白中英计算机组成原理考研真题答案 怎么复习

．同步通信之所以比异步通信具有较高的传输频率，是因为同步通信_____。

A．不需要应答信号

B．总线长度较短

C．用一个公共时钟信号进行同步

D．各部件存取时间比较接近

【答案】ABCD查看答案

【解析】ABCD都是同步通信传输频率较高的原因。

9．在集中式总线仲裁中，方式响应时间最快，方式对_____最敏感。

A．菊花链方式

B．独立请求方式

C．电路故障

D．计数器定时查询方式

【答案】ABC查看答案

【解析】链式查询方式的缺点是对询问链的电路故障很敏感。独立请求方式的优点是响应时间快。计数器定时查询方式中，每次计数从“0”开始，各设备的优先次序与链式查询法相同，优先级固定。每次从中止点开始，每个设备使用总线的优先级相等。

10．采用串行接口进行7位ASCII码传送，带有一位奇校验位、1位起始位和1位停止位，当波特率为9600波特时，字符传送速率为_____。

A．960

B．873

C．1371

D．480

【答案】A查看答案

【解析】根据波特率和传送数据的位数，计算字符传送速率=9600/(7+1+1+1)=960字符/秒。

11．系统总线中地址线的功能是_____。

A．选择主存单元地址

B．选择进行信息传输的设备

C．选择外存地址

D．指定主存和I/O设备接口电路的地址

【答案】D查看答案

【解析】地址线用来传送主存和设备的地址。

12．系统总线中控制线的功能是_____。

A．提供主存、I/O接口设备的控制信号和响应信号

B．提供数据信息

C．提供时序信号

D．提供主存、I/O接口设备的响应信号

【答案】A查看答案

【解析】控制线用来指明数据传送的方向（存储器读、存储器写、I/O读、I/O写）。

13．说明存储器总线周期与I/O总线周期的异同点。

答：存储总线周期用于对内存读写，I/O总线周期用于对接口中的端口进行读写。

14.PCI是一个与处理器无关的_____，它采用_____时序协议和_____式仲裁策略，并具有能力。

A．集中

B．自动配置

C．同步

D．高速外围总线

【答案】D，C，A，B。查看答案

15.PCI总线的基本传输机制是猝发式传送。利用_____可以实现总线间的_____传送，使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上。PCI允许_____总线_____工作。

A．桥

B．猝发式

C．并行

D．多条

答：A，B，D，C。

16.InfiniBand是一个高性能的_____标准，数据传输率达_____，它可连接_____台服务器，适合于高成本的_____计算机的系统。

A．I/O

B. 30GB/s

C. 64000

D．较大规模

【答案】A，B，D，C查看答案

17.PCI总线中三种桥的名称是什么?它们的功能是什么?

答：（1）PCI总线体系结构中的三种桥，即Host/PCI桥、PCI/LAGACY总线桥、PCI/PCI桥。

（2）桥连接两条总线，使彼此间相互通信。桥又是一个总线转换部件，可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间上，从而使系统中的任意一个总线主设备都能看到通向的一份地址表。

18．何谓分布式仲裁?画出逻辑结构示意图进行说明。

答：分布式仲裁不需要集中的总线仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。当它们有总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较。如果仲裁总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤消它的仲裁号。最后，获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上。显然，分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础。逻辑结构如图6-25所示：

图6-25 分布式仲裁的逻辑结构示意图

19．总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段?若采用同步定时协议，请画出读数据的同步时序图。

答：总线的一次信息传送过程，大致分为五个阶段：请求总线、总线仲裁、寻址（目的地址）、信息传送、状态返回（或错误报告）。读数据同步时序图如图6-26所示：

图6-26 读数据同步时序图

20．某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的信息，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70MHz，总线带宽是多少?

答：每个总线周期并行传送8字节，则总线带宽为：70MHz×8=560MHz/s。

21．比较PCI总线和InfiniBand标准的性能特点。

答：（1）PCI总线是当前使用的总线，是一个高带宽且与处理器无关的标准总线，又是重要的层次总线。它采用同步定时协议和集中式仲裁策略，并具有自动配置能力，适合于低成本的小系统，因此在微型机系统中得到了广泛的应用。

（2）正在发展的InfiniBand标准，追求高端服务器市场的最新I/O规范，是一种基于开关的体系结构，可连接多达64000个服务器、存储系统、网络设备，能替代当前服务器中的PCI总线，数据传输率达30GB/s，因此适合于高成本的较大规模计算机系统。

第7章　外存与I/O设备

1．计算机的外围设备是指_____。

A．输入/输出设备

B．外存储器

C．输入/输出设备及外存储器

D．除了CPU和内存以外的其他设备

【答案】D查看答案

【解析】，计算机系统中除CPU和主存外的每一部分都可作为一个外围设备来看待。通常外围设备由存储介质、驱动装置、控制电路组成。

2．打印机根据印字方式可以分为_____和_____两大类，在_____类打印机中，只有_____型打印机能打印汉字，请从下面答案中选择填空。

A．针型打印机

B．活字型打印机

C．击打式

D．非击打式

【答案】C，D，C，A查看答案

【解析】打印机按印字原理分，分为击打式和非击打式两大类，能打印汉字的是击打类中的针形打印机，它是利用机械作用使印字机构与色带和纸相撞击打印字符。

3．一光栅扫描图形显示器，每帧有1024×1024像素，可以显示256种颜色，问刷新存储器容量至少需要多大?

答：刷新存储器的容量由图像分辨率和灰度级决定，即刷存容量=分辨率×颜色深度=1024×1024×1B=1MB。

4．一个双面CD-ROM光盘，每面有l09道，每道9个扇区，每个扇区存储5128，请求出光盘格式化容量。

答：光盘格式化容量=2×100×9×512B=900KB。

5．试推导磁盘存储器读写一块信息所需总时间的公式。

答：设读写一块信息所需时间为tB，平均找道时间为ts，平均等待时间为tl，读写一块信息的传输时间为tm，则

tB = ts + tl + tm

假设磁盘以每秒r的速率旋转，每条磁道容量为N个字，则数据传输率=rN个字/秒

假设每块的字数为n，因而一旦读写头定位在该块起始端，就能在tm≈（n/rN）秒的时间传输完毕。

tl是磁盘旋转半周的时间，tl = （1/2r）秒，由此可得磁盘存储器读写一块信息所需总时间为：

6．某双面磁盘，每面有220道，已知磁盘转速r=4000转/分，数据传输率为l850008/s，求磁盘总容量。

答：数据传输率Dr=磁盘转速n（转/秒）×每条磁道容量N（字节）,则

N=185000B/s÷（4000转/分÷60）=2775B

故磁道总容量=2×220×2775=1221000B。

7．某磁盘存储器转速为3000转/分，共有4个记录面，每道记录信息为122888，最小磁道直径为230mm，共有275道。问：

（1）磁盘存储器的存储容量是多少?

（2）最高位密度与最低位密度是多少?

（3）磁盘数据传输率是多少?

（4）平均等待时间是多少?

（5）给出一个磁盘地址格式方案。

答：

（1）磁盘存储器的存储容量=4×275×12288B=13516800B。

（2）最小磁道半径R1=230÷2=115mm，故最小磁道长度为2πR1=2×3.14159×115=722.57mm，所以最高位密度=12288÷722.57=17B/mm；

最大半径R2=R1+275÷5=115+55=170mm，故最大磁道长度为2πR2=2×3.14159×170=1068mm,所以最低位密度=12288÷1068=11.5B/mm。

（3）根据公式磁盘数据传输率c=r×N，r=3000÷60=50转/秒，N=12288字节/道，所以c=50×12288=614400B。

（4）平均等待时间=旋转一圈时间的一半=1/2r=1÷（2×50）=10ms。

（5）设每个扇区为512字区，则12288÷512=24，所以扇区地址为5位；

因记录面为4，所盘面地址为2位，道数为275，所以柱面地址为9位，因此整个磁盘地址格式为16位，即柱面号（9位）盘面号（2位）扇区号（5位）。

8．已知某磁盘存储器转速为2400转/分，每个记录面道数为200道，平均找道时间为60ms，每道存储容量为96Kb，求磁盘的存取时间与数据传输率。

答：磁盘的平均存取时间=平均找道时间+平均旋转等待时间

=60ms+60s÷(2×2400)=60ms+12.5ms=72.5ms。

因为每道容量为96Kb，而磁盘存储器转速为2400转/60秒=40转/秒，所以最大数据传输速率为96Kb×40=3840Kb/秒=480KB/秒。

9．磁带机有9道磁道，带长600m，带速2m/s，每个数据块1KB，块间间隔14mm，若数据传输率为1280008/s，试求：

（1）记录位密度；

（2）若带的首尾各空2m，求此带最大有效存储容量。

答：（1）根据公式数据传输率C=D×V,其中D为记录位密度，V为线速度，故记录位密度D=C÷V=128000B/s÷2m/s=64000B/m=64B/mm。

（2）传送一个数据块所需的时间为t=1024B÷128000B/s=1/125s，

一个数据块占用长度为l=v×t=2m/s×1/125s=0.016m=16mm,

每块间隙l1=14mm，数据块总数为：(600-2×2)m÷(l+l1)=596×1000÷30=19866块,

故磁带存储器有效存储容量为19866块×1KB/块=19866KB。

10．一台活动头磁盘机的盘片组共有20个可用的盘面，每个盘面直径18英寸，可供记录部分宽5英寸，已知道密度为l00道/英寸，位密度为1000位/英寸(最内道)，并假定各磁道记录的信息位数相同。试问：

（1）盘片组总容量是多少兆(106)位?

（2）若要求数据传输率为1MB/s，磁盘机转速每分钟应是多少转?

答：（1）道密度为100道/英寸，而可供记录的部分宽5英寸，所以磁道数为：5×100=500道；又因最内圈磁道直径：18-2×5=8英寸，所以其周长：8×3.14=25.12英寸；道容量=8×3.14×1000÷8=3140B/道。面容量=3140×500=1570000B/面，盘片组总容量为1570000×20=3140000B。

（2）数据传输率已知，根据公式数据传输率=每道字节数×每秒转速，可求得每分钟转速=数据传输率×60÷每道字节数=1024×1024B/s×60s÷3140B/道=20036转/分。

11．有一台磁盘机，其平均找道时间为30ms，平均旋转等待时间为10ms，数据传输率为5008/ms，磁盘机上存放着1000件每件30008的数据。现欲把一件件数据取走，更新后再放回原地，假设一次取出或写入所需时间为

T=平均找道时间+平均等待时间+数据传送时间

另外，使用CPU更新信息所需的时间为4ms，并且更新时间同输入输出操作不相重叠。试问：

（1）更新磁盘上全部数据需多少时间?

（2）若磁盘机旋转速度和数据传输率都提高一倍，更新全部数据需多少时间?

答：（1）更新一件数据的时间T=30+10+3000÷500+4=50ms，故更新磁盘上全部数据需：50ms×1000=50s。

（2）若磁盘机旋转速度和数据传输率都提高一倍，更新一件数据的时间为T=30+5+3000÷1000+4=42ms，全部数据更新所需时间=42ms×1000=42s。

12．有如下六种存储器：主存、高速缓存、寄存器组、CD-ROM存储器、M0磁盘和活动头硬磁盘存储器，要求：

（1）按存储容量和存储周期排出顺序；

（2）将有关存储器排列组成一个存储体系；

（3）指明它们之间交换信息时的传送方式。

答：（1）按容量从小到大排序：

寄存器组—高速缓存—CD-ROM存储器—MO磁盘—主存—活动头硬磁盘存储器

按存储周期从小到大可排为：

寄存器组—高速缓存—主存—活动头硬磁盘存储器—MO磁盘—CD-ROM存储器

（2）高速缓存—主存—活动头硬磁盘存储器可构成一个三级存储体系。

（3）高速缓存与主存之间的数据交换方式为猝发式，以块为单位；主存与硬盘之间的数据传送方式常用DMA方式。

13.CRT的显示适配器中有一个刷新存储器，说明其功能。刷存的容量与什么因素有关?若CRT的分辨率为l024×1024像素点，颜色深度为24位，问刷新存储器的存储容量是多少?

答：刷新存储器用于存放待显示的字符的ASCII和属性码或图形状态下的每个像素的颜色值。其容量与显示器的分辨率和颜色设置有关。若CRT的分辨率为1024×1024个像素点，颜色深度为24位（3位二进制码表示），则刷新存储器的存储容量是：1024×1024×3B=3MB。

14．刷新存储器的重要性能指标是它的带宽。若显示工作方式采用分辨率为l024× 768，颜色深度为24位，帧频(刷新速率)为72Hz，求：

（1）刷新存储器的存储容量是多少?

（2）刷新存储器的带宽是多少?

答：（1）颜色深度24位，使用3位二进制码表示，故刷新存储器的存储容量是：1024×768×3=2.25MB。

（2）刷新存储器的带宽=分辨率×每个像素点颜色深度×刷新速度=1024×768×3B×72/s=165888KB/s=162MB/s。

第8章　输入输出系统

1．如果认为CPU等待设备的状态信号是处于非工作状态(即踏步等待)，那么在下面几种主机与设备之间的数据传送中：______主机与设备是串行工作的；______主机与设备是并行工作的；______主程序与设备是并行运行的。

A．程序查询方式

B．程序中断方式

C．DMA方式

【答案】A，B，C查看答案

2．中断向量地址是______。

A．子程序入口地址

B．中断服务程序入口地址

C．中断服务程序入口地址指示器

D．例行程序入口地址

【答案】C查看答案

【解析】中断向量地址是利用硬件产生的，再由向量地址找到中断服务程序的入口地址。

3．利用微型机制作了对输入数据进行采样处理的系统。在该系统中，每抽取一个输入数据就要中断CPU一次，中断处理程序接收采样的数据，将其放到主存的缓冲区内。该中断处理需时x秒，另一方面缓冲区内每存储n个数据，主程序就将其取出进行处理，这种处理需时y秒。因此该系统可以跟踪到每秒______次的中断请求。

A．n/(n×x+y)

B．n/(x+y)·n

C．min(1/x，n/y)

【答案】A查看答案

【解析】该系统中，每抽取一个输入数据要中断CPU一次，n个数据共有n次中断请求，每次处理中断需要x秒，n个数据的处理需要y秒，故n次中断共耗费(n×x+y)秒，即每秒n/(n×x+y)次中断请求。

4．采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要占用一个______的时间。

A．指令周期

B．机器周期

C．存储周期

D．总线周期

【答案】C查看答案

【解析】外围设备可以利用DMA方式直接访问内存，每传送一个数据占用一个存储周期。

5．通道的功能是：①_______，②______。按通道的工作方式分，通道有______通道、______通道两种类型。

答：①执行通道指令，组织外围设备和内存进行数据传输

②实现CPU内部数据处理与I/O设备的平行工作；选择、多路。

6．在图8-9中，当CPU对设备B的中断请求进行服务时，如设备A提出请求，CPU能够响应吗?为什么?如果设备B一提出请求总能立即得到服务，问怎样调整才能满足此要求?

图8-9

答：（1）能响应。

（2）因为设备A和设备B通过链式查询方式连接，设备A的优先级比设备B高，对于多级中断，当CPU对设备B的中断请求进行服务时，如果设备A提出请求，CPU会给予响应。

（3）若要设备B总能立即得到服务，可将设备B从第二级取出来，单独放在第三级上，使第三级的优先级最高，即令IM3=0。

7．在图8-9中，假定CPU取指并执行一条指令的时间为t1，保护现场需t2，恢复现场需t3，中断周期需t4，每个设备的设备服务时间为tA，tB，…，tG。试计算只有设备A，D，G时的系统中断饱和时间。

答：依次处理设备A、设备D、设备G的时间为：

T1=t1+t2+t3+t4+tA

T2=t1+t2+t3+t4+tD

T3=t1+t2+t3+t4+tG

总时间为T=T1+T2+T3=3×（t1+t2+t3+t4）+tA+tD+tG。

8．设某机有5级中断：L0，L1，L2，L3，L4，其中断响应优先次序为：L0最高，L1次之，L4最低。

现在要求将中断处理次序改为L1→L3→L0→L1→L2，试问：

（1）下表中各级中断处理程序的各中断级屏蔽值如何设置(每级对应一位，该位为“0”表示允许中断，该位为“1”表示中断屏蔽)?