中央電大計算機組成原理A形考作業(yè)及答案

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！1．機器數(shù)補碼中，零的表示形式是唯一的。2．某計算機字長16位，采用補碼定點小數(shù)表示，符號位為1位，數(shù)值位為15位，那么可表示的最大正小數(shù)為+(1-2)，最小負小數(shù)為-15-1。3．加法器采用并行進位的目的是快速傳遞進位信號。4．組成一個運算器需要多個部件，但下面所列地址存放器不是組成運算器的部件。1．ASCII編碼是一種漢字字符編碼；×2．一般采用補碼運算的二進制減法器，來實現(xiàn)定點二進制數(shù)加減法的運算；×3．在浮點數(shù)表示法中，階碼的位數(shù)越多，能表達的數(shù)值精度越高；×4．只有定點數(shù)運算才可能溢出，浮點數(shù)運算不會產(chǎn)生溢出。×1．簡述奇偶校驗碼和海明校驗碼的實現(xiàn)原理。答：奇偶校驗碼原理：通常是為一個字節(jié)補充一個二進制位，稱為校驗位，通過設(shè)置校驗位的值為0或1的方式，使字節(jié)自身的8位和該校驗位含有1值的位數(shù)一定為奇數(shù)或偶數(shù)。在接收方，檢查接收到的碼字是否還滿足取值為1的總的位數(shù)的奇偶關(guān)系，來決定數(shù)據(jù)是否出錯。海明校驗碼原理：是在k個數(shù)據(jù)位之外加上r個校驗位，從而形成一個k+r位的新的碼字，使新的碼字的碼距比擬均勻地拉大。把數(shù)據(jù)的每一個二進制位分配在幾個不同的偶校驗位的組合中，當(dāng)某一位出現(xiàn)錯誤，就會引起相關(guān)的幾個校驗位的值發(fā)生變化，這不但可以發(fā)現(xiàn)錯誤，還可以指出哪一位出錯，為進一步糾錯提供了依據(jù)。2．簡述教材中給出的MIPS計算機的運算器部件的功能和組成。答：MIPS,由其內(nèi)部的一個被稱之為算術(shù)與邏輯運算部件(英文縮寫為承當(dāng)；運算器的第二項功能，是暫存將參加運算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果,由其內(nèi)部的一組存放器承當(dāng)；為了用硬件線路完成乘除指令運算,運算器內(nèi)一般還有一個能自行左右移位的專用存放器,,還必須有接受外部數(shù)據(jù)輸入和送出運算結(jié)果的邏輯電路。3．浮點運算器由哪幾局部組成？答：處理浮點數(shù)指數(shù)局部的部件、處理尾數(shù)的部件、加速移位操作的移位存放器線路以及存放器堆等組成。4．假定X=0.0110011*2，Y=0.1101101*211-10〔1〕浮點數(shù)階碼用4位移碼、尾數(shù)用8解答：絕對值最大：111101111111、111111111111；絕對值最小：000100000000、000110000000〔2〕寫出X、Y的浮點數(shù)表示。[X]101100110011[Y]011001101101浮浮〔3〕計算X+Y：求階差：△E|=|1011-0110|=0101B：對階：Y變?yōu)?0110000001101101C：尾數(shù)相加：00011001100000+00000001101101=00011011001101：規(guī)格化：左規(guī)：尾數(shù)為011011001101，階碼為1010F：舍入處理：采用0舍1入法處理，那么有001101100+1=001101101E：不溢出所以，X+Y最終浮點數(shù)格式的結(jié)果：10100，即101．將十六進制數(shù)據(jù)14.4CH表示成二進制數(shù)，然后表示成八進制數(shù)和十進制數(shù)。14.4CH=(10100.01001100)=(14.23)=(20.21875)28102．對以下十進制數(shù)表示成8位〔含一位符號位〕二進制數(shù)原碼和補碼編碼?！?〕17；[X]＝00010001[X]＝00010001原補〔2〕-17；[X]＝10010001[X]＝11101111原補3．以下各[x]，分別求它們的[x][x]。原反補〔1[x]＝0.10100[x]＝010100[x]＝010100〔2[x]＝[x][x]＝111001〔3[x]＝010100[x]＝010100[x]＝010100〔4[x]＝[x][x]101100原反補原反補原反補原反補4．寫出X＝，＝－00101011的雙符號位原碼、反碼、補碼表示，并用雙符號補碼計算兩個數(shù)的差。[X]0010111101,[X]＝0010111101,[X]＝0010111101原反補[Y]1100101011,[Y]＝1111010100,[Y]＝1111010101原反補[X][Y]＝0010010010+補補1．計算機硬件能直接識別和運行的只能是機器語言程序。2．指令中用到的數(shù)據(jù)可以來自通用存放器、輸入輸出接口、內(nèi)存單元。3．匯編語言要經(jīng)過匯編程序的翻譯才能在計算機中執(zhí)行。4．在設(shè)計指令操作碼時要做到_能區(qū)別一套指令系統(tǒng)中的所有指令、能說明操作數(shù)的地址、長度適當(dāng)標準統(tǒng)一。5．控制器的功能是向計算機各部件提供控制信號。6．從資源利用率和性能價格比考慮，指令流水線方案_最好，多指令周期方案次之，單指令周期方案最不可取。1．變址尋址需要在指令中提供一個存放器編號和一個數(shù)值?！?．計算機的指令越多，功能越強越好。×3．程序計數(shù)器PC主要用于解決指令的執(zhí)行次序。√4．微程序控制器的運行速度一般要比硬連線控制器更快?！?．一條指令通常由哪兩個局部組成？指令的操作碼一般有哪幾種組織方式？各自應(yīng)用在什么場合？各自的優(yōu)缺點是什么？答：一條指令通常由操作碼和操作數(shù)兩個局部組成。指令的操作碼一般有定長的操作碼、變長的操作碼兩種組織方式。定長操作碼的組織方式應(yīng)用在當(dāng)前多數(shù)的計算機中；變長的操作碼組織方式一般用在小型及以上的計算機當(dāng)中。定長操作碼的組織方式對于簡化計算機硬件設(shè)計，提高指令譯碼和識別速度有利。變長的操作碼組織方式可以在比擬短的指令字中，既能表示出比擬多的指令條數(shù)，又能盡量滿足給出相應(yīng)的操作數(shù)地址的要求。2．如何在指令中表示操作數(shù)的地址？通常使用哪些根本尋址方式？答：是通過尋址方式來表示操作數(shù)的地址。通常使用的根本尋址方式有：立即數(shù)尋址、直接尋址、存放器尋址、存放器間接尋址、變址尋址、相對尋址、間接尋址、堆棧尋址等。3．為讀寫輸入/輸出設(shè)備，通常有哪幾種常用的尋址方式用以指定被讀寫設(shè)備？答：為讀寫輸入/輸出設(shè)備，通常有兩種常用的編址方式用以指定被讀寫設(shè)備，一是I/O端口與主存儲器統(tǒng)一的編制方式，另一種是I/O端口與主存儲器彼此獨立的編制方式。4．簡述計算機中控制器的功能和根本組成，微程序的控制器和硬連線的控制器在組成和運行原理方面有何相同和不同之處？答：控制器主要由下面4個局部組成：〔1PC一條將要執(zhí)行的指令的地址?！?〕指令存放器〔IR本身的主要信息。〔3〕指令執(zhí)行的步驟標記線路，用于標記出每條指令的各個執(zhí)行步驟的相對次序關(guān)系，保證每一條指令按設(shè)定的步驟序列依次執(zhí)行。〔4步驟計算機各個部件要用到的控制信號。計算機整機各硬件系統(tǒng)，正是在這些信號控制下協(xié)同運行，執(zhí)行指令，產(chǎn)生預(yù)期的執(zhí)行結(jié)果。由于上述后兩個局部的具體組成與運行原理不同，控制器被分為硬連線控制器和微程序控制器兩大類。微程序的控制器和組合邏輯的控制器是計算機中兩種不同類型的控制器。共同點：①根本功能都是提供計算機各個部件協(xié)同運行所需要的控制信號；②組成局部都有程序計數(shù)器PC，指令存放器IR；③都分成幾個執(zhí)行步驟完成每一條指令的具體功能。不同點：主要表現(xiàn)在處理指令執(zhí)行步驟的方法，提供控制信號的方案不一樣。微程序的控制器是通過微指令地址的銜接區(qū)分指令執(zhí)行步驟，應(yīng)提供的控制信號從控制存儲器中讀出，并經(jīng)過一個微指令存放器送到被控制部件。組合邏輯控制器是用節(jié)拍發(fā)生器指明指令執(zhí)行步驟，用組合邏輯電路直接給出應(yīng)提供的控制信號。微程序的控制器的優(yōu)點是設(shè)計與實現(xiàn)簡單些，易用于實現(xiàn)系列計算機產(chǎn)品的控制器，理論上可實現(xiàn)動態(tài)微程序設(shè)計，缺點是運行速度要慢一些。組合邏輯控制器的優(yōu)點是運行速度明顯地快，缺點是設(shè)計與實現(xiàn)復(fù)雜些，但隨著EDA工具的成熟，該缺點已得到很大緩解。5．控制器的設(shè)計和該計算機的指令系統(tǒng)是什么關(guān)系？答：控制器的的根本功能，是依據(jù)當(dāng)前正在執(zhí)行的指令，和它所處的執(zhí)行步驟，形成并提供在這一時刻整機各部件要用到的控制信號。所以，控制器的設(shè)計和該計算機的指令系統(tǒng)是一一對應(yīng)的關(guān)系，也就是控制器的設(shè)計應(yīng)依據(jù)指令的要求來進行，特別是要分析每條指令的執(zhí)行步驟，產(chǎn)生每個步驟所需要的控制信號。6．指令采用順序方式、流水線方式執(zhí)行的主要差異是什么？各有什么優(yōu)點和缺點？指令流水線方式是提高計算機硬件性能的重要技術(shù)和有效措施，在本錢增加不多的情況下很明顯地提高了計算機的性能。追求的目標是力爭在每一個指令執(zhí)行步驟中完成一條指令的執(zhí)行過程。實現(xiàn)思路是把一條指令的幾項功能劃分到不同的執(zhí)行部件去完成，在時間上又1．以下部件〔設(shè)備〕中，存取速度最快的是光盤存儲器。2．某SRAM芯片，其容量為位，加上電源端和接地端，該芯片引出線的最少數(shù)目應(yīng)為20。3．在主存和CPU之間增加Cache的目的是解決CPU和主存之間的速度匹配。4．在獨立編址方式下，存儲單元和I/O設(shè)備是靠不同的地址和指令代碼來區(qū)分的。5．隨著CPU速度的不斷提升，程序查詢方式很少被采用的原因是CPU與外設(shè)并行工作。6．在采用DMA方式的I/O系統(tǒng)中，其根本思想是在主存與外設(shè)之間建立直接的數(shù)據(jù)通路。1．CPU訪問存儲器的時間是由存儲器的容量決定的，存儲器容量越大，訪問存儲器所需的時間越長。×2．引入虛擬存儲系統(tǒng)的目的，是為了加快外存的存取速度。×3．按主機與接口間的數(shù)據(jù)傳送方式，輸入/輸出接口可分為串行接口和并行接口?！?．DMA控制器通過中斷向CPU發(fā)DMA請求信號。√1．在三級存儲體系中，主存、外存和高速緩存各有什么作用？各有什么特點？答：多級存儲器系統(tǒng)，是圍繞讀寫速度尚可、存儲容量適中的主存儲器來組織和運行的,并由高速緩沖存儲器緩解主存讀寫速度慢、不能滿足CPU運行速度需要的矛盾；用虛擬存儲器更大的存儲空間，解決主存容量小、存不下規(guī)模更大的程序與更多數(shù)據(jù)的難題，從而到達使整個存儲器系統(tǒng)有更高的讀寫速度、盡可能大的存儲容量、相對較低的制造與運行本錢。高速緩沖存儲器的問題是容量很小，虛擬/價格比的核心思路，在于使用中充分發(fā)揮三級存儲器各自的優(yōu)勢，盡量避開其短處。2．什么是隨機存取方式？哪些存儲器采用隨機存取方式？答：RAM,即隨機存儲器，可以看作是由許多根本的存儲單元組合起來構(gòu)成的大規(guī)模集成電路。靜態(tài)隨機存儲器〔RAM〕和動態(tài)隨機存儲器〔〕可采用隨機存取方式。3．什么是虛擬存儲器？它能解決什么問題？為什么？答：虛擬存儲器屬于主存－外存層次，由存儲器管理硬件和操作系統(tǒng)中存儲器管理軟件支持，借助于硬磁盤等輔助存儲器，并以透明方因為系統(tǒng)會使用一局部硬盤空間來補充內(nèi)存。4．什么是串行接口和并行接口？簡述它們的數(shù)據(jù)傳輸方式和適用場合。答：串行接口只需要一對信號線來傳輸數(shù)據(jù)，主要用于傳輸速度不高、傳輸距離較長的場合。并行接口傳輸按字或字節(jié)處理數(shù)據(jù)，傳輸速率較低，實用于傳輸速度較高的設(shè)備，如打印機等。5．CPU在每次執(zhí)行中斷效勞程序前后應(yīng)做哪些工作？答：CPUCPU在每次執(zhí)行中斷效勞程序后完成：關(guān)中斷，準備返回主程序；恢復(fù)現(xiàn)場信息，恢復(fù)斷點；執(zhí)行開中斷；返回主程序。6．總線的信息傳輸有哪幾種方式？具體說明幾種方式的特點。答：總線的傳輸方式有：串行傳送、并行傳送、復(fù)用傳送和數(shù)據(jù)包傳送。串行傳送方式是n位字長的數(shù)據(jù)通過一條通信信號線一位一位地傳送。并行傳送方式是字長n位的數(shù)據(jù)由n條信號線同時傳送，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣犬?dāng)然快多了。復(fù)用傳送方式是將數(shù)據(jù)分時分組傳送的方式，它由同步信號控制，在一組通信線上采用分時的方法，輪流地并行傳送不同組信號。數(shù)據(jù)包傳送方式是將被傳送的信息組成一個固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常包含數(shù)據(jù)、地址和時鐘信息籌。1．在定點二進制運算器中，加法運算一般通過補碼運算的二進制加法器來實現(xiàn)。2．變址尋址方式中，操作數(shù)的有效地址等于變址存放器內(nèi)容加形式地址。3．將RAM芯片的數(shù)據(jù)線、地址線和讀寫控制線分別接在一起，而將片選信號線單獨連接，其目的是增加存儲單元數(shù)量。1．輸入輸出指令的功能是進行CPU和I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。√2．半導(dǎo)體ROM信息可讀可寫，且斷電后仍能保持記憶?！?．在采用DMA方式傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)傳送是在DMA控制器本身發(fā)出的控制信號控制下完成的?！?0.7110變成BCD碼、二進制數(shù)和1616變換成二進制數(shù)和十進制數(shù)。二進制小數(shù)點后保存8位。0.7110〕BCD＝〔〕20.B516〔〕16＝〔〕2＝〔427〕102．X，＝0.0001，分別計算X和Y的原碼、補碼、－X和－YX＋Y－X的補碼。答案：[X]原＝〔[X]補＝〔[X]補＝〔〕[Y]原＝〔0.0001[Y]補＝〔0.0001[－Y]補＝〔1.1111〕[X＋Y]補＝〔1.0100〕[YX]〕3．寫出X＝，＝－00101011的雙符號位原碼、反碼、補碼表示，并用雙符號補碼計算兩個數(shù)的差。答案：原碼反碼補碼X＝101111010010111101＝－0010101111001010110010111101111101010000101111011111010101X－Y=0011101000001110100000111010001．簡述計算機運算器部件的主要功能。1〕由其內(nèi)部的算術(shù)與邏輯運算部件ALU2〕由其內(nèi)部的一組存放器承當(dāng)對將參加3〕作為處理機內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送通路。2．確定一臺計算機的指令系統(tǒng)并評價其優(yōu)劣，通常應(yīng)從哪幾個方面考慮？答：主要從以下四個方面