考研复试面试准备——计算机组成原理篇
第1章——计算机系统概述
冯诺依曼结构的特点
- 计算机由运算器、存储器、控制器、输入输出设备组成
- 指令和数据以同等地位存储在存储器中，按地址访问
- 指令数据均用二进制表示
- 指令顺序存放，顺序执行
- 以运算器为中心（现代计算机以存储器为中心）
高级语言、汇编语言、机器语言之间的关系
编译和解释的区别
都是翻译的方式
编译：将源代码转化成目标代码文件，然后执行
解释：边翻译边执行，无目标代码文件
机器字长、指令字长、存储字长区别
机器字长：计算机可直接处理的二进制数据位数，一般等于CPU内部寄存器的大小
指令字长：一个指令字包含的二进制代码位数（一般为存储字长的整数倍）
存储字长：一个存储单元存储的二进制代码长度（MDR的位数）
什么是CPI，MIPS
CPI：执行一条指令所需时钟周期数
MIPS：每秒多少百万条指令=主频/CPI
第2章——数据的表示和运算
在计算机中为什么采用二进制表示数据
- 从可行性角度，二进制只有两种状态0和1，很多电子元件都能表示这两种状态
- 从运算简易性角度，二进制运算法则少，运算简单，有利于简化计算机硬件结构
- 从逻辑角度，0和1对应逻辑代数的假和真，有逻辑代数理论基础
第3章——存储系统
存取时间和存取周期的区别
存取时间： 从启动一次存储器到完成该操作的时间
存取周期：两次独立访问存储器操作之间的最小间隔
存取周期=存取时间+恢复时间
SRAM和DRAM的区别
SRAM由双稳态触发器构成，速度快，用来做高速缓冲存储器（Cache）
DRAM由电容来存储数据，需要刷新，用作内存，采用地址复用技术
高位交叉编址和低位交叉编址的区别
高位：地址中体号在前，连续的地址在同一个模块中
低位：地址中体号在后，连续的地址分布在不同的模块中，可以用流水线机制降低存取时间
Cache与主存的映射方式有哪些
- 直接映射：主存块放在Cache的唯一位置
- 全相联映射：主存块可放在Cache的任意位置
- 组相联映射：将Cache分为若干组，主存块可放在每组的任意位置
Cache的写策略
写直通+非写分配：命中，则同时写入Cache和主存，不命中，则只写入主存，不调块
写回+写分配：命中，则只修改Cache，不写入主存，不命中，则将主存块调入Cache，更新这个Cache块
第4章——指令系统
指令的寻址方式有哪些
-
顺序寻址
通过程序计数器(PC)加一，自动生成下一条指令的地址
-
跳跃寻址
通过转移指令实现，由本条指令给出下一条指令地址的计算方式
数据寻址的方式有哪些
- 隐含寻址
- 立即数寻址：直接给出操作数
- 直接寻址：给出操作数在主存中的地址
- 间接寻址：给出操作数在主存中的地址的地址
- 寄存器寻址：给出存储操作数的寄存器地址
- 寄存器间接寻址：在寄存器中给出操作数在主存中的地址
- 相对寻址：给出相对于当前指令的位移量
- 基址寻址：给出相对于基址寄存器中地址的位移量，基址寄存器中的值一般不可变
- 变址寻址：给出相对于变址寄存器中地址的位移量，变址寄存器中的值由用户指定，可变
CISC和RISC的区别
CISC：指令集复杂，数目多，指令长度不固定，寻址方式多，采用微程序控制，可使用的通用寄存器少
RISC：指令集简单，数目少，定长指令，只有Store/Load指令可以访存，寻址方式少，采用组合逻辑控制，可使用通用寄存器多
第5章——中央处理器
CPU的组成
- 运算器
- 算数逻辑单元(ALU)
- 累加寄存器(ACC)
- 程序状态字寄存器(PSW)
- 通用寄存器
- 暂存寄存器、移位器、计数器
- 控制器
- 程序计数器(PC)
- 指令寄存器(IR)
- 指令译码器(ID)
- 存储器地址寄存器(MAR)
- 存储器数据寄存器(MDR)
- 时序系统、微操作信号发生器
什么是指令周期、机器周期和时钟周期
指令周期：CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间
机器周期：执行指令周期中一步相对完整的操作所需的时间（如取值周期），通常取机器周期为存取周期
时钟周期：计算机主频的倒数，是计算机运行的最基本时序单位
指令周期的划分
- 取指周期：根据PC的内容从主存中取出指令放入IR中
- 间址周期：取操作数的有效地址
- 执行周期
- 中断周期
影响流水线性能的因素
-
资源冲突
多条指令在同一时刻争用同一资源而形成的冲突
解决：前一条指令访存时，后一条指令暂停一个时钟周期
-
数据冲突
必须等待前一条指令执行完才能执行后一条指令
解决：数据旁路技术（前一条指令的结果不用写回寄存器组，直接作为后一条指令的输入）、暂停几个时钟周期、编译调整顺序
-
控制冲突
转移指令和其他改变PC值得指令造成断流
解决：分支预测、预取两个方向上的目标指令
第6章——总线
数据总线和数据通路的区别
数据总线：承载数据的媒介
数据通路：各个功能部件通过数据总线连接形成的数据传输路径
总线仲裁的方式有哪些
第7章——输入/输出系统
磁盘存取时间的构成
- 寻道时间：磁头移动到目标磁道的时间
- 旋转延迟时间：磁头定位到所在扇区的时间
- 传输时间：传输数据的时间
中断处理的过程
- 关中断
- 保存断点：将PC压入堆栈
- 中断服务程序寻址
- 保存现场和屏蔽字（PSW,通用寄存器值）
- 开中断
- 执行中断服务程序
- 关中断
- 恢复现场和屏蔽字
- 开中断
- 返回断点
DMA方式和中断方式的区别
- 中断响应只在中断周期时响应，DMA请求的响应可以在每个机器周期结束时
- 中断传输过程中要CPU的干预，DMA不需要
- DMA请求的优先级高于中断请求
