計算機組成原理試題及答案.doc

計算機組成原理試題一、（共30分）1.(10分)(1)將十進制數(shù)+107/128化成二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)（3分）(2)請回答什么是二-十進制編碼?什么是有權(quán)碼、什么是無權(quán)碼、各舉一個你熟悉的有權(quán)碼和無權(quán)碼的例子？（7分）2.已知X=0.1101,Y=-0.0101,用原碼一位乘法計算X*Y=?要求寫出計算過程。(10分)3.說明海明碼能實現(xiàn)檢錯糾錯的基本原理?為什么能發(fā)現(xiàn)并改正一位錯、也能發(fā)現(xiàn)二位錯，校驗位和數(shù)據(jù)位在位數(shù)上應(yīng)滿足什么條件？（5分）4.舉例說明運算器中的ALU通?？梢蕴峁┑闹辽?種運算功能?運算器中使用多累加器的好處是什么?乘商寄存器的基本功能是什么?(5分)二、(共30分)1.在設(shè)計指令系統(tǒng)時,通常應(yīng)從哪4個方面考慮?(每個2分,共8分)2.簡要說明減法指令SUB R3,R2和子程序調(diào)用指令的執(zhí)行步驟(每個4分，共8分)3.在微程序的控制器中，通常有哪5種得到下一條指令地址的方式。(第個2分，共10分）4.簡要地說明組合邏輯控制器應(yīng)由哪幾個功能部件組成？(4分）三、（共22分）1.靜態(tài)存儲器和動態(tài)存儲器器件的特性有哪些主要區(qū)別？各自主要應(yīng)用在什么地方？（7分）2.CACHE有哪3種基本映象方式，各自的主要特點是什么？衡量高速緩沖存儲器（CACHE）性能的最重要的指標(biāo)是什么？（10分）3.使用陣列磁盤的目的是什么？陣列磁盤中的RAID0、RAID1、RAID4、RAID5各有什么樣的容錯能力？（5分）四、（共18分）1.比較程序控制方式、程序中斷方式、直接存儲器訪問方式，在完成輸入/輸出操作時的優(yōu)缺點。（9分）2.比較針式、噴墨式、激光3類打印機各自的優(yōu)缺點和主要應(yīng)用場所。（9分）答 案一、（共30分）1.(10分)(1) (+107/128)10 = (+1101011/10000000)2 = (+0.1101011)2 = (+0.153)8 = (+6B)16(2) 二-十進制碼即8421碼，即4個基2碼位的權(quán)從高到低分別為8、4、2、1，使用基碼的0000，0001，0010，1001這十種組合分別表示0至9這十個值。4位基二碼之間滿足二進制的規(guī)則，而十進制數(shù)位之間則滿足十進制規(guī)則。有權(quán)碼是指一個十進制數(shù)位的4位基2碼的每一位有確定的權(quán)。無權(quán)碼是指一個十進制數(shù)位的4位基二碼沒有確定的權(quán)。前者的例子為二-十進制編碼（BCD）碼，后者的例子為余3碼。2.已知X=0.1101,Y=-0.0101,用原碼一位乘法計算X*Y=?要求寫出計算過程。(10分) 高位部分積 低位部分積/乘數(shù) 說明 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 起始情況 +） 0 0 1 1 0 1 乘數(shù)最低位為1，加乘數(shù) 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1（丟失） 右移部分積和乘數(shù) +） 0 0 0 0 0 0 乘數(shù)最低位為1，加0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0（丟失） 右移部分積和乘數(shù) +） 0 0 1 1 0 1 乘數(shù)最低位為1，加乘數(shù) 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1（丟失） 右移部分積和乘數(shù) +） 0 0 0 0 0 0 乘數(shù)最低位為0，加0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0（丟失） 右移部分積和乘數(shù)結(jié)果符號位為正，X*Y=0.010000013. 答案：基本原理：k個數(shù)據(jù)之外加上r個校驗位，從而形成k+r位的新的碼字，使新的碼字的碼距均勻的拉大。把數(shù)據(jù)的每一個二進制位分配到幾個不同的偶校驗位的組合中，當(dāng)一位出錯，會引起相關(guān)的幾個校驗位的值發(fā)生變化，從而可能發(fā)現(xiàn)出錯，還能指出是哪一位錯，進而進行糾錯。校驗位和數(shù)據(jù)位應(yīng)滿足條件 2 r-1k+r在此條件下，不但能發(fā)現(xiàn)并改進一位錯，并能同時發(fā)現(xiàn)二位錯。4.答案：運算器中的ALU通常至少可以提供算術(shù)加運算、算術(shù)減運算、邏輯或運算、邏輯與運算、邏輯異或運算5種功能。運算器采用多累加器可以簡化指令的執(zhí)行步驟。乘商寄存器的基本功能是在完成乘除運算時能自行左右移位。二、(共30分)1.答：（1）指令系統(tǒng)的完備性，常用指令齊全，編程方便；（2）指令系統(tǒng)的高效性，程序占用內(nèi)存空間少，運行速度快。（3）指令系統(tǒng)的規(guī)整性，指令和數(shù)據(jù)使用規(guī)則統(tǒng)一簡化，易學(xué)易記；（4）指令系統(tǒng)的兼容性，同一系列的低檔計算機的程序能放到新的高檔機上直接運行。 2. 答：（1）減法指令SUB R3,R2的執(zhí)行步驟： ARPC 讀內(nèi)存，IR讀出的內(nèi)容，PCPC+1 R3R3R2，保存狀態(tài)信息結(jié)束，檢查中斷請求，無中斷請求，進入下一條指令的執(zhí)行過程。 （2）子程序調(diào)用指令CALL執(zhí)行流程； ARPC 讀內(nèi)存，IR讀出的內(nèi)容，PCPC+1 ARSP1 寫內(nèi)存，PC內(nèi)容進棧保存 PCZI程序入口地址結(jié)束，檢查中斷請求，無中斷請求，進入下一條指令的執(zhí)行過程。3.答：在微程序控制系統(tǒng)中，通常有以下5種得到下一條微指令地址的方式：（1）微程序順序執(zhí)行時，下地址為本條微地址加1。（2）在微程序必定轉(zhuǎn)向某一微地址時，可以在微指令中的相關(guān)字段中給出該地址值。（3）按微指令（上一條或本條）的某一執(zhí)行結(jié)果的狀態(tài)，選擇順序執(zhí)行或轉(zhuǎn)向某一地址。（4）從微堆棧中取出從微子程序返回到微主程序斷點的返回地址，用于微子程序返回處理。（5）依條件判斷轉(zhuǎn)向多條微指令地址中的某一地址控制。4.答:組合邏輯控制器應(yīng)由4 個功能部件組成：（1）程序計數(shù)器PC，用于保存一條指令在內(nèi)存中的地址；（2）指令寄存器IR，用于保存從內(nèi)存讀出的指令內(nèi)容；（3）脈沖源和啟停控制邏輯、節(jié)拍發(fā)生器，前者向計算機各部件提供連續(xù)（單個）的主振脈沖，后者用于標(biāo)記每個指令的執(zhí)行步驟的相對次序關(guān)系。（4）時序控制信號產(chǎn)生部件，用于形成并提供計算機各部件當(dāng)前時刻要用到的控制信號。三、（共22分）1.低高 存儲成本小大 發(fā)熱量高低 集成度慢快 運行速度分兩次送同時送 行列地址需要非 需要刷新是非 破壞性讀出電容觸發(fā)器 存儲信息DRAMSRAM主要性能答：靜態(tài)存儲器和動態(tài)存儲器器件的特性有的主要區(qū)別見下表：靜態(tài)存儲器SRAM主要用于高速緩沖存儲器Cache，動態(tài)存儲器主要用于主存儲器。2. 答：Cache有三種映像方式：全相聯(lián)映像方式，直接映像方式，多路組相聯(lián)映像方式。全相聯(lián)映像方式是指主存中任一個字（字塊）可以寫入Cache中的任何一個字（字塊）中。其優(yōu)點是有最大的靈活性。缺點是要確定讀的信息是否在Cache中，必須用原本讀主存的地址與整個Cacha每一個單元的標(biāo)志字段比較，電路過于復(fù)雜，成本較高。直接映像方式是指主存的一個字（字塊）只能映像到Cache的字和字塊中。優(yōu)點是要確定讀的信息是否在Cache中時原本讀主存的地址與標(biāo)志字段比較的線路簡單，成本低；缺點是Cache的使用缺乏靈活性，影響命中率。多路組相聯(lián)映相方式是對全相聯(lián)映相方式和直接映像方式的一種折中的處理方案。它與直接相聯(lián)映像方式的區(qū)別在于每個主存字塊可以從多個（例如2，4，8個，而不是一個）體中選擇其一完成寫入Cache的操作，它與全相聯(lián)映像的類同之處是把一個主存字寫進Cache時，可以在Cache的多個（而不是任何一個）個體中選擇。既有較高的命中率，又使比較線路也不會太復(fù)雜。 衡量Cache性能的最重要的指標(biāo)是命中率。3. 答：采用磁盤陣列技術(shù)的目的： 通過多個磁盤的并列操作來提高設(shè)備總體的性能和可靠性。通過合理在多個磁盤之間組織數(shù)據(jù)，得到比較理想的容錯能力，即額外拿出一定的存儲容量（冗余）用于保存檢錯糾錯的信息。RAID0模式（數(shù)據(jù)散放）只用于擴展容量，并發(fā)讀寫，提高數(shù)據(jù)輸入/輸出能力。沒有容錯措施，故沒有容錯能力。RAID1模式（磁盤鏡像）是實現(xiàn)兩個磁盤互為備份的用法，把相同的數(shù)據(jù)分別寫到配對使用的兩個磁盤中。它用于備份數(shù)據(jù)，即使一個磁盤出現(xiàn)故障，還可以從另一磁盤讀出數(shù)據(jù)。 RAID4模式（數(shù)據(jù)保護）提供了容錯能力，N+1個磁盤中任一個出現(xiàn)故障，可用其余N個磁盤的內(nèi)容計算出故障磁盤的正確數(shù)據(jù)。RAID5模式（分布式數(shù)據(jù)保護）是對RAID4的改進。同RAID4一樣，供了容錯能力，N+1個磁盤中任一個出現(xiàn)故障，可用其余N個磁盤的內(nèi)容計算出故障磁盤的正確數(shù)據(jù)。四、（共18分）1. 答：程序直接控制方式在用戶程序中直接使用I/O指令完成輸入輸出操作，它是由CPU通過查詢設(shè)備的運行狀態(tài)，來控制數(shù)據(jù)傳送過程。其優(yōu)點是控制簡單，容易實現(xiàn)。缺點是CPU工作效率低，實時性差，計算機系統(tǒng)可靠性不高程序中斷方式是指由被讀寫的設(shè)備主動“報告”CPU它是否已進入準(zhǔn)備好狀態(tài)，CPU就不必花費時間去循環(huán)測試，而是在接收到外設(shè)的中斷請求后轉(zhuǎn)去進行輸入輸出處理的。其優(yōu)點是實現(xiàn)CPU與外設(shè)并行工作，大大提高了CPU的工作效率，增強計算機系統(tǒng)的實時性，提高了計算機系統(tǒng)的可靠性。直接存儲器訪問方式是一種由硬件執(zhí)行I/O操作的傳送方式。其優(yōu)點是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳送，又減少了對CPU的打擾，提高了CPU的工作效率。2.比較針式、噴墨式、激