計算機組成原理簡答

根據三原色原理，由三種顏色的顏料就可以配出任意色彩，為什么彩色噴墨列印機需要6種顏色的墨盒？
雖然可以配出任意色彩，但是表現力差，色域的寬廣度和人眼的要求相差甚遠，即使加入黑色墨盒，成為4色墨盒，形成四色列印機，其色彩還原能力仍無法與沖印的相片相比，所以添加了淡青色和淡品紅，成為六色列印機

計算機控制器的功能有哪些？分別是由什么對應的部件實作的？
計算機控制系統由計算機和工業物件兩部分組成，其中包括硬體和軟體，計算機控制系統是指用計算機或數字控制器裝置來實作自動控制系統中控制器的功能，

簡述總線介面的功能有哪些？
①控制：傳遞總線上的控制資訊，主設備會通過總線介面向從設備發出控制資訊，②資料快取：在總線傳遞資訊時，在總線介面中臨時存放資料，③狀態設定通過總線和轉換從設備的作業資訊，便于主設備了解從設備的資訊，④資料轉換：某些總線介面需要對傳遞的資料進行轉換，⑤整理：對介面本身進行調整，⑥程式中斷，

計算機體系改進的目標是什么？對馮.諾依曼計算機體系結構改進的具體措施都有哪些？
答：目標是并行與共享，
改進有：
（1）從以運算器為中心到以存盤器為中心，
（2）指令執行的并行與共享，
（3）處理器并行與共享，

算盤和算籌與現代計算機的差距主要體現在哪些方面？成為現代計算機應具備哪些功能？
答：算盤和算籌主要由人——外動力進行撥珠、布籌，不具有內動力；且算盤和算籌的計算程式由人腦下達，不能自動計算，不具有內程式，
成為現代計算機應具備哪些功能：
（1）具有適合作業原件的內動力
（2）具有內程式執行機制
（3）具有與內程式相適應的資料和程式存盤與表示形式
（4）可以實作系統運行中的自我管理

簡述I/O介面的功能？（本小題5分）
（1）設備選擇，即通過地址譯碼選擇要操作的設備，
（2）資料緩沖與鎖存，以實作外部設備與計算機之間的速度匹配，
（3）資料格式轉換，如串-并變換、資料寬度變換等，
（4）信號特性匹配，當計算機的信號電平與外部設備的信號電平不同時，實作信號電平匹配變換，
（5）接收CPU的控制命令，監視外設的作業狀態，

在向現代計算機的發展程序中，最具有代表性的計算機有哪幾個？
答：中國古代提花機和提花機、巴貝奇分析機、帕斯卡的加法器、萊布尼茨的乘法器

為什么I/O總線均采用串行總線的形式，而不是采用系統總線那樣的并行總線形式？并以USB串行總線為例，都采用了哪些技術措施？
答：并行總線的每個資料位都需單獨一條傳輸線，所有資料位同時進行傳輸，會造成干擾，資料容易丟失；
而串行總線的資料傳輸是在一條線路上按位進行，抗干擾性強，資料不易丟失；為了規避并行總線在高速下的串擾和同步問題，I/O總線均采用串行總線的形式，USB(通用串行總線)是用于將適用USB的外圍設備連接到主機的外部總線結構,其主要是用在中速和低速的外設

簡述I/O程序中，程式查詢控制方式的特點與不足之處是什么？
特點：CPU定時啟動一個查詢程式，看哪個設備有I/O需求，
不足：
(1) CPU進行I/O控制的作業效率很低，

(2) 只適合預知或預先估計到的I/O事件，

(3) 只允許CPU與外設串行作業，

什么是機器數？它的表示形式都有哪些？為什么需要這么多種形式？
答：一個數在機器內的表示形式稱為機器數，這個數本身的值稱為該機器數的真值，
它的表示形式有：原碼、反碼、補碼、移碼，
為了解決機器內負數的符號位參加運算的問題，

計算機控制器的功能有哪些？分別是由什么對應的部件實作的？
解：
（1）定序:組成程式的指令必須按照一定的順序被執行，[指令控制器]
（2）定時:①統一的時間標準——時鐘和節拍②時鐘頻率，[時序控制器]
（3）操作控制：控制器應能按指令規定的內容，在規定的節拍向有關部件發出操作控制信號，[總線控制器]

在中斷處理的程序中，執行中斷服務前后為什么需要保護和恢復現場和斷點，現場和斷點的具體內容是什么？存放在什么地方了？用的是什么指令？
現場通常指中斷發生前程式的運行狀態, 一般主要指系統標志暫存器中的內容，
斷點通常指被中斷的主程式的下一條待運行的指令的存放地址，
存盤在放到堆疊
保護現場用 ( PUSH )指令,恢復現場用 ( POP )指令，

計算機的存盤器為什么實作分級存盤的方式？一般分為幾級？各級之間的關系是什么？
答：存盤器實作分級存盤的方式是為了解決速度不匹配以及主存容量不足的問題，一般分為3級：輔助存盤器、
主存盤器、高速緩沖暫存器，各級之間的關系是：輔助存盤器作為主存盤器的后援；主存盤器可以與CPU 通信，也可以作為Cache的后援；Cache存盤CPU最常使用的資訊，

計算機的存盤器為什么實作分級存盤的方式？一般分為幾級？各級之間的關系是什么？P60，P136-137.
答：存盤器實作分級存盤的方式是為了解決速度不匹配以及主存容量不足的問題，一般分為3級：輔助存盤器、
主存盤器、高速緩沖暫存器，各級之間的關系是：輔助存盤器作為主存盤器的后援；主存盤器可以與CPU 通信，也可以作為Cache的后援；Cache存盤CPU最常使用的資訊，

計算機體系結構發展的目標是什么？采取的技術路線是什么？對馮.諾依曼計算機體系結構改進的具體措施都有哪些？
答：計算機體系結構發展的目標是并行與共享，
采取的技術路線是：在實作以存盤器為中心的程序中，形成分時作業系統、中斷控制技術、DMA控制技術 等；采用指令流水線實作指令執行的并行與共享；使用處理器級的并行性技術，
對馮諾依曼體系結構的改進有：（1）從以運算器為中心到以存盤器為中心，（2）指令執行的并行與共享， （3）處理器并行與共享，

磁盤和光碟相對的優缺點分別是什么？磁光碟是如何對他們的優缺點進行揚棄的？
答：磁盤是一種具有存盤容量大、資訊保存時間長、讀出時不需要再生等特點的輔助存盤器，
磁盤相對光碟的優點是既可以讀又可以寫，缺點是記錄密度小，
光碟具有記錄密度高，成本低廉，存盤容量大，體積小等技術特點，
光碟相對磁盤的優點是記錄密度高，缺點是只能讀不能寫，
磁光碟的存盤介質是由光磁材料做成的易于垂直磁化的磁性薄膜，它兼有磁盤和光碟兩方面的優點，磁光 盤既可以讀又可以寫，而且它的記錄密度很大，

在總線上進行通信的主從雙方對時序的控制方式有哪幾種？分別適用于什么場合？
答：
（1）同步通信，特點是模塊之間的配合簡單一致，采用了公共時鐘，每個部件什么時候發送或接受資訊都有統 一的時鐘規定，因此有較高的傳輸效率，
（2）異步通信，雙方的操作不依賴基于共同時鐘的時間標準，而是一方的操作依賴于另一方的操作，形成一種 “請求-應答”方式，采用的通信協議稱為握手協議，
（3）半同步通信，特點是用系統時鐘同步，但對慢速設備可延長傳輸資料的周期，適用于系統作業速度不高， 但又包含了許多速度差異較大的設備的簡單系統，
（4）分離式通信，基本思想是將一個傳輸周期分解為兩個子周期，特點是每個模塊占用總線使用權都必須提出 申請，各模塊在準備資料的程序中都不占用總線，總線可以接受其他模塊的請求，總線被占用時都在做有效 作業，從而實作了在多個主、從模塊間進行交叉重疊并行式傳送，這種控制方式比較復雜，一般普通微型計算 機系統很少采用，

簡述I/O介面的功能，P201-203.
答：
（1）設備選擇，即通過地址譯碼選擇要操作的設備，
（2）資料緩沖與鎖存，以實作外部設備與計算機之間的速度匹配，
（3）資料格式轉換，如串-并轉換、資料寬度轉換，
（4）信號特性匹配，當計算機的信號電平與外部設備的信號電平不同時，實作匹配變換，
（5）接收CPU的控制命令，監視外設的作業狀態，

簡述I/O程序中CPU對資料交換的常用控制方式有幾種？各有什么特點與不足？
答：
（1）I/O 程序的程式直接控制：
特點：I/O程序完全處于CPU指令控制下，
不足：CPU進行I/O控制的效率很低，
（2）I/O程序的程式中斷控制：
特點：提高了計算機的作業效率，
不足：可能丟失資料，
（3）I/O程序的DMA控制：
特點：高速大批量傳送資料，
不足：只能實作簡單的資料傳送，
（4）I/O程序的通道控制：
特點：CPU通過簡單的輸入輸出指令控制通道作業，
不足：對硬體的要求較高，

I/O介面需要具備資料格式轉換和信號特性匹配功能的起因是什么？
答：由于并行傳輸的抗干擾性不好，容易出現錯誤，所以I/O總線采用串行方式，而系統總線采用的是并行
方式，故I/O介面需要進行資料格式轉換，
I/O總線采用串行方式，資訊傳輸遠，信號衰減速度就會很快，且易受到干擾，計算機的信號電平與外設
的信號電平不同，故I/O介面需 要具備信號特性匹配功能，

計算機的內動力和內程式分別是由誰首先解決的？是用什么方法解決的？
答：內動力是由帕斯卡首先解決的；帕斯卡發明了帕斯卡加法器，它的內部是一系列齒輪組成的裝置，內動力
非常簡單，就是使用了鐘表中的發條，
內程式是由巴貝奇首先解決的；巴貝奇從提花機中得到靈感，發明了差分機，進而提出了巴貝奇分析機，
按工廠模式將分析機分為5部分：倉庫、作坊、控制機構、印刷廠、穿孔卡片，

中斷和DMA方式分別適合于什么型別的外設？
答：中斷適合于需要CPU與外設在大部分時間并行作業，只有少部分時間用于相互交換資訊，從而提高
CPU資源利用率的外設，例如：鍵盤、列印機等，
DMA方式只能控制速度較快、型別單一的外設，它適合于與存盤器之間的資料進行直接傳遞的外設，

計算機的存盤器如何實作分級存盤的？它們之間的關系如何什么？
答：存盤器實作分級存盤的方式是為了解決速度不匹配以及主存容量不足的問題，一般分為3級：輔助存盤器、
主存盤器、高速緩沖暫存器，各級之間的關系是：輔助存盤器作為主存盤器的后援；主存盤器可以與
CPU通信，也可以作為Cache的后援；Cache存盤CPU最常使用的資訊，

激光列印機的作業程序主要經歷了哪幾個步驟？
答：第一步：要列印的圖案經過“曝光”形成靜電潛影，
第二步：帶負電荷的碳粉在電壓作用下，吸附在硒鼓有正電荷的區域，這個程序叫做“顯影”，
第三步：再施以反向的靜電電荷，把碳粉吸附到紙上，這個程序稱為“轉印”，
第四步：加電輥熔化碳粉，將碳粉固化在紙上，這個程序叫做“定影”，