：取決于基本操作時(shí)間最長的一個(gè)。即操作周期為 (2)吞吐率：流水線的吞吐率為 (3)流水線的建立時(shí)間：第一條指令完成的時(shí)間 (4)執(zhí)行饑條指令時(shí)間： 或 【試題1-6】 2013年11月真題2指令寄存器的位數(shù)取決于(3)。A.存儲(chǔ)器的容量 B.指令字長C.數(shù)據(jù)總線的寬度 D.地址總線的寬度解析：指令寄存器(IR,Instruction Register) 存放當(dāng)前從主存儲(chǔ)器讀出的正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，先把它從內(nèi)存取到數(shù)據(jù)寄存器(DR,Data Register)中，然后再傳送至IR。指令劃分為操作碼和地址碼字段，由二進(jìn)制數(shù)字組成。因此,指令寄存器的位數(shù)取決于指令字長。【答案：⑵ B】【試題1-7】 2012年11月真題1在CPU中，(1)不僅要保證指令的正確執(zhí)行，還要能夠處理異常事件。A.運(yùn)算器 B.控制器 C.寄存器租 D.內(nèi)部總線解析：運(yùn)算器主要完成算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和移位操作；控制器用于實(shí)現(xiàn)指令的讀入、寄存、譯碼和 在執(zhí)行過程中有序地發(fā)出控制信號(hào)；寄存器用于暫存尋址和計(jì)算過程中的信息。【答案：（1）B】【試題1-8】 2012年11月真題4 X、Y為邏輯變量，與邏輯表達(dá)式 等價(jià)的（4）。 解析：若X為真，則 的值為真，若X為假，則 的值取決于Y的邏輯值；符合題意的只有X+Y。【答案：⑷ D】【試題1-9】 2011年5月真題1在CPU中用于跟蹤指令地址的寄存器是 (1）。A.地址寄存器（MAR） B.數(shù)據(jù)寄存器（MDR）C.程序計(jì)數(shù)器（PC） D.指令寄存器（IR）解析：程序計(jì)數(shù)器是用于存放下一條指令所在單元的地址的地方。【答案:⑴ C】【試題1-10】 2010年11月真題3編寫匯編語言程序時(shí)，下列寄存器中，程序員可訪問的是（3）。 、A.程序計(jì)數(shù)器（PC） B.指令寄存器（IR）C.存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器（MDR） D.存儲(chǔ)器地址寄存器（MAR）解析：為了保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，CPU必須具有某些手段來確定一條指令的地址。程序計(jì)數(shù)器PC的作用就是控制下一指令的位置，包括控制跳轉(zhuǎn)。 【答案：(3) A 】【試題1-11】 2011年11月真題1若某條無條件轉(zhuǎn)移匯編指令采用直接尋址，則該指令的功能是將指令中的地址碼送入（1）。A.PC（程序計(jì)數(shù)器） B.AR（地址寄存器） ：C.AC(累加器） D.ALU（算邏運(yùn)算單元）解析：程序計(jì)數(shù)器是甩于存放下一條指令所在單元的地址的地方。單片機(jī)及匯編語言中常稱作PC（program counter）。為了保證程序(在操作系統(tǒng)中理解為進(jìn)程)能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，CPU必須具有某些手段來確定下一條指令的地址。而程序計(jì)數(shù)器正是起到這種作用，所以通常又稱為指令計(jì)數(shù)器。在程序開始執(zhí)行前，必須將它的起始地址，即程序的一條指令所在的內(nèi)存單元地址送入PC，因此PC的內(nèi)容即是從內(nèi)存提取的第一條指令的地址。當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)，CPU將自動(dòng)修改PC的內(nèi)容，即每執(zhí)行一條指令PC增加一個(gè)量，這個(gè)量等于指令所含的字節(jié)數(shù)，以便使其保持的總是將要執(zhí)行的下一條指令的地址。由于大多數(shù)指令都是按順序來執(zhí)行的，所以修改的過程通常只是簡單的對(duì)PC加1。當(dāng)程序轉(zhuǎn)移時(shí)，轉(zhuǎn)移指令執(zhí)行的最終結(jié)果就是要改變PC的值，此PC值就是轉(zhuǎn)去的地址，以此實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移。有些機(jī)器中也稱PC為指令指針I(yè)P(Instruction Pointer) 【答案：⑴ A】【考點(diǎn)1.3】存儲(chǔ)系統(tǒng)―、存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)大多數(shù)計(jì)算機(jī)都采用3層存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)，如圖1-4所示。但一些簡單的計(jì)算機(jī)沒有高速緩存。 圖1-4存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)二、主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器簡稱內(nèi)存或主存，用來存放當(dāng)前正在使用或隨時(shí)要使用的數(shù)據(jù)和程序，CPU可直接訪問。1.主存的種類主存一般由RAM和ROM這兩種工作方式的存儲(chǔ)器組成，其絕大部分存儲(chǔ)空間由RAM構(gòu)成。（1）RAM隨機(jī)存儲(chǔ)器：也叫讀寫存儲(chǔ)器，內(nèi)容可改變，在加電時(shí)可隨時(shí)向存儲(chǔ)器中寫或讀信息，一旦停電則信息全部丟失。它可分兩類: 靜態(tài)化RAM（SRAM）:利用觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)態(tài)來表示所存儲(chǔ)的“0”和“1”，不需要周期性地刷新。 動(dòng)態(tài)RAM（DRAM）:用半導(dǎo)體器件中分布電容上有無電荷來表示“1”和“0”。因?yàn)楸４嬖诜植茧娙萆系碾姾蓵?huì)隨著電容器的漏電而逐漸消失，所以需要周期性地給電容充電， 稱為刷新。（2）ROM只讀存儲(chǔ)器：所存儲(chǔ)的信息由生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)時(shí)一次性寫入，使用時(shí)只能讀出而不 能寫入，斷電后信息不會(huì)丟失。2.主存的組成主存儲(chǔ)器一般由地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、存儲(chǔ)體、控制線路和地址譯碼電路等部分組成， 如圖1-5所示。 圖1-5主存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)框圖（1）地址寄存器（RAM）：用來存放要訪問的存儲(chǔ)單元的地址碼，其位數(shù)決定了其可尋址的存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)M，即M=2N（2）數(shù)據(jù)寄存器（MDR）：用來存放要寫入存儲(chǔ)體中的數(shù)據(jù)或從存儲(chǔ)體中讀取的數(shù)據(jù)。（3）存儲(chǔ)體：存放程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間。（4）譯碼電路：根據(jù)地址譯碼器中的地址碼在存儲(chǔ)體中找到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。 （5）控制線路：根據(jù)讀寫命令控制主存儲(chǔ)器各部分的相應(yīng)操作。3.性能指標(biāo)（1）存儲(chǔ)容量：每個(gè)內(nèi)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)地址，對(duì)內(nèi)存的讀、寫操作都要給出地址來選擇具體單元。在微機(jī)系統(tǒng)中內(nèi)存是以字節(jié)作為一個(gè)單元的，在不同字長的系統(tǒng)中，一次可以對(duì)2個(gè)、4 個(gè)或8個(gè)單元訪問。存儲(chǔ)容量的表示：用字?jǐn)?shù)或字節(jié)數(shù)（B）來表示，如64KB、512KB、10MB。外存中為了表示更大的存儲(chǔ)容量，釆用MB、GB、TB等單位。其中1KB=210B，1MB=220B，,1GB=230B，1TB=240B。B表示字節(jié)，一個(gè)字節(jié)定義為8個(gè)二進(jìn)制位，所以計(jì)算機(jī)中一個(gè)字的字長通常為8的倍數(shù)。（2）存取時(shí)間：從啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時(shí)間。（3）存儲(chǔ)周期：連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器操作（如連續(xù)兩次讀操作）所需間隔的最小時(shí)間。 通常，存儲(chǔ)周期略大于存儲(chǔ)時(shí)間，其時(shí)間單位為ns。（4）存儲(chǔ)器帶寬：每秒鐘能訪問的bit數(shù)，記作Bm。設(shè)每個(gè)存取周期存取數(shù)據(jù)位為Wb，則Bm=Wb/Tm4.存儲(chǔ)器的構(gòu)成由于存儲(chǔ)器芯片的容量是有限的，在字?jǐn)?shù)或字長方面與實(shí)際存儲(chǔ)器的要求都有很大差距，可 以通過字向和位向兩方面進(jìn)行擴(kuò)充。假設(shè)一個(gè)存儲(chǔ)器的容量為M*N位，若使用m*n位的芯片(m≤M,n≤N)，此時(shí)共需要 (M/m）*(N/n)個(gè)存儲(chǔ)器芯片。三、相聯(lián)存儲(chǔ)器相聯(lián)存儲(chǔ)器(CAM)是一種按內(nèi)容尋址的存儲(chǔ)器。其工作原理就是把數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的某一部分作為關(guān)鍵字，將該關(guān)鍵字與存儲(chǔ)器中的每一單元進(jìn)行比較,找出存儲(chǔ)器中所有與關(guān)鍵字相同的數(shù)據(jù)。四、Cache1.Cache的基本原理Cache即高速緩沖存儲(chǔ)器，為了解決CPU和主存之間速度匹配問題而設(shè)置。它是介于CPU和主存之間的小容量存儲(chǔ)器，存取速度比主存快。其改善系統(tǒng)性能的依據(jù)是程序的局部性原理。提示：CPU運(yùn)行程序的過程是周而復(fù)始地取出指令，解釋指令和執(zhí)行指今的過程。在一段相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)，CPU執(zhí)行程序所使用的內(nèi)存單元是相對(duì)集中或小批簇集于相鄰的存儲(chǔ)單元中。例如執(zhí)行循環(huán)程序，會(huì)重復(fù)地使用到某一存儲(chǔ)空間的指令，這就是CPU運(yùn)行程序的局部性原理。CPU每次訪問存儲(chǔ)器時(shí)，都先訪問高速緩存，若訪問的內(nèi)容在高速緩存中，訪問到此為止； 若不然，再訪問主存儲(chǔ)器，并把有關(guān)內(nèi)容及相關(guān)數(shù)據(jù)塊取入高速緩存。這樣，如果大部分針對(duì)高速緩存的訪問都能成功，則在主存儲(chǔ)器容量保持不變的情況下,訪存速度可接近高速緩存的存取速度， 這無疑可提高微機(jī)的運(yùn)行速度。2.Cache的組成Cache主要由兩部分組成：控制部分和存儲(chǔ)器部分。Cache存儲(chǔ)器部分用來存放主存的部分拷貝。控制部分的功能是：判斷CPU要訪問的信息是否在Cache存儲(chǔ)器中，若在即為命中，若不在則 沒有命中。3.性能分析(1)命中率：在Cache中訪問到信息的概率，一般用模擬實(shí)驗(yàn)的方法得到。選擇一組有代表性的程序，在程序執(zhí)行過程中分別統(tǒng)計(jì)對(duì)Cache的訪問次數(shù)N1和對(duì)主存的訪問次數(shù)N2，則Cache的命中率為H=N1/（N1+N2）(2)平均實(shí)際存取時(shí)間：可以用Cache和主存的訪問周期T1、T2和命中率H來表示，即T=H·T1+(1-H)·T2。當(dāng)命中率H→1時(shí)，T→T1，即平均實(shí)際存取時(shí)間T接近于速度比較快的Cache的訪問周期T1。(3)訪問效率：e=T1/T。4.地址映像當(dāng)CPU訪問內(nèi)存時(shí)，用的是訪問主存的地址，由該地址變?yōu)樵L問Cache的地址稱為“地址變換”。 變換過程采用硬件實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到快速訪問的目的。地址映像方式有：全相聯(lián)方式、直接方式和組相 聯(lián)方式。(1)全相聯(lián)映像方式：為便于主存和Cache之間的數(shù)據(jù)傳送，應(yīng)使主存和Cache每個(gè)數(shù)據(jù)塊的大小相同。我們把Cache的數(shù)據(jù)塊稱為行，把主存的數(shù)據(jù)塊稱為塊。全相聯(lián)映像方式的映像原則是主存中任何一塊均可裝入到Cache中的任一行中。為能實(shí)現(xiàn)訪存地址的變換，主存的塊地址存于Cache行的標(biāo)記部分中，這就使得地址變換結(jié)構(gòu)可由相聯(lián)存儲(chǔ)器擔(dān)任。(2)直接映像方式：主存按Cache的大小分成區(qū)，主存每一個(gè)分區(qū)內(nèi)的塊數(shù)與Cache的總塊數(shù)正好相等，把主存各個(gè)區(qū)中相對(duì)塊號(hào)相同的那些塊映像到Cache中同一塊號(hào)的那個(gè)確定塊中。(3)組相聯(lián)映像方式：規(guī)則是把Cache分成u“組，每組v行，主存塊存放到Cache的組是固定的， 而存放到該組的行是任意的，即組間是直接映像，組內(nèi)是全相聯(lián)映像。^五、磁盤存儲(chǔ)器磁盤存儲(chǔ)器是外存中最常用的存儲(chǔ)介質(zhì)，存取速度較快且具有較大的存儲(chǔ)容量，分為軟盤和 硬盤存儲(chǔ)器。1.磁盤性能和容量計(jì)算(1)存儲(chǔ)密度：單位長度或單位面積的磁表面能存儲(chǔ)的二進(jìn)制信息量。 道密度：沿磁盤半徑方向單位長度上的磁道數(shù)，單位為道/英寸。 位密度：磁道單位長度上能記錄的二進(jìn)制代碼位數(shù)，單位為位/英寸。 面密度：位密度和道密度的乘積，單位為位/平方英寸。(2)存儲(chǔ)容量：有非格式化容量和格式化容量之分。 非格式化容量：磁記錄表面可以利用的磁化單元總數(shù)，計(jì)算公式為 非格式化容量=最大位密度*最內(nèi)圈周長*總磁道數(shù) 格式化后容量：按照某種特定的記錄格式所能存儲(chǔ)信息的總量，也就是用戶可以真正使用的容量，計(jì)算公式為: 格式化容量=每面磁道數(shù)*每道扇區(qū)數(shù)*每個(gè)扇區(qū)字節(jié)數(shù)*盤面數(shù)(3)平均存取時(shí)間：從發(fā)出讀寫命令后，磁頭從某一起始位置移動(dòng)至新的記錄位置，到開始從盤片表面讀出或?qū)懭胄畔⑺枰臅r(shí)間。計(jì)算公式為: 平均存取時(shí)間=控制延遲+找道時(shí)間+旋轉(zhuǎn)延遲+傳輸延遲(4)數(shù)據(jù)傳輸率：在單位時(shí)間內(nèi)向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。計(jì)算公式為 平均數(shù)據(jù)傳輸率=內(nèi)圈周長*位密度*盤片轉(zhuǎn)速。 2.光盤存儲(chǔ)器光盤存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是存儲(chǔ)量大、價(jià)位低、可靠性高、壽命長。特別適用于圖像處理、大型數(shù) 據(jù)庫系統(tǒng)、多媒體教學(xué)等領(lǐng)域。光盤有音頻光盤、視頻光盤和計(jì)算機(jī)用數(shù)字光盤之分。按其功能不同，可分為CD-ROM(只讀型光盤)、WORM（可寫一次型光盤）和可重寫型光盤。3.USB移動(dòng)硬盤和USB閃存盤USB移動(dòng)硬盤容量大，支持熱插拔，即插即用。USB閃存盤又稱為U盤，是使用閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)的一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，釆用USB接口標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)不同的使用要求，U盤還有基本型、加密型、啟動(dòng)型等類型。【試題1-12】 2013年5月真題1常用的虛擬存儲(chǔ)器由（1）兩級(jí)存儲(chǔ)器組成。A.主存-輔存 B.主存-網(wǎng)盤 C.Cache-主存　　　　　D. Cache-硬盤解析：主存-輔存　內(nèi)存在計(jì)算機(jī)中的作用很大，電腦中所有運(yùn)行的程序都需要經(jīng)過內(nèi)存來執(zhí)行，如果執(zhí)行的程序很大或福多，就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存消耗殆盡。為了解決這個(gè)問題，Windows中運(yùn)用了虛擬內(nèi)存技術(shù)，即拿出一部分硬盤空間來處理。【答案：（1）A】【試題1-13】 2013年11月真題1在程序執(zhí)行過程中，Cache與主存的地址映像由（1）。A.硬件自動(dòng)完成 B.程序員調(diào)度C.操作系統(tǒng)管理 D.程序員與操作系統(tǒng)協(xié)同完成解析：程序執(zhí)行過程中，Cache和主存都被分成若干個(gè)大小相等的塊，每塊由若于個(gè)字節(jié)組成，主存和Cache的數(shù)據(jù)交換是以塊為單位，需要考慮二者地址的邏輯關(guān)系。地址映像：把主存地址空間映像到Cache地址空間，即按某種規(guī)則把主存的塊復(fù)制到中。映像可分為全相聯(lián)映像、直接映像和組相聯(lián)映像等。Cache的地址變換和數(shù)據(jù)塊的替換算法都采用硬件。【答案：⑴A】【試題1-14】 2013年11月真題4若某計(jì)算機(jī)字長為32位，內(nèi)存容量為2GB，按字編址，則可尋址范圍為 （4）。A.1024M　　　　B.１GB　　　 C.512MB　　　　D.２GB解析：計(jì)算機(jī)字長為32位，內(nèi)存容量為2GB，按字節(jié)編址，它的尋址范圍是2G。按字編址，它的尋址范圍是2G*8/32=0.5G=512MB。【答案:（4）C】【試題1-15】 2012年5月真題1位于CPU與主存之間的高速緩沖存儲(chǔ)器Cache用于存放部分主存數(shù)據(jù)的拷貝，主存地址與Cache地址之間的轉(zhuǎn)換工作由（1）完成。 ^A.硬件 B.軟件 C.用戶 D.程序員解析：基本概念題，Cache與內(nèi)存之間的地址轉(zhuǎn)換由硬件完成。【答案：（1）A】【試題1-16】 2012年5月真題2內(nèi)存單元按字節(jié)編址，地址0000A000H?0000BFFFH共有（2）個(gè)存儲(chǔ)單元。A.8192K B.1024K C.13K D.8K解析：BFFFH-A00H+1= 2000H=213=23 * 210=8K。【答案：（2）D】【試題1-17】 2012年5月真題3相聯(lián)存儲(chǔ)器按（3）訪問。A.地址 B.先入后出的方式 C.內(nèi)容 D.先入先出的方式解析：相聯(lián)存儲(chǔ)器是一種按內(nèi)容尋址的存儲(chǔ)器。其工作原理就是把數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的某一部分作為關(guān)鍵字， 將該關(guān)鍵字與存儲(chǔ)器中的每一單元進(jìn)行比較，找出存儲(chǔ)器中所有與關(guān)鍵字相同的數(shù)據(jù)。【答案：⑶C】【試題1-18】 2012年11月真題2計(jì)算機(jī)中主存儲(chǔ)器主要由存儲(chǔ)體、控制線路、地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和（2）組成。A.地址譯碼電路 B.地址和數(shù)據(jù)總線C.微操作形成部件 D.指令譯碼器解析：主存儲(chǔ)器一般由地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、存儲(chǔ)體、控制線路和地址譯碼電路等部分組成。【答案：⑵A】【試題1-19】 2011年11月真題3在程序的執(zhí)行過程中，Cache與主存的地址映像由（3）。A.專門的硬件自動(dòng)完成 B.程序員進(jìn)行調(diào)度C.操作系統(tǒng)進(jìn)行管理 D.程序員和操作系統(tǒng)共同協(xié)調(diào)完成解析：程序執(zhí)行過程中，Cache和主存都被分成若干個(gè)大小相等的塊，每塊由若千個(gè)字節(jié)組成，主存和的數(shù)據(jù)交換是以塊為單位，需要考慮二者地址的邏輯關(guān)系。地址映像：把主存地址空間映像到Cache地址空間，即按某種規(guī)則把主存的塊復(fù)制到Cache中。映像可分為全相聯(lián)映像、直接映像和組相聯(lián)映像等。Cache的地址變換和數(shù)據(jù)塊的替換算法都采用硬件 實(shí)現(xiàn)。【答案：（3）A】【試題1-20】 2011年11月真題2若某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的I/O接口與主存采用統(tǒng)一編址，則輸入輸出操作是通過（2）指令來完成的。A.控制 B.中斷C.輸入輸出 D.訪存解析：CPU對(duì)I/O端口的編址方式主要有兩種：一是獨(dú)立編址方式，二是統(tǒng)一編址方式。獨(dú)立編址方式是指系統(tǒng)使用一個(gè)不同于主存地址空間之外的單獨(dú)的一個(gè)地址空間為外圍設(shè)備及接口中的所有I/O端口分配I/O地址。在這種方式下，CPU指令系統(tǒng)中有專門的用于與設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮斎胼敵鲋噶睿瑢?duì)設(shè)備的訪問必須使用這些專用指令進(jìn)行。統(tǒng)一編址方式是指I/O端口與主存單元使用同一個(gè)地址空間進(jìn)行統(tǒng)一編址。在這種方式下，CPU指令系統(tǒng)中無須設(shè)置專門的與設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮斎胼敵鲋噶睿琁/O端口被當(dāng)成主存單元同樣對(duì)待，對(duì)主存單元進(jìn)行訪問和操作的指令可以同樣用于對(duì)I/O端口的訪問和操作。【答案：⑵ D】【考點(diǎn)1.4】輸入輸出系統(tǒng)―、接口的功能及分類1.I/O接口接口又稱為界面，指兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立子系統(tǒng)之間的相連部分。用于連接主機(jī)和I/O設(shè)備的這個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)就是I/O接口電路。I/O接口的主要功能如下:地址譯碼功能。(1)在主機(jī)和I/O設(shè)備間交換數(shù)據(jù)、控制命令及狀態(tài)信息等。(2)支持主機(jī)采用程序查詢中斷、DMA等訪問方式。(3)提供主機(jī)和I/O設(shè)備所需的緩沖、暫存、驅(qū)動(dòng)能力。(4)進(jìn)行數(shù)據(jù)的類型、格式等方面的轉(zhuǎn)換。2.接口的分類（1）按數(shù)據(jù)的傳送格式分為并行接口和串行接口。（2）按主機(jī)訪問I/O設(shè)備的控制方式，可分為程序查詢接口、中斷接口、DMA接口以及通道控制器、I/O處理機(jī)等。（3）按時(shí)序控制方式可分為同步接口和異步接口。二、I/O端口的尋址1.獨(dú)立的I/O尋址方式I/O設(shè)備的端口地址空間與存儲(chǔ)器地址空間是完全分開、相互獨(dú)立的。使用分開的控制信號(hào)來區(qū)分是對(duì)存儲(chǔ)器尋址還是對(duì)I/O尋址。對(duì)I/O設(shè)備的管理是使用專門的輸入和輸出指令來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。2.存儲(chǔ)器映像I/O尋址方式將外圍設(shè)備的一個(gè)端口作為存儲(chǔ)器的一個(gè)單元來對(duì)待每一個(gè)外設(shè)端口占用存儲(chǔ)器的一個(gè)地 址單元。存儲(chǔ)器與I/O設(shè)備之間唯一的區(qū)別是所占用的地址不同，一般指定I/O端口占用地址線最高 位為“1”的地址空間。對(duì)I/O設(shè)備的管理，是利用對(duì)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元進(jìn)行操作的指令來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù) 傳送的。確定是對(duì)存儲(chǔ)器還是對(duì)1/0端口進(jìn)行訪問通過地址總線的最高位狀態(tài)（“1”或“0”） 以及讀、寫控制信號(hào)（RD和WR）來實(shí)現(xiàn)。三、接口的控制方式1.直接程序控制 ⑴程序查詢方式 在這種方式下，CPU通過執(zhí)行程序查詢外設(shè)的狀態(tài)，判斷外設(shè)是否準(zhǔn)備好進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 (2)立即程序傳送方式 在這種方式下，I/O接口總最準(zhǔn)備好接收來自主機(jī)的數(shù)掉，或隨時(shí)進(jìn)備向主機(jī)輸入數(shù)據(jù)，CPU無須查看接口的狀態(tài)，而直接執(zhí)行輸入/輸出指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。這種方式又稱為無條件傳送或同步傳送。2.中斷方式當(dāng)出現(xiàn)來自系統(tǒng)外部、機(jī)器內(nèi)部甚至處理機(jī)本身的任何例外時(shí)CPU暫停執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)去處理這些事件，等處理完成后再返回來繼續(xù)執(zhí)行原先的程序。中斷處理過程為：（1）CPU收到中斷請求信號(hào)后，如果CPU的中斷允許觸發(fā)器為1，則在當(dāng)前指令執(zhí)行完成后，響應(yīng)中斷。（2）CPU保護(hù)好被中斷的主程序的斷點(diǎn)及現(xiàn)場信息。（3）CPU根據(jù)中斷類型碼從中斷向量表中找到對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址，并進(jìn)入中斷服務(wù)程序。 丨（4）中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后，CPU返回中斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行剛才被中斷的程序。3.直接存儲(chǔ)器存取（DMA）方式DMA方式不是用軟件而是采用一個(gè)專門的控制器來控制內(nèi)存與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交流，無須CPU介入，可大大提高CPU的工作效率。工作過程大致如下:（1）向CPU申請（DMA）傳送。（2）獲CPU允許后，DMA控制器接管系統(tǒng)總線的控制權(quán)。（3）在DMA控制器的控制下，在存儲(chǔ)器和外部設(shè)備之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，在傳送過程中不需要中央處理器參與。開始時(shí)需提供要傳送的數(shù)據(jù)的起始地址和數(shù)據(jù)長度。（4）傳送結(jié)束后，向CPU返回DMA操作完成信號(hào)。4.I/O通道通道又稱輸入/輸出處理器（IOP），目的使CPU擺脫繁重的輸入輸出負(fù)擔(dān)和共享輸入輸出接口，多用于大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。根據(jù)多臺(tái)外圍設(shè)備共享通道的不同情況，可將通道分為三種類型：字節(jié)多路通道、選擇通道和數(shù)組多路通道。【試題1-21】 2013年5月真題2中斷向量可提供（2）。A. I/O設(shè)備的端口地址 B.所傳送數(shù)據(jù)的起始地址C．中斷服務(wù)程序的入口地址 D.主程序的斷點(diǎn)地址解析：早期的微機(jī)系統(tǒng)中將由硬件產(chǎn)生的中斷標(biāo)識(shí)碼（中斷源的識(shí)別標(biāo)志，可用來形成相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址或存放中斷服務(wù)程序的首地址）稱為中斷向量。中斷向量是中斷服務(wù)程序的入口地址。在 某些計(jì)算機(jī)中，中斷向量的位置存放一條跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序入口地址的跳轉(zhuǎn)指令。【答案：⑵ C】【試題1-22】 2013年5月真題3為了便于實(shí)現(xiàn)多級(jí)中斷，使用（3）來保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場最有效。A.ROM B.中斷向量表 C.通用寄存器 D.堆棧解析：堆棧是一種數(shù)據(jù)項(xiàng)按序排列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只能在一端（稱為棧頂（top）)對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行插入和刪除。為了便于實(shí)現(xiàn)多級(jí)中斷，使用堆棧來保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場最有效。【答案：⑶ D】【試題1-23】 2013年5月真題4DMA工作方式下，在(4）之間建立直接的數(shù)據(jù)通信。A.CPU與外設(shè) B. CPU與主存 C.主存與外設(shè) D.外設(shè)與外設(shè)解析：DMA即直接內(nèi)存訪問模式，簡單地說，總線控制權(quán)在CPU “手上”，外設(shè)無權(quán)直接訪問內(nèi)存， 需要CPU參與，但DMA控制器從CPU那“偷出”幾個(gè)時(shí)鐘來控制總線，讓外設(shè)可以直接訪問內(nèi)存，這樣外設(shè)的讀寫就不需要CPU參與，降低了CPU的占用率。【答案：⑷ C】【試題1-24】 2010年11月真題1在輸入輸出控制方法中，采用（1）可以使得設(shè)備與主存間的數(shù)據(jù)塊傳送無需CPU干預(yù)。A.程序控制輸入輸出 B.中斷C.DMA D.總線控制解析：DMA(Direct MemoryAccess)技術(shù)通過硬件控制將數(shù)據(jù)塊在內(nèi)存和輸入輸出設(shè)備間直接待送，不需要CPU的任何干涉，只需CPU在過程開始啟動(dòng)與過程結(jié)束時(shí)的處理，實(shí)際操作由DMA硬件直接執(zhí)行完成，CPU在傳送過程中可做別的事情。【答案：(1)C】 【考點(diǎn)1.5】 總線系統(tǒng)一、總線的定義與分類總線是連接多個(gè)設(shè)備的信息傳送通道，是一組信號(hào)線，一般可分為芯片內(nèi)總線、元件級(jí)總線、 內(nèi)總線、外總線。 ^(1)內(nèi)總線內(nèi)總線又稱系統(tǒng)總線，是計(jì)算機(jī)各組成部分（CPU、內(nèi)存和外設(shè)接口）間的連接。系統(tǒng)總線信號(hào)按功能可分為三類：地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線。常見的內(nèi)總線標(biāo)準(zhǔn)有：1)ISA總線(Industry Standard Architecture)：數(shù)據(jù)線16，地址線24。2)EISA總線(Enhanced Industry Standard Architecture)：是ISA總線的擴(kuò)展，現(xiàn)用在服務(wù)器上，數(shù)據(jù)線32位，與ISA總線兼容。3)PCI總線(Peripheral Computer INterconnect)：目前微型機(jī)上廣泛釆用的內(nèi)總線。PCI總線的工作與處理機(jī)的工作是并行的。PCI總線上的設(shè)備是可即插即用的。(2）外總線外總線又稱通信總線，是計(jì)算機(jī)對(duì)外的接口，可直接與相應(yīng)的外設(shè)連接或與其他計(jì)算機(jī)相連接。常見的外總線標(biāo)準(zhǔn)有:串行總線接口(RS-232):是國際通用的一種串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。1)SCSI總線(Small Computer System Interface):是一條并行外部總線，廣泛用于連接軟硬 磁盤、光盤、掃描儀等。2)通用串行總線USB(Universal Serial Bus)：USB接口提供電源，最大數(shù)據(jù)傳輸率為12Mbit/s， 支持可即插即用功能。3)IEEE1394(Firewire):由6條信號(hào)線組成，可連接設(shè)備數(shù)多，傳輸速度快，支持即插用。二、總線的指標(biāo)(1)總線寬度：一次可以傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)，S100為8位，ISA為16位，EISA為32位，PCI-2可達(dá)64位。總線寬度不會(huì)超過微處理器外部數(shù)據(jù)總線的寬度。(2)總數(shù)工作頻率：總線信號(hào)中有一個(gè)CLK時(shí)鐘信號(hào),CLK越高每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越大。ISA、EISA為8MHZ，PCI為33.3MHZ， PCI-2為66.6MHZ。(3)單個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期：不同的傳輸方式，每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸所用CLK周期數(shù)不同。ISA要2個(gè)周 期，PCI用1個(gè)周期。這決定總線最高數(shù)據(jù)傳輸率。三、SCSI接口SCSI是小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口，常用標(biāo)準(zhǔn)如表1-2所示。 【試題1-25】 2011年5月真題3在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用總線結(jié)構(gòu)，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的積木化構(gòu)造，同時(shí)可以(3)。A.提高數(shù)據(jù)傳輸速度 B.提高數(shù)據(jù)傳輸量C.減少信息傳輸線的數(shù)量 D.減少指令系統(tǒng)的復(fù)雜性解析：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用總線結(jié)構(gòu)可以減少信息傳輸線的數(shù)量。【答案：(3)C】【考點(diǎn)1.6】 指令系統(tǒng)―、指令指令是指揮計(jì)算機(jī)完成各種操作的基本命令。^(1)指令格式：計(jì)算機(jī)的指令由操作碼字段和操作數(shù)字段兩部分組成。(2)指令長度：有固定長度的和可變長度的兩種。有些RISC的指令是固定長度的，但目前多數(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的指令是可變長度的。指令長度通常取8的倍數(shù)。(3)指令種類：數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運(yùn)算指令、位運(yùn)算指令、程序流程控制指令、串操作指令、處理器控制指令。二、尋址方式(1)立即尋址:操作數(shù)作為指令的一部分而直接寫在指令中，這種操作數(shù)稱為立即數(shù)。(2)寄存器尋址:指令所要的操作騖已存儲(chǔ)在某寄存器中，或把目標(biāo)操作數(shù)存入寄存器。(3)直接尋址：指令所要的操作數(shù)存放在內(nèi)存中，在指令中直接給出該操作數(shù)的有效地址。(4)寄存器間接尋址:操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，操作數(shù)的有效地址用SI、DI、BX和BP等4個(gè)寄存器之一來指定。(5)寄存器相對(duì)尋址:操作數(shù)在存儲(chǔ)器中廣其有效地址是一個(gè)基址寄存器（BX、BP）或變址寄存器（SI、DI）的內(nèi)容和指令中的8位/16位偏移量之和。(6)基址加變址尋址方式:操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，其有效地址是一個(gè)基址寄存器(BX、BP)和 一個(gè)變址寄存器（SI、DI）的內(nèi)容之和。(7)相對(duì)基址加變址尋址：操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，其有效地址是一個(gè)基址寄存器(BX、BP)的 值、一個(gè)變址寄存器（SI、DI）的值和指令中的8位/16位偏移量之和。三、復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)在計(jì)算機(jī)發(fā)展的早期，計(jì)算機(jī)技術(shù)水平較低，硬件較為簡單，由硬件實(shí)現(xiàn)的指令系統(tǒng)的功能也就簡單，一般只有定點(diǎn)的加減及邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和程序轉(zhuǎn)移等數(shù)十條最基本的指令。隨著計(jì)算機(jī)邏輯元件的迅猛發(fā)展，特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，機(jī)器的造價(jià)、體積、功耗及可靠性等方面都有了長足的發(fā)展；同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，對(duì)指令系統(tǒng)功能的要求越來越高，使指令系統(tǒng)逐漸發(fā)展到幾百種，尋址方式也更加靈活多樣，具備這種指令系統(tǒng)的計(jì)箅機(jī)稱為復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（Complex Instruction Set Computer,CISC）。使指令系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜的出發(fā)點(diǎn)有：(1)使目標(biāo)程序得到優(yōu)化；(2)給高級(jí)語言提供更好的支持；(3)提供對(duì)操作系統(tǒng)的支持。CISC的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這不僅增加了計(jì)算機(jī)的研制周期和成本，而且難以保證其正確性，有時(shí)還會(huì)降低系統(tǒng)的性能。四、精簡指令集計(jì)算機(jī)RISC在指令系統(tǒng)中只有大約20%的最簡單的指令被經(jīng)常使用，其使用頻度達(dá)80%。若只保留20%的最簡單的指令，使指令盡可能簡單，從而設(shè)計(jì)一種硬件結(jié)構(gòu)十分簡單、執(zhí)行速度很高的CPU,這就是精簡指令集計(jì)算機(jī)(RISC)。1. RISC設(shè)計(jì)思想任何一個(gè)程序在計(jì)算機(jī)上的執(zhí)行時(shí)間P可以用下面的公式來計(jì)算: P=I*CPI*T其中I是程序經(jīng)編譯后的機(jī)器指令數(shù),CPI是執(zhí)行每條指令所需的平均機(jī)器周期數(shù)，T為每個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間。RISC設(shè)計(jì)思想就是通過增加I，但減少了CPI和T,從而提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。對(duì)于一個(gè)程序，從編譯器的角度來說，需要解決的問題的復(fù)雜性并沒有降低，而指令系統(tǒng)的復(fù)雜度降低了，實(shí)際上是把復(fù)雜性留給了編譯器。2.RISC特點(diǎn)RISC簡化了的控制器，同時(shí)提高了處理速度，具有如下特點(diǎn)：1)指令種類少，一般只有十幾到幾十條簡單的指令。2)指令長度固定，指令格式少，這可使指令譯碼更加簡單。3)尋址方式少，適合于組合邏輯控制器，便于提高速度。4)設(shè)置最少的訪內(nèi)指令。訪問內(nèi)存比較花時(shí)間，盡量少用。5)在CPU內(nèi)部設(shè)置大量的寄存器，使大多數(shù)操作在速度很快的內(nèi)部進(jìn)行。6)非常適合流水線操作，由于指令簡單，并行執(zhí)行就更易實(shí)現(xiàn)。【試題1-26】 2012年5月真題4若CPU要執(zhí)行的指令為“MOVR1，#45”（即將數(shù)值45傳送到寄存器R1中），則該指令中采用的尋址方式為（4）。A.直接尋址和立即尋址 B.寄存器尋址和立即尋址C.相對(duì)尋址和直接尋址 D.寄存器間接尋址和直接尋址解析：操作數(shù)作為指令的一部分而直接寫在指令中為立如尋址，把目標(biāo)操作數(shù)存入寄存器的為寄存器尋址。【答案：(4)B】【試題1-27】 2011年5月真題2指令系統(tǒng)中采用不同尋址方式的目的是（3）。A.提高從內(nèi)存獲取數(shù)據(jù)的速度 B.提高從外存獲取數(shù)據(jù)的速度C.降低操作碼的譯碼難度 D.擴(kuò)大尋址空間并提高編程靈活性：解析：指令系統(tǒng)中采用不同尋址方式的目的是縮短指令長度，擴(kuò)大尋址空間，提高編程靈活性。【答案：(2)D】【試題1-28】 2010年5月真題1計(jì)算機(jī)指令一般包括操作碼和地址碼兩部分，為分析執(zhí)行一條指令，其（1） 。A.操作碼應(yīng)存入指令寄存器（IR），地址碼應(yīng)存入程序計(jì)數(shù)器(PC)B.操作碼應(yīng)存入程序計(jì)數(shù)器(PC)，地址碼應(yīng)存入指令寄存器（IR）C.操作碼和地址碼都應(yīng)存入指令寄存器D.操作碼和地址碼都應(yīng)存入程序計(jì)數(shù)器解析：指令寄存器（IR）用來保存當(dāng)前芷在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，先把它從內(nèi)存取到數(shù)據(jù)寄存器(DR）中，然后再傳送至IR。指令劃分為操作碼和地址碼字段，由二進(jìn)制數(shù)字組成。為了執(zhí)行任何給定的指令，必須對(duì)操作碼進(jìn)行測試，以便識(shí)別所要求的操作。指令譯碼器就是做這項(xiàng)工作的。指令寄存 器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。操作碼一經(jīng)譯碼后，即可向操作控制器發(fā)出具體操作的特定信號(hào)。【答案:(1)C】 【考點(diǎn)1.7】系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)―、基本概念系統(tǒng)的可靠性：從它開始運(yùn)行(t=0)到某時(shí)刻t這段時(shí)間內(nèi)能正常運(yùn)行的概率，用R(t)表示。失效率：單位時(shí)間內(nèi)失效的元件數(shù)與元件總數(shù)的比例，通常用λ表示。當(dāng)為常數(shù)時(shí)，可靠性與失效率的關(guān)系為：R(t)=e-λt。平均無故障時(shí)間(MTBF)：兩次故障之間系統(tǒng)能正常工作的時(shí)間的平均值。它與失效率的關(guān)系為MTBF=1/λ平均失效前時(shí)間（MTTF）：從敵障發(fā)生到機(jī)器修復(fù)平均所需要的時(shí)間。而通常用平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）來表示計(jì)算機(jī)的可維修性，即計(jì)算機(jī)的維修效率。可用性：計(jì)算機(jī)的使用效率，它以系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)的任意時(shí)刻能正常工作的概率A來表示，即A=MTBF/(MTBF+MTTR)。二、系統(tǒng)可靠性模型（1）串聯(lián)系統(tǒng)：假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)由N個(gè)子系統(tǒng)組成，當(dāng)且僅當(dāng)所有的子系統(tǒng)都能正常工作時(shí)，系統(tǒng)才能正常工作，如圖1-6（a）所示。（2）并聯(lián)系統(tǒng)：假如一個(gè)系統(tǒng)由N個(gè)子系統(tǒng)組成，只要有一個(gè)子系統(tǒng)正常工作，系統(tǒng)就能正常工作，如圖1-6（b）所示。（3）N模冗余系統(tǒng)：由N個(gè)(N=2n+1)相同的邏輯線路和一個(gè)表決器組成，只要有n+1個(gè)或n+1個(gè)以上能正常工作，系統(tǒng)就能正常工作，輸出正確的結(jié)果,如圖1-6（c）所示。 各系統(tǒng)的可靠性和失效率的計(jì)算公式如表1-3所示。 注：是從N個(gè)元素中選i元素的組合數(shù)，值為： 當(dāng)N=3時(shí) 【試題1-29】 2011年5月真題4某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由圖1-7所示的部件構(gòu)成，假定每個(gè)部件的千小時(shí)可靠度為R，則該系統(tǒng)的千小時(shí)可靠度為 ⑷ 。 圖1-7A.R+2R/4 B.R+R2/4 C.R(1-(1-R) 2) D.R(1-(1-R)2)2解析：并行的可靠度=1-R(1-R) (1-R)總可靠度=（1-R(1-R) (1-R)）x R x（1-R(1-R) (1-R)）【答案：(4)D】【試題1-30】 2011年5月真題5軟件產(chǎn)品的可靠度并不取決于(5)。A.潛在錯(cuò)誤的數(shù)量 B.潛在錯(cuò)誤的位置C.軟件產(chǎn)品的使用方法 D.軟件產(chǎn)品的開發(fā)方式解析：軟件產(chǎn)品的可靠度取決于潛在錯(cuò)誤的數(shù)量、潛在錯(cuò)誤的位置以及軟件產(chǎn)品的使用方法，所以選D。 【答案：(5)D】