2017秋華師計(jì)算機(jī)組成原理答案---副本

1、2013秋華師網(wǎng)院計(jì)算機(jī)組成原理作業(yè)答案第1題 (3) 分存儲(chǔ)器的刷新操作有集中式刷新和分散式刷新兩種方式，后者把每一行的刷 新插入到正常的讀 /寫周期之中， 如下圖所示， 現(xiàn)有一 256K× 8 位的 DRAM 芯片，其存儲(chǔ)體 結(jié)構(gòu)中，每行 256× 8個(gè)存儲(chǔ)元， 如單元刷新間隔不超過(guò) 8ms，其平均行刷新時(shí)間 t=s。(取最接近計(jì)算值的 0.5 s 的整數(shù)倍)1024 行， 8000us/1024=7.8us 取 7.5us第 2 題 (3) 分 DMA采用三種傳送方式：即：方式、周期挪用方式和 方式。停止 CPU 訪問(wèn)內(nèi)存， DMA 與 CPU 交替訪內(nèi)第 3 題 (

2、3) 分 某指令格式結(jié)構(gòu)如下所示，操作碼 OP 可指定條指令。64第 4 題 (3)分 按照馮.諾伊 曼的思想 ，將解決問(wèn)題 的指令序 列存放 到存儲(chǔ) 器中，這 叫。存儲(chǔ)程序第 5 題 (3) 分 總線是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)機(jī)構(gòu)，是多個(gè) 之間進(jìn)行 的公共通路。 系統(tǒng)功能部件 ,數(shù)據(jù)傳送第 6 題 (3) 分 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)由硬件、軟件組成的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)，它通常由 、 、操作系統(tǒng)級(jí)、 匯編語(yǔ)言級(jí)和高級(jí)語(yǔ)言級(jí)組成微程序級(jí) ,一般機(jī)器級(jí)第 7 題 (3) 分 在相對(duì)尋址方式中，操作數(shù)的有效地址等于 的內(nèi)容加上指令中的形式地址 D 。 程序計(jì)數(shù)器 PC數(shù)據(jù)線。第 8 題 (3) 分 通常存儲(chǔ)器利用三

3、組信號(hào)線與外部打交道，這三組信號(hào)線分別是地址線、控制線第 9 題 (3) 分用 8 位 (含 符 號(hào)位 ) 補(bǔ) 碼表 示 整 數(shù)， 能 表 示 的 最 大正 整 數(shù) 和最 小 負(fù) 整 數(shù) 分 別 是和。127,-128第 10 題 (3) 分 若浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式中階碼的基數(shù)已確定， 且尾數(shù)采用規(guī)格化表示法， 則浮點(diǎn)數(shù)表示數(shù)的范圍取 決于浮點(diǎn)數(shù) 的位數(shù)，而精度則取決于 的位數(shù)。A,B第 11 題 (3) 分cache 地址映射方式，方式命中率最高但比較電路很復(fù)雜， 而 方式比較電路與cache 容量大小無(wú)關(guān)，適合于大容量 cache。全相聯(lián)映射 ,直接相聯(lián)映射第 12 題 (3) 分某 CPU 微程

4、序控制器控存容量為 512×20 位，需要分別根據(jù) OP 字段和 ZF 條件碼進(jìn)行分支 轉(zhuǎn)移，則 P 字段和后繼地址字段應(yīng)分別為和 位。2,9第 13 題 (3) 分 在 DMA 控制器與 CPU 分時(shí)使用內(nèi)存的三種方法中， 方法具有控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)， 適用于數(shù)據(jù)傳輸率很高的設(shè)備進(jìn)行成組傳送， 但在這種 DMA 傳送過(guò)程 中， CPU 基本處于不工作狀態(tài)，在外圍設(shè)備傳送兩個(gè)數(shù)據(jù)的間隔中空閑出的許多存儲(chǔ)周期 不能被 CPU 利用。停止 CPU 訪問(wèn)內(nèi)存第 14 題 (3) 分在總線的三種集中式仲裁方式中，響應(yīng)速度最快的是 ；對(duì)詢問(wèn)鏈的電路故障很敏感的是 。獨(dú)立請(qǐng)求方式 , 鏈?zhǔn)讲樵兎绞降?/p>

5、 15 題 (3) 分 計(jì)算機(jī)的硬件包括：運(yùn)算器、 、 、適配器、輸入輸出設(shè)備?？刂破?,存儲(chǔ)器第 16 題 (3) 分CPU 執(zhí)行一段程序時(shí)， cache 完成存取的次數(shù)為 1800 次，主存完成存取的次數(shù)為 100,已知 cache 存取周期為 50ns,主存為 250ns, cache/主存系統(tǒng)的效率為 1800/(1800+100)=0.95250/50=51/(5+(1-5)*0.95)=83.3%效率為 83.3%第 17 題 (3) 分 數(shù)的真值變成機(jī)器碼時(shí)有四種表示方法，分別是 。補(bǔ)碼，源碼，反碼，移碼第 18 題 (3) 分若 x=01001011 ，y=10001011,

6、則邏輯加運(yùn)算 x+y=解：若 x=01001011， y=10001011,則 x+y=11000000第 19 題 (3) 分 為了使 CPU 能受理新的中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求，中斷服務(wù)子程序在返回前一 定要執(zhí)行 指令。在中斷接口電路中，控制是否允許設(shè)備發(fā)出中斷請(qǐng)求的觸發(fā)器 是。開中斷， EI第 20 題 (3) 分 磁盤的最小尋址單位是 。扇區(qū)第 21 題 (4) 分已知二進(jìn)制數(shù) X=2-10 ×(-0.100011)，Y=2-11 ×(-0.110101)，設(shè)階為 5 位(包括 2 位階符)，用 補(bǔ)碼表示，尾數(shù)為 8 位(包括 2 位尾符)，用補(bǔ)碼表示，按浮點(diǎn)運(yùn)算方法，求

7、X-Y 的值，運(yùn)算過(guò)程階和尾數(shù)均用雙符號(hào)進(jìn)行，舍入采用就近舍入法。解：階和尾數(shù)都采用雙符號(hào)位 x 浮=11011，11.0110101 y 浮=11101 ，00.0101011 -y 浮=00011，11.1010101 對(duì)階 E補(bǔ) =Ex 補(bǔ)+-Ey補(bǔ) =11011+00011=11110 可見(jiàn) E=-2，將 Mx右移 2 位， x 浮11101 ，11.11 01101(01) 尾數(shù)進(jìn)行減運(yùn)算相減 11.1101101(01) +11.101010111.1000010(01) 結(jié)果規(guī)格化并進(jìn)行舍入處理 x-y 浮 =11101, 11.1000010(01)左規(guī) x-y 浮 =1110

8、0, 11.0000100(1) 溢出檢查 由于兩位階符為 11，不是 01，因此無(wú)溢出。最終的結(jié)果為x-y=2- 100×(-0.1111011)第 22 題 (4) 分 已知 x=0.1001 和 y= 0.1111, 用變形補(bǔ)碼計(jì)算 x+y 和 x-y, 同時(shí)指出運(yùn)算 結(jié)果是否溢出。解： x=0.1001 y=-0.1111x 補(bǔ)=00.1001,y 補(bǔ) =11.0001,-y 補(bǔ) =00.1111x+y 補(bǔ) =00.1001+11.0001=11.1010 無(wú)溢出x+y=-0.0110x-y 補(bǔ) =00.1001+00.1111=01.1000 溢出x-y=+1.1000&g

9、t;1第 23 題 (4) 分 設(shè)存儲(chǔ)器容量為 64M 字，字長(zhǎng) 128 位，模塊數(shù) m 8，采用交叉方式進(jìn) 行組織。存儲(chǔ)周期 T 160ns，數(shù)據(jù)總線寬度為 128 位，總線傳送周期 40ns。假設(shè)連續(xù)讀 取 8 個(gè)字。(1)交叉存儲(chǔ)器的帶寬是多少？(2)如果其它條件不變，總線傳送周期提速到 10ns，則交叉存儲(chǔ)器的帶寬是多少？解：(1) 信息總量： q=128位× 8=1024 位交叉存儲(chǔ)器讀出 n=8個(gè)字的時(shí)間是： t1=T+ (n-1)maxT/m, =160+7 ×40= 4.4 ×10(s)交叉存儲(chǔ)器帶寬是：W1=q/t1=1024 ÷( 4

10、.4 × 10)=232.7 ×10 (位/S )(2) 交叉存儲(chǔ)器讀出 8 個(gè)字的時(shí)間變?yōu)槭牵?t2=T+ (n- 1) maxT/m, =160+7 ×20= 3 ×10(s)交叉存儲(chǔ)器帶寬是：W1=q/t1=1024 ÷( 3 × 10) =341.3 ×10(位 /S )第 24 題 (4) 分 有一個(gè)具有 22 位地址和 16 位字長(zhǎng)的存儲(chǔ)器， 由 512K×4 位 DRAM 芯片 構(gòu)成。問(wèn)1)該存儲(chǔ)器能存儲(chǔ)多少個(gè)字節(jié)的信息？2)總共需要多少 DRAM 芯片？需要多少位地址作芯片選擇？1)222*16/8

11、=8M 字節(jié)2)(222/512K)*(16/4)=8*4=32 片32=25 所以需要 5 位地址作芯片選擇第 25 題 (4) 分 一臺(tái)有 3 個(gè)盤片的磁盤組，共有 4 個(gè)記錄面，轉(zhuǎn)速為 6000 轉(zhuǎn) /分，盤面 有效記錄區(qū)域的外直徑為 30cm，內(nèi)直徑為 20cm，內(nèi)層位密度為 300 位 /mm，磁道密度為 8 道/mm ，盤面分為 16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)有 1024 個(gè)字節(jié)。計(jì)算盤組的非格式化容量和格式化 容量。答：格式化容量 =每面磁道數(shù) * 記錄面 * 每磁道扇區(qū)數(shù) * 每扇區(qū)字節(jié)數(shù)=400*4*16*1024=22937600 字節(jié) =22967600/1024 KB=22400

12、/1024MB=21.875 MB非格式化容量 =每面磁道數(shù) *記錄面 * *內(nèi)直徑*記錄位密度 /8 (單位為字節(jié)) =400*4*3.14*200*300 約=829.9MB第 26 題 (4) 分 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器有哪三種總線結(jié)構(gòu)?簡(jiǎn)述它們的特點(diǎn)。答：運(yùn)算器大體有單總線、雙總線、三總線三種結(jié)構(gòu)形式。單總線運(yùn)算器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) : 操作速度較慢 ,控制電路比較簡(jiǎn)單。雙總線運(yùn)算器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) : 速度比單總線結(jié)構(gòu)快。三總線運(yùn)算器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) : 這樣的結(jié)構(gòu)可以控制兩個(gè)數(shù)的運(yùn)算，速度大大提高，通過(guò)通用寄存器把總線 3 的數(shù)據(jù)送到總線 1 與總線 2.第 27 題 (4) 分 馮 . 諾依曼型計(jì)算機(jī)的主要

13、設(shè)計(jì)思想是什么？它包括哪些主要組成部 分？答: 馮. 諾依曼型計(jì)算機(jī)的主要設(shè)計(jì)思想是：存儲(chǔ)程序和程序控制。存儲(chǔ)程序：將解題的程序(指令序列)存放到存儲(chǔ)器中；程序控制：控制器順序執(zhí)行存儲(chǔ)的程序，按指令功能控制全機(jī)協(xié)調(diào)地完成運(yùn)算任務(wù)。 主要組成部分有：控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。第 28 題 (4) 分目前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中通常所采用的多級(jí)存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)是什么？并簡(jiǎn)述 各級(jí)存儲(chǔ)器承擔(dān)的職能。答：目前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中通常所采用的多級(jí)存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)是：高速緩沖存儲(chǔ)器( cache )、主存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。各級(jí)存儲(chǔ)器承擔(dān)的職能各不相同。其中 cache 主要強(qiáng)調(diào)快速存取，以便使存取速度和CPU

14、的運(yùn)算速度相匹配；外存儲(chǔ)器主要強(qiáng)調(diào)大的存儲(chǔ)容量，以滿足計(jì)算機(jī)的大容量存儲(chǔ)要求； 主存儲(chǔ)器介于 cache 與外存之間，要求選取適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)容量和存取周期，使 它能容納系統(tǒng)的核心軟件和較多的用戶程序。第 29 題 (4) 分 什么叫“軟件與硬件的邏輯等價(jià)性” ，并舉例說(shuō)明。答： 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展和軟件硬化的趨勢(shì) , 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟、硬件界限已經(jīng)變得模糊了 因?yàn)槿魏尾僮骺梢杂绍浖?lái)實(shí)現(xiàn)，也可以由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)；任何指令的執(zhí)行可以由硬件完成，也可以由軟件 來(lái)完成。對(duì)于某一功能采用硬件方案還是軟件方案，取決于器件價(jià)格、速度、可靠性、存儲(chǔ)容量、變更周 期等因素。當(dāng)研制一臺(tái)計(jì)算機(jī)的時(shí)候，設(shè)計(jì)者必須明確

15、分配每一級(jí)的任務(wù)，確定哪些情況使用硬件，哪些 情況使用軟件，而硬件始終放在最低級(jí)。就目前而言，一些計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是，把原來(lái)明顯地在一般機(jī)器級(jí) 通過(guò)編制程序?qū)崿F(xiàn)的操作，如整數(shù)乘除法指令、浮點(diǎn)運(yùn)算指令、處理字符串指令等等，改為直接由硬件完 成。總之，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，實(shí)體硬件機(jī)的功能范圍不斷在擴(kuò)大。第一級(jí)和 第二級(jí)的邊界范圍，要向第三級(jí)乃至更高級(jí)擴(kuò)展。這是因?yàn)槿萘看?、價(jià)格低、體積小、可以改寫的只讀存 儲(chǔ)器提供了軟件固化的良好物質(zhì)手段?，F(xiàn)在已經(jīng)可以把許多復(fù)雜的、常用的程序制作成所謂固件。就它的 功能來(lái)說(shuō)，是軟件；但從形態(tài)來(lái)說(shuō)，又是硬件。其次，目前在一片硅單晶芯片上制作復(fù)雜的邏輯電路已經(jīng) 是實(shí)際可行的，這就為擴(kuò)大指令的功能提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，因此本來(lái)通過(guò)軟件手段來(lái)實(shí)現(xiàn)的某種功能，現(xiàn)在 可以通過(guò)硬件來(lái)直接解釋執(zhí)行。進(jìn)一步的發(fā)展，就是設(shè)計(jì)所謂