計算機組成原理

1、第一題: 對于一個給定的程序, IN表示執(zhí)行程序中的指令總數(shù), ICPU表示執(zhí)行該程序所需要的CPU時間, T為時鐘周期, f 為時鐘頻率(T的倒數(shù)),NC為CPU時鐘周期數(shù)。設CPI表示每條指令的平均時鐘周期數(shù), MIPS表示每秒鐘執(zhí)行的百萬條指令數(shù), 請寫出如下四種參數(shù)的表達式: (1). tCPU (2). CPI (3). MIPS (4). NC答：第二題: 什么是適配器(Adapter)？ 什么是CPU？什么是指令？什么是處理機字長（機器字長）?什么是MIPS(Million Instructions Per Second), 簡述其功能。答：主機和不同速度的外設之間的一種部件，用

2、于主機和外設之間的信息轉(zhuǎn)換。運算器和控制器合稱為中央處理器。由操作碼和操作數(shù)兩部分構(gòu)成，能夠表示計算機中的一個基本操作的代碼或二進制串。機器字長是指計算機進行一次整數(shù)運算所能處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)（整數(shù)運算即定點整數(shù)運算）。因為計算機中數(shù)的表示有定點數(shù)和浮點數(shù)之分，定點數(shù)又有定點整數(shù)和定點小數(shù)之分，這里所說的整數(shù)運算即定點整數(shù)運算。機器字長也就是運算器進行定點數(shù)運算的字長，通常也是CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的寬度。單字長定點指令平均執(zhí)行速度 Million Instructions Per Second的縮寫，每秒處理的百萬級的機器語言指令數(shù)。第三題: 1、簡述馮諾依曼計算機的特點? 2、請畫出馮諾依

3、曼計算機硬件框圖。答：1、馮諾依曼計算機主要由五大部件組成，分別是：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備；馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)的指令和數(shù)據(jù)均采用二進制碼表示；指令和數(shù)據(jù)以同等地位存放于存儲器中，均可按地址尋訪；指令由操作碼和地址碼組成，操作碼用來表示操作的性質(zhì)，地址碼用來表示操作數(shù)所在存儲器中的位置；指令在存儲器中按順序存放，通常指令是按順序執(zhí)行的，特定條件下，可以根據(jù)運算結(jié)果或者設定的條件改變執(zhí)行順序；機器以運算器為中心，輸入輸出設備和存儲器的數(shù)據(jù)傳送通過運算器。2、馮諾依曼計算機硬件框圖：第四題: 用一臺50MHz處理機執(zhí)行標準測試程序, 它包含的混合指令數(shù)和相應所需的平均時鐘周期數(shù)如下

4、表所示:指令類型指令數(shù)目平均時鐘周期數(shù)整數(shù)運算450001數(shù)據(jù)傳送320002浮點運算150002控制傳送80002求有效CPI, MIPS速率, 處理機程序運行時間tCPU。答：第五題:寫出下列各真值定點位的原碼、反碼、補碼、移碼表示。 (27)10 (103)10 (0.01101)2 (23/64)10解： 原碼0 001 1011 反碼0 001 1011 補碼 0 001 1011 移碼 1 001 1011 原碼 1 110 0111 反碼 1 001 1000 補碼 1 001 1001 移碼 0 001 1001原碼 1.011 0100 反碼 1.100 1011 補碼 1.

5、100 1100 移碼 0.100 1100原碼 1.010 1110 反碼 1.101 0001 補碼 1.101 0010 移碼 0.101 0010第六題: 請說明計算機系統(tǒng)的組成有哪些?答：微程序級、一般機械級、操作系統(tǒng)級、匯編語言級、高級語言級第七題: 已知x1=-1110 , x2=+1101 , 求：x1補 , -x1補 , x2補 , -x2補第八題: 有一個字長為32位的浮點數(shù)，符號位1位；階碼8位，用移碼表示；尾數(shù)23位，用補碼表示；基數(shù)為 2。 請寫出：(1)最大數(shù)的二進制表示 (2)最小數(shù)的二進制表示 (3) 規(guī)格化數(shù)所能表的數(shù)的范圍。第九題: 用8位編碼表示下列各整數(shù)

6、的原碼、反碼、補碼。(1). -35 (2). 127 (3).-127 (4).-1答：（1）、原碼：1 010 0011 反碼：1 101 1100 補碼：1 101 1101（2）、原碼：0 111 1111 反碼：0 111 1111 補碼：0 111 1111（3）、原碼：1 111 1111 反碼：1 000 0000 補碼：1 000 0001（4）、原碼：1 000 0001 反碼：1 111 1110 補碼：1 111 1111第十題: 將數(shù)(20.59375)10轉(zhuǎn)換成754標準的32位浮點數(shù)的二進制存儲格式。第十一題: 若浮點數(shù)x的754標準存儲格式為()16，求其浮點數(shù)

7、的十進制數(shù)值。 ()16第十二題: 將十進制真值(127,1, 0, 1, 127)列表表示成二進制數(shù)及原碼、反碼、補碼、移碼值第十三題: 設機器字長16位,定點表示,尾數(shù)15位,數(shù)符1位,問：(1)定點原碼整數(shù)表示時,最大正數(shù)是多少?最小負數(shù)是多少?(2)定點原碼小數(shù)表示時,最大正數(shù)是多少?最小負數(shù)是多少?如果均改用補碼，是何情況？第十四題: 假設由S,E,M三個域組成的一個32位二進制字所表示的非零規(guī)格化浮點數(shù),真值表示為（非IEEE754標準）：(1)s (1.M) 2E128問：它所表示的規(guī)格化的最大正數(shù)、最小正數(shù)、最大負數(shù)、最小負數(shù)是多少？第十五題: 請使用補碼加減法計算下列值（1）

8、 x=+1001 , y=-0101 , 求 x+y=？（2） x=-0.1011,y=0.0111，求x+yX反碼=1.0100 Y反碼=1.1000X補碼=1.0101 Y補碼=1.1001x+y=0.1110（3）x=+1101 , y=+0110 , 求 x-y=？ 第十六題: 請使用溢出的檢測計算下列值（1） x=+1100 , y=+1000 , 求 x+y 。（2）x=-1100 , y=-1000 , 求 x+y 。第十七題: 請使用浮點加法、減法運算計算下列值設x = 10ExMx = 1020.3 , y = 10EyMy = 1030.2 , 求 x+y=? x-y=?第十八題: 某機字長16位，問在下列幾種情況下所能表示數(shù)值的范圍： a) 無符號整數(shù)； b) 原碼表示定點小數(shù)； c) 補碼表示定點小數(shù)； d) 原碼表示定點整數(shù)； e) 補碼表示定點整數(shù)。 第十九題: 試將下列IEEE短浮點數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。 解：十進制數(shù)為：C1E00000第二十題:在機器數(shù)( B )中，零的表示形式是唯一的。A原碼B補碼C移碼D反碼第二十一題: 浮點數(shù)的表示范圍和精度取決于( C )。