計算機網(wǎng)絡(luò)期末總復(fù)習(xí)資料分章節(jié)及計算機組成原理期末復(fù)習(xí)資料(高分通過版)

PAGE1概述互聯(lián)網(wǎng)兩大特性：連通性和共享互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的三個階段:單個網(wǎng)絡(luò)ARPANET(2)三級結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)(3)多層次ISP結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)。互聯(lián)網(wǎng)的組成：（從工作方式分為兩部分）核心部分：由所有連接在互聯(lián)網(wǎng)上的主機（端系統(tǒng)）組成。邊緣部分：由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成。邊緣部分分成兩大類：客戶和服務(wù)器方式:客戶是服務(wù)的請求方，服務(wù)器是服務(wù)的提供方?？蛻舫绦颍阂粚Χ?，必須知道服務(wù)器程序的地址。服務(wù)程序：可同時處理多個遠地或本地客戶的請求，被動等待。P2P（對等方式）:平等的、對等連接通信。即是客戶端又是服務(wù)器。核心部分：主要是路由器，轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組，實現(xiàn)分組交換電路交換：建立連接——>通話——>釋放占用資源。質(zhì)量高，效率低。分組交換：把大的報文切割成長度固定的較短的數(shù)據(jù)段，每個數(shù)據(jù)段加上一個首部，構(gòu)成一個分組。報文交換：基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理（時延較長）路由器處理分組的過程：緩存->查找轉(zhuǎn)發(fā)表->找到合適端口計算機網(wǎng)絡(luò)的性能速率帶寬時延吞吐量時延帶寬積往返時間RTT利用率計算機網(wǎng)絡(luò)的非性能指標費用質(zhì)量標準化可靠性可擴展性和可升級性易于管理和維護計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)OSI/RM七層協(xié)議物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層運輸層會話層表示層應(yīng)用層TCP/IP四層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層IP運輸層應(yīng)用層五層協(xié)議物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層運輸層應(yīng)用層分層的好處1.各層之間是獨立的；2.靈活性好；3.結(jié)構(gòu)上可分割開；4.易于實現(xiàn)和維護；5.能促進標準化工作。協(xié)議：未進行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準、或約定。協(xié)議三要素：語法語義同步實體、協(xié)議、服務(wù)之間的關(guān)系實體：任何可發(fā)送或接受信息的硬件或軟件進程協(xié)議：控制兩個對等實體進行通信的規(guī)則的集合在協(xié)議的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。要實現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務(wù)。同一系統(tǒng)相鄰兩層的實體進行交互的地方，成為服務(wù)訪問點SAP下面的協(xié)議對上面的服務(wù)用戶是透明的。計算機網(wǎng)絡(luò)是一些相互連接的、自治的計算機的集合。物理層作用：盡可能屏蔽傳輸媒體的差異，透明傳送和接受比特流。確定與傳輸媒體的接口有關(guān)的特性：機械特性：指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引腳數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。電氣特性：指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。功能特性：指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓的意義。過程特性：指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)劃分為三大部分發(fā)送端、傳輸系統(tǒng)、接收端傳輸媒體：導(dǎo)引型傳輸媒體雙絞線:屏蔽雙絞線、非屏蔽雙絞線同軸電纜：70Ω同軸電纜和50Ω同軸電纜光纖：單模光纖（光纖直徑下只有一個光的波長）、多模光纖非導(dǎo)引型傳輸媒體信道復(fù)用技術(shù)頻分復(fù)用：所有用戶在同樣的時間占用不同的資源；時分復(fù)用（同步）：所有用戶在不同的時間用同樣的頻帶寬度；（更有利于數(shù)字信號的傳輸）；統(tǒng)計時分復(fù)用（異步）：動態(tài)分配時隙；波分復(fù)用：光的頻分復(fù)用；碼分復(fù)用（碼分多址CDMA）：不同的碼型；每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交(orthogonal)（相乘為0，0為-1）。在實用的系統(tǒng)中是使用偽隨機碼序列。任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積都是1；任何一個碼片向量和該碼片反碼的向量自己的規(guī)格化內(nèi)積都是-1；任何一個碼片向量和其他碼片向量的規(guī)格化內(nèi)積都是0；寬帶接入技術(shù)XDSL技術(shù)ASDL非對稱數(shù)字用戶線FTTx技術(shù)FTTH光纖到戶數(shù)據(jù)鏈路層作用：將原始的、有差錯的物理線路變?yōu)閷W(wǎng)絡(luò)層無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：點對點信道(2)廣播信道點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元是——幀每一種鏈路層協(xié)議都規(guī)定了幀的數(shù)據(jù)部分的長度上限：最大傳送單元MTU(MaximumTransferUnit)。三個基本問題封裝成幀：在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部透明傳輸：字節(jié)填充，加上轉(zhuǎn)義字符ESC（1B）差錯檢測：循環(huán)冗余檢驗CRC點對點協(xié)議PPP三個組成部分一個將IP數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法。鏈路控制協(xié)議LCP(LinkControlProtocol)。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP(NetworkControlProtocol)。幀格式各字段的意義字節(jié)填充：轉(zhuǎn)義字符（0x7D）零比特填充：在發(fā)送端，先掃描整個信息字段，只要發(fā)現(xiàn)有5個連續(xù)1，則立即填入一個0。廣播信道CSMA/CD協(xié)議載波監(jiān)聽多點接入檢測CSMA/CD要點多點接入：說明這是總線型網(wǎng)絡(luò)，許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上。載波監(jiān)聽：用電子技術(shù)檢測總線上個有沒有其他計算機也在發(fā)送。碰撞檢測：邊發(fā)送邊監(jiān)聽。在使用CSMA/CD協(xié)議時，一個站不可能同時進行發(fā)送和收，但必須變發(fā)送邊接收。只能進行雙向交替通信(半雙工通信)。以太網(wǎng)使用截斷二進制指數(shù)退避算法來確定碰撞后重傳的時機。網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)單元就是IP數(shù)據(jù)報（或簡稱為數(shù)據(jù)報、分組或包）作用：通過路由選擇算法，為分組通過通信子網(wǎng)選擇最適當?shù)穆窂?。網(wǎng)際協(xié)議IP與IP協(xié)議配套使用的三個協(xié)議：地址解析協(xié)議ARP網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP網(wǎng)際組管理協(xié)議中間設(shè)備物理層——轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)據(jù)鏈路層——網(wǎng)橋/橋接器網(wǎng)絡(luò)層——路由器網(wǎng)絡(luò)層以上——網(wǎng)關(guān)分類的IP地址A類1-127 B類128-191 C類192-223廣播地址受限地址回送地址IP地址與硬件地址物理地址是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層使用的地址，IP地址是網(wǎng)絡(luò)層和以上各層使用的地址，是一種邏輯地址。地址解析協(xié)議ARP：將IP地址解析成對應(yīng)的MAC地址每一臺主機都設(shè)有一個ARP高速緩存IP數(shù)據(jù)報格式片偏移占13位，片偏移以8個字節(jié)位偏移單位。無分類編址CIDR（構(gòu)造超網(wǎng)）：無分類域間路由選擇網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP兩種分類：ICMP差錯報告報文和ICMP詢問報文ICMP差錯報告報文：終點不可達；時間超過；參數(shù)問題；改變路由（重定向）ICMP詢問報文：回送請求和回答；時間戳請求和回答ICMP一個重要應(yīng)用：分組網(wǎng)監(jiān)探測PING路由選擇協(xié)議理想的路由算法必須是正確的和完整的在計算上應(yīng)簡單能適應(yīng)通信量和網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化具有穩(wěn)定性應(yīng)是公平的應(yīng)是最佳的從路由算法能否歲網(wǎng)絡(luò)的通信量或拓撲自適應(yīng)地進行調(diào)整變化來劃分，有兩類：靜態(tài)路由選擇策略、動態(tài)路由選擇策略分層次的路由選擇協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP自治系統(tǒng)之間的路由選擇也叫做域間路由選擇，而在自制系統(tǒng)內(nèi)部的路由選擇叫做域內(nèi)路由選擇。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP:一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議OSPF：開放最短路徑優(yōu)先OSPF外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP：邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGPIPV6地址長度為128b，采用十六進制表示運輸層無連接的UDP報文格式首部只有八個字節(jié)用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP(UserDatagramProtocol)UDP傳送的數(shù)據(jù)單位協(xié)議時UDP報文或用戶數(shù)據(jù)報UDP在IP的數(shù)據(jù)報服務(wù)至上增加端口的功能和差錯檢測的功能UDP首部格式用戶數(shù)據(jù)報UDP有兩個字段：數(shù)據(jù)字段和首部字段。首部字段有8個字節(jié)，由4個字段組成，每個字段都是兩個字節(jié)。優(yōu)點:發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接UDP的主機不需要維持復(fù)雜的連接狀態(tài)表。UDP用戶數(shù)據(jù)報只有8個字節(jié)的首部開銷。網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會使源主機的發(fā)送速率降低。這對某些實時應(yīng)用是很重要的。TCP（重點）傳輸控制協(xié)議TCP(TransmissionControlProtocol)TCP是面向連接的可靠的運輸層協(xié)議TCP傳送的數(shù)據(jù)單位的協(xié)議時TCP報文段TCP連接的每一端都必須設(shè)有兩個窗口——一個發(fā)送窗口和一個接收窗口。TCP的可靠傳輸機制用字節(jié)的序號進行控制。TCP所有的確認都是基于序號而不是基于報文段。TCP兩端的四個窗口經(jīng)常處于動態(tài)變化之中。TCP連接的往返時間RTT也不是固定不變的。需要使用特定的算法估算較為合理的重傳時間。TCP報文格式應(yīng)用進程之間的通信又稱為端到端的通信。端口就是運輸層服務(wù)訪問點TSAP。TCP的運輸連接管理運輸鏈接的三個階段：連接建立、數(shù)據(jù)傳送、連接釋放。TCP連接的建立都是采用客戶服務(wù)器方式三次握手建立TCP連接1.建立連接時發(fā)送的報文段不包含數(shù)據(jù)部分。2.如果與服務(wù)器無法建立連接，客戶端就會再次向服務(wù)器發(fā)送連接請求。在規(guī)定的時間內(nèi)服務(wù)器未應(yīng)答，則連接失敗。TCP的流量控制TCP采用大小可變的滑動窗口進行流量控制。窗口大小的單位是字節(jié)。在TCP報文段首部的窗口字段寫入的數(shù)值就是當前給對方設(shè)置的發(fā)送窗口數(shù)值的上限。TCP的擁塞控制從大的方面分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制TCP的擁塞控制方法慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢復(fù)。應(yīng)用層DNS域名系統(tǒng)是互聯(lián)網(wǎng)使用的命名系統(tǒng)，用來把便于人們使用的機器名字轉(zhuǎn)換成IP地址。域名解析過程1.客戶機提出域名解析請求,并將該請求發(fā)送給本地的域名服務(wù)器。2.當本地的域名服務(wù)器收到請求后,就先查詢本地的緩存,如果有該紀錄項,則本地的域名服務(wù)器就直接把查詢的結(jié)果返回。3.如果本地的緩存中沒有該紀錄,則本地域名服務(wù)器就直接把請求發(fā)給根域名服務(wù)器,然后根域名服務(wù)器再返回給本地域名服務(wù)器一個所查詢域(根的子域)的主域名服務(wù)器的地址。4.本地服務(wù)器再向上一步返回的域名服務(wù)器發(fā)送請求,然后接受請求的服務(wù)器查詢自己的緩存,如果沒有該紀錄,則返回相關(guān)的下級的域名服務(wù)器的地址。5.重復(fù)第四步,直到找到正確的紀錄。6.本地域名服務(wù)器把返回的結(jié)果保存到緩存,以備下一次使用,同時還將結(jié)果返回給客戶機。FTP文件傳輸協(xié)議兩個數(shù)據(jù)端口號2120控制連接數(shù)據(jù)連接基本工作原理主要功能：減少或消除在不同操作系統(tǒng)下處理文件的不兼容性；使用TCP可靠的運輸服務(wù)；使用客戶服務(wù)器方式；服務(wù)器進程：①主進程：接受新的請求；②從屬進程：處理單個請求；兩個并行的連接：①控制連接(端口21)：會話期間一直打開；②數(shù)據(jù)連接(端口20)： 連接客戶端和服務(wù)器端的數(shù)據(jù)傳送進程。郵件系統(tǒng)發(fā)送SMTP接收POPIMAP過程(1)過程郵件服務(wù)器之間采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的工作方式郵件服務(wù)器之間是通過簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）進行對話，TCP端口號為25。發(fā)送郵件時，郵件閱讀器就通過和郵件服務(wù)器建立SMTP連接，將編輯好的郵件發(fā)給郵件服務(wù)器；讀取郵件時，郵件閱讀器則和郵件服務(wù)器通過建立POP連接，將郵件從郵件服務(wù)器上讀取到本地計算機上。HTTP協(xié)議WWW代理服務(wù)器URL統(tǒng)一資源定位符HTTP:定義了瀏覽器怎樣向萬維網(wǎng)服務(wù)器請求萬維網(wǎng)文檔，以及服務(wù)器怎樣把文檔傳送給瀏覽器。WWW：萬維網(wǎng)是一個大規(guī)模的聯(lián)機式的信息儲藏所代理服務(wù)器：又稱為萬維網(wǎng)高速緩存。把最近的一些請求和響應(yīng)暫存在本地磁盤中。計算機組成原縮寫詞解釋CPU:中央處理器ALU:算術(shù)邏輯單元I/O:輸入輸出接口RAM:隨機存儲器SRAM:靜態(tài)隨機訪問存儲器DRAM:動態(tài)隨機訪問存儲器ROM:只讀存儲器PROM:用戶可編程的只讀存儲器EPROM:紫外線可擦除可編程只讀存儲器FLASH:閃速存儲器EEPROM:用電可擦除可編程只讀存儲器ISA:工業(yè)標準總線EISA:擴展工業(yè)標準總線PCI:外圍部件互連總線USB:通用串行總線RS—232C:串行通信總線Cache:高速緩存FIFO:先進先出算法LRU:近期最少使用算法CRC:循環(huán)冗余校驗碼A/D:模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器D/A:數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器DMA:直接存儲器存取方式DMAC:直接內(nèi)存訪問控制器LED:發(fā)光二極管FA:全加器OP:操作碼CISC:復(fù)雜指令系位計算機RISC:精簡指令系位計算機VLSI:超大規(guī)模集成電路LSI:大規(guī)模集成電路MAR:存儲器地址寄存器MDR:存儲器數(shù)據(jù)寄存器CU:控制單元CM:控制存儲器二、選擇題（自己看書吧····）三、名詞解釋計算機系統(tǒng)：由硬件和軟件兩大部分組成，有多種層次結(jié)構(gòu)。主機：CPU、存儲器和輸入輸出接口合起來構(gòu)成計算機的主機。主存：用于存放正在訪問的信息輔存：用于存放暫時不用的信息。高速緩存：用于存放正在訪問信息的付本。中央處理器：是計算機的核心部件，由運算器和控制器構(gòu)成。硬件：是指計算機實體部分，它由看得見摸得著的各種電子元器件，各類光、電、機設(shè)備的實物組成。軟件：指看不見摸不著，由人們事先編制的具有各類特殊功能的程序組成。系統(tǒng)軟件：又稱系統(tǒng)程序，主要用來管理整個計算機系統(tǒng)，監(jiān)視服務(wù)，使系統(tǒng)資源得到合理調(diào)度，高效運行。應(yīng)用軟件：又稱應(yīng)用程序，它是用戶根據(jù)任務(wù)需要所編制的各種程序。源程序：通常由用戶用各種編程語言編寫的程序。目的程序：由計算機將其翻譯機器能識別的機器語言程序?？偩€：是連接多個部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質(zhì)。系統(tǒng)總線：是指CPU、主存、I/O設(shè)備（通過I/O接口）各大部件之間的信息傳輸線。通信總線：是指用于計算機系統(tǒng)之間或者計算機系統(tǒng)與其他系統(tǒng)（如控制儀表、移動通信）之間的通信的線路。按傳送方式分并行和串行。串行通信是指數(shù)據(jù)在單條1位寬的傳輸線上，一位一位的按順序分時傳送。并行通信是指數(shù)據(jù)在多條并行1位寬的傳輸線上，同時由源傳送到目的地。帶寬：單位時間內(nèi)可以傳送的最大的信息量。機器字長：是指CPU一次并行處理數(shù)據(jù)的位數(shù)，通常與CPU的寄存器位數(shù)有關(guān)。主存容量：是指主存中存放二進制代碼的總位數(shù)。機器數(shù)：符號位數(shù)字化，0代表正數(shù)，1代表負數(shù)。定點數(shù)：小數(shù)點固定在某一位位置的數(shù)。浮點數(shù)：小數(shù)點的位置可以浮動的數(shù)。補碼：帶符號數(shù)據(jù)表示方法之一，正數(shù)的反碼和原碼相同，負數(shù)的反碼是將二進制按位取反后在最低位再加1.溢出：在計算機中，超出機器字長，發(fā)生錯誤的結(jié)果。非編碼鍵盤：采用軟件判斷鍵是否按下及設(shè)鍵、譯鍵、計算鍵值的方法的鍵盤。A/D轉(zhuǎn)換器：它能將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，是計算機的輸入設(shè)備。I/O接口：指主機與I/O設(shè)備之間設(shè)置的一個硬件電路及器相應(yīng)的軟件控制。端口：指接口電路中的一些寄存器，用來存放數(shù)據(jù)信息、控制信息和狀態(tài)信息。中斷：計算機在執(zhí)行程序的過程中，當出現(xiàn)異常情況或特殊請求時，計算機停止現(xiàn)行程序的運行轉(zhuǎn)向?qū)@些異常情況或特殊請求處理，處理結(jié)束后再返回到現(xiàn)行程序的間斷處，繼續(xù)執(zhí)行源程序。中斷源：凡能向CPU提出中斷請求的各種因素統(tǒng)稱為中斷源。中斷嵌套：計算機在處理中斷的過程中，有可能出現(xiàn)新的中斷請求，此時CPU暫?，F(xiàn)行中斷服務(wù)程序，轉(zhuǎn)向新的中斷請求，這種現(xiàn)象稱為中斷嵌套。優(yōu)先級：為使系統(tǒng)能及時響應(yīng)并處理發(fā)生的所有中斷，系統(tǒng)根據(jù)引起中斷事件的重要性和緊迫程度，硬件將中斷源分為若干個級別。DMA方式：用硬件在主存與外設(shè)之間直接進行數(shù)據(jù)傳送，不須CPU，用軟件控制。指令系統(tǒng)：將全部機器指令的集合稱為機器的指令系統(tǒng)。尋址方式：是指確定本條指令的數(shù)據(jù)地址以及下一條將要執(zhí)行的指令地址的方法，它與硬件結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，而且直接影響指令格式和指令功能。指令周期：完成一條指令的時間，由若干機器周期組成。機器周期：完成摸個獨立操作，由若干時鐘周期組成。時鐘周期：最基本時間單位，由主頻決定。微操作：在微程序控制器中，執(zhí)行部件接受微指令后所進行的最基本的操作。微指令：控制器存儲的控制代碼，分為操作控制部分和順序控制部分，由微命令組成。微程序：存儲在控制存儲器中的完成指令功能的程序，由微指令組成?？刂拼鎯ζ鳎篊PU內(nèi)用于存放實現(xiàn)指令系統(tǒng)全部指令的微程序的只讀存儲器。計算3.14.設(shè)總線的時鐘頻率為8MHZ，一個總線周期等于一個時鐘周期。如果一個總線周期中并行傳送16位數(shù)據(jù)，試問總線的帶寬是多少？解：由于：f=8MHz,T=1/f=1/8M秒，因為一個總線周期等于一個時鐘周期所以：總線帶寬=16/（1/8M）=128Mbps=16MBps3.15.在一個32位的總線系統(tǒng)中，總線的時鐘頻率為66MHZ，假設(shè)總線最短傳輸周期為4個時鐘周期，試計算總線的最大數(shù)據(jù)傳輸率。若想提高數(shù)據(jù)傳輸率，可采取什么措施？解：總線傳輸周期=4*1/66M秒總線的最大數(shù)據(jù)傳輸率=32/(4/66M)=528Mbps=66MBps若想提高數(shù)據(jù)傳輸率，可以提高總線時鐘頻率、增大總線寬度或者減少總線傳輸周期包含的時鐘周期個數(shù)。3.16.在異步串行傳送系統(tǒng)中，字符格式為：1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、1個校驗位、2個終止位。若要求每秒傳送120個字符，試求傳送的波特率和比特率。解：一幀包含：1+8+1+2=12位故波特率為：（1+8+1+2）*120=1440bps比特率為：8*120=960bps4.5.什么是存儲器的帶寬？若存儲器的數(shù)據(jù)總線寬度為32位，存取周期為200ns，則存儲器的帶寬是多少？解：存儲器的帶寬指單位時間內(nèi)從存儲器進出信息的最大數(shù)量。存儲器帶寬=1/200ns×32位=160M位/秒=20MB/秒（注：1ns=10-9s）4.7.一個容量為16K×32位的存儲器，其地址線和數(shù)據(jù)線的總和是多少？當選用下列不同規(guī)格的存儲芯片時，各需要多少片？1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×1位，4K×8位，8K×8位解：地址線和數(shù)據(jù)線的總和=14+32=46根；選擇不同的芯片時，各需要的片數(shù)為：1K×4：（16K×32）/（1K×4）=16×8=128片2K×8：（16K×32）/（2K×8）=8×4=32片4K×4：（16K×32）/（4K×4）=4×8=32片16K×1：（16K×32）/（16K×1）=1×32=32片4K×8：（16K×32）/（4K×8）=4×4=16片8K×8：（16K×32）/（8K×8）=2×4=8片6.4.設(shè)機器數(shù)字長為8位（含1位符號位在內(nèi)），寫出對應(yīng)下列各真值的原碼、補碼和反碼。

-13/64，-87解：真值與不同機器碼對應(yīng)關(guān)系如下：真值-13/64-87原碼1.00110101，1010111補碼1.11001101，0101001反碼1.11001011，01010006.5.已知[x]補，求[x]原和x。[x1]補=1.1100;[x2]補=1.1001;[x4]補=1.0000;[x5]補=1,0101;[x6]補=1,1100;[x8]補=1,0000;解：[x]補與[x]原、x的對應(yīng)關(guān)系如下：真值-1/4-7/16-1-11-4-16[x]補1.11001.10011.00001,01011,11001,0000[x]原1.01001.0111無1,10111,0100無x-0.0100-0.0111-1.0000-1011-0100-100006.9.當十六進制數(shù)9B和FF分別表示為原碼、補碼、反碼、移碼和無符號數(shù)時，所對應(yīng)的十進制數(shù)各為多少（設(shè)機器數(shù)采用一位符號位）？解：真值和機器數(shù)的對應(yīng)關(guān)系如下：原碼補碼移碼無符號數(shù)9BH-27-101+27155原碼補碼移碼無符號數(shù)FFH-128-1+1282566.12.設(shè)浮點數(shù)格式為：階碼5位（含1位階符），尾數(shù)11位（含1位數(shù)符）。寫出-27/1024、-86.5所對應(yīng)的機器數(shù)。要求如下：（1）階碼和尾數(shù)均為原碼。（2）階碼和尾數(shù)均為補碼。（3）階碼為移碼，尾數(shù)為補碼。

解：據(jù)題意畫出該浮點數(shù)的格式：階符1位階碼4位數(shù)符1位尾數(shù)10位

將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制:x1=-27/1024=-0.0000011011B=2-5*(-0.11011B）x3=-86.5=-1010110.1B=27*(-0.10101101B)則以上各數(shù)的浮點規(guī)格化數(shù)為：（1）[x1]原=1，0101；1.1101100000[x3]原=0，0111；1.1010110100（2）[x1]補=1，1011；1.0010100000[x3]補=0，0111；1.0101001100（3）[x1]移補=0，1011；1.0010100000[x3]移補=1，0111；1.01010011006.19.設(shè)機器數(shù)字長為8位（含1位符號位），用補碼運算規(guī)則計算下列各題。

（2）A=19/32，B=-17/128，求A-B。

（4）A=-87，B=53，求A-B。解：（2）A=19/32=0.1001100B,B=-17/128=-0.0010001B

[A]補=00.1001100,[B]補=11.1101111,[-B]補=00.0010001[A-B]補=[A]補+[-B]補=00.1001100+00.0010001=00.1011101——無溢出A-B=0.1011101B=93/128B（4）A=-87=-1010111B,B=53=110101B

[A]補=11,0101001,[B]補=00,0110101,[-B]補=11,1001011[A-B]補=[A]補+[-B]補=11,0101001+11,1001011=10,1110100——溢出6.20.用原碼一位乘和補碼一位乘（Booth算法）、兩位乘計算x·y。

（1）x=0.110111，y=-0.101110；（4）x=0.11011，y=-0.11101。解：先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成所需的機器數(shù)，然后計算，最后結(jié)果轉(zhuǎn)換成真值。（1）[x]原=0.110111，[y]原=1.101110，x*=0.110111，y*=0.101110原碼一位乘：部分積乘數(shù)y*說明0.000000101110乘數(shù)為0右移0.000000+0.110111010111乘數(shù)為1，加上x*0.1101110.011011+0.110111010111101011右移一位乘數(shù)為1，加上x*1.0100100.101001+0.110111101011010101右移一位乘數(shù)為1，加上x*1.1000000.110000010101001010右移一位乘數(shù)為0，右移一位0.011000+0.110111000101乘數(shù)為1，加上x*1.0011110.100111000101100010右移一位即x*×y*=0.100111100010，z0=x0y0=01=1，[x×y]原=1.100111100010；x·y=-0.100111100010補碼一位乘：[x]補=00.110111，[-x]補=11.001001，[y]補=11.010010部分積乘數(shù)Yn+1說明00.00000000.000000+11.0010011010010010100100Ynyn+1=00，部分積右移1位Ynyn+1=10，部分積加[-x]補11.001001右移1位11.100100+00.11011110101001Ynyn+1=01，部分積加[x]補00.011011右移1位00.00110100.000110+11.0010011101010111010100Ynyn+1=00，部分積右移1位Ynyn+1=10，部分積加[-x]補11.001111右移1位11.100111+00.11011111110101Ynyn+1=01，部分積加[x]補00.01111000.001111+11.00100101111010右移1位Ynyn+1=10，部分積加[-x]補11.011000011110即[x×y]補=1.011000011110，x·y=-0.100111100010（4）[x]原=0.11011,[y]原=1.11101,x*=0.11011,y*=0.11101原碼一位乘：部分積乘數(shù)y*說明0.0000011101乘數(shù)為1，加x*+0.11011右移1位0.0110111110乘數(shù)為0，右移1位0.0011011111乘數(shù)為1，加x*+0.110111.0000111111右移1位0.1000011111乘數(shù)為1，加x*+0.110111.0101111111右移1位0.1010111111乘數(shù)為1，加x*+0.110111.1000011111右移1位0.1100001111補碼一位乘：[x]補=00.11011，[-x]補=11.00101，[y]補=1.0001100.00000000110+11.0010111.0010100011011.10010110001111.110010110001+00.1101100.1010000.01010001100000.00101000110000.000101000110+11.0010111.00111100016.21.用原碼加減交替法和補碼加減交替法計算x÷y。

（2）x=-0.10101，y=0.11011；

（4）x=13/32，

y=-27/32。[x]原=1.10101x*=0.10101[X*]補=1.01011XfYf=10.10101+1.001011.1101001.10100+0.110110.0111100.11110+1.001010.000110110.00110+1.001011.0101101100.10110+0.110111.10001011001.00010+0.110111.11101011000[y]原=0.11011y*=0.11011[Y*]補=0.11011[-y*]補=1.00101[x/y]原=1.11000（4）做法相同，打表格太累，僅給出結(jié)果。[x/y]原=1.01111應(yīng)用4.14.某8位微型機地址碼為18位，若使用4K×4位的RAM芯片組成模塊板結(jié)構(gòu)的存儲器，試問：（1）該機所允許的最大主存空間是多少？（2）若每個模塊板為32K×8位，共需幾個模塊板？（3）每個模塊板內(nèi)共有幾片RAM芯片？（4）共有多少片RAM？（5）CPU如何選擇各模塊板？解：（1）該機所允許的最大主存空間是：218×8位=256K×8位=256KB（2）模塊板總數(shù)=256K×8/32K×8=8塊（3）板內(nèi)片數(shù)=32K×8位/4K×4位=8×2=16片（4）總片數(shù)=16片×8=128片（5）CPU通過最高3位地址譯碼輸出選擇模板，次高3位地址譯碼輸出選擇芯片。地址格式分配如下：4.29.假設(shè)CPU執(zhí)行某段程序時共訪問Cache命中4800次，訪問主存200次，已知Cache的存取周期為30ns，主存的存取周期為150ns，求Cache的命中率以及Cache-主存系統(tǒng)的平均訪問時間和效率，試問該系統(tǒng)的性能提高了多少倍？解：Cache被訪問命中率為：4800/(4800+200)=24/25=96%則Cache-主存系統(tǒng)的平均訪問時間為：ta=0.96*30ns+(1-0.96)*150ns=34.8nsCache-主存系統(tǒng)的訪問效率為：e=tc/ta*100%=30/34.8*100%=86.2%性能為原來的150ns/34.8ns=4.31倍，即提高了3.31倍。例7.2設(shè)相對尋址的轉(zhuǎn)移指令占3個字節(jié)，第一字節(jié)為操作碼，第二，三字節(jié)為相對位移量（補碼表示）。而且數(shù)據(jù)在存儲器中采用以低字節(jié)地址為字地址的存放方式。每當CPU從存儲器取出一個字節(jié)時，即自動完成（PC）+1PC。若PC當前值為240（十進制），要求轉(zhuǎn)移到290（十進制），則轉(zhuǎn)移指令的第二、三字節(jié)的機器代碼是什么？若PC當前值為240（十進制），要求轉(zhuǎn)移到200（十進制），則轉(zhuǎn)移指令的第二、三字節(jié)的機器代碼是什么？解:（1）PC當前值為240，該指令取出后PC值為243，要求轉(zhuǎn)移到290，即相對位移量為290-243=47，轉(zhuǎn)換成補碼為2FH。由于數(shù)據(jù)在存儲器中采用以低字節(jié)地址為字地址的存放方式，故該轉(zhuǎn)移指令的第二字節(jié)為2FH，第三字節(jié)為00H。（2）PC當前值為240，該指令取出后PC值為243，要求轉(zhuǎn)移到200，即相對位移量為200-243=-43，轉(zhuǎn)換成補碼為D5H。由于數(shù)據(jù)在存儲器中采用以低字節(jié)地址為字地址的存放方式，故該轉(zhuǎn)移指令的第二字節(jié)為D5H，第三字節(jié)為FFH。例7.3一條雙字長直接尋址的子程序調(diào)用指令，其第一個字為操作碼喝尋址特征，第二個字為地址碼5000H。假設(shè)PC當前值為2000H，SP的內(nèi)容為0100H，棧頂內(nèi)容為2746H，存儲器按字節(jié)編址，而且進棧操作時執(zhí)行（SP）-△-P，后存入數(shù)據(jù)。試回答下列幾種情況下，PC、SP及棧頂內(nèi)容各為多少？CALL指令被讀取前。CALL指令被執(zhí)行后。子程序返回后。解CALL指令被讀取前，PC=2000H，SP=0100H，棧頂內(nèi)容為2746H。CALL指令被執(zhí)行后，猶豫存儲器按字節(jié)編制，CALL指令供占4個字節(jié)，故程序斷電2004H進棧，此時SP=（SP）-2=00FEH，棧頂內(nèi)容為2004H，PC被更新為子程序入口地址5000H。子程序返回后，程序斷點出棧，PC=2004H，SP被修改為0100H，棧頂內(nèi)容為2746H。7.6某指令系統(tǒng)字長為16位，地址碼取4位，試提出一種方案，使該地址系統(tǒng)有8條三地址指令、16條二地址指令、100條一地址指令。解：OPA2A1A0三地址指令8條0000···0111OPA1A0二地址指令16條10000000···10001111OPA0一地址指令100條1100000000001100011000117.7設(shè)指令字長為16位，采用擴展操作碼技術(shù)，每個操作碼的地址為6位。如果定義了13條二地址指令，試問還可安排多少條一地址指令。解：（24-3）*26=3*64=192條7.8某機指令字長16位，每個操作數(shù)的地址碼為6位，設(shè)操作碼長度固定，指令分為零地址，一地址和二地址三種格式，若零地址指令有M種，以抵制指令有N種，則二地址指令最多有幾種？若操作碼位數(shù)可變，則二地址指令最多允許有幾種？解：1）若采用定長操作碼時，二地址指令格式如下：OP（4位）A1（6位）A2（6位）設(shè)二地址指令有K種，則：K=24-M-N當M=1（最小值），N=1（最小值）時，二地址指令最多有：Kmax=16-1-1=14種2）若采用變長操作碼時，二地址指令格式仍如1）所示，但操作碼長度可隨地址碼的個數(shù)而變。此時，K=24-（N/26+M/212）；當（N/26+M/212）1時（N/26+M/212向上取整），K最大，則二地址指令最多有：Kmax=16-1=15種（只留一種編碼作擴展標志用。）9.5設(shè)機器A的CPU主頻為8MHz，機器周期為4個時鐘周期，且該機的平均指令執(zhí)行速度是0.4MIPS，試求該機的平均指令周期和機器周期，每個指令周期中含幾個機器周期？如果機器B的CPU主頻為12MHz，且機器周期也含有4個時鐘周期，試問B機的平均指令執(zhí)行速度為多少MIPS?A.CLK=8MHzT=1/8MHz=0.125us機器周期=4*T=0.5us因為執(zhí)行速度為0.4MIPS所以平均指令周期=1/0.4MIPS=2.5us2.5us/0.5us=5個所以每個指令含有5條機器指令B.T=1/f=1/12MHz=1/12us機器指令=4*T=1/3us指令周期=5*1/3=5/3us平均指令執(zhí)行速度1/(5/3)=0.6MIPS9.6設(shè)某計算機的CPU主頻為8MHz，每個機器周期平均含2個時鐘周期，每條指令平均有4個機器周期，試問該計算機的平均指令執(zhí)行速度為多少MIPS?若CPU主頻不變，但每個機器周期平均含4個時鐘周期，每條指令平均有4個機器周期，試問B機的平均指令執(zhí)行速度為多少MIPS?CLK=8MHz平均指令執(zhí)行速度1/(1/8M*2*4)=1MIPS2.指令周期=4*4*1/8=2us執(zhí)行速度=1/(1/8M*4*4)=0.5MIPS9.7某CPU的主頻為10MHz，若已知每個機器周期平均含有4個時鐘周期，該機的平均指令執(zhí)行速度為1MIPS，試求該機的平均指令執(zhí)行速度為多少MIPS?若CUP主頻不變，但每個機器周期平均含有4個時鐘周期，每條指令平均有4個機器周期，則該機的平均指令執(zhí)行速度又是多少MIPS？由此可得出什么結(jié)論平均指令周期=1/1MIPS=1usT=1/f=0.1usT機=4*T=0.4us因為1us/0.4us=2.5所以每個指令包含2.5個機器周期T=0.4us速度=1/(0.4*2.5*4)=0.25MIPS因為速度=0.8MIPS所以T指=1/0.8us因為T指=4*2.5*T所以T=1/8us所以f=1/T=8MHz簡答1.馮諾依曼機主機主要特點。eq\o\ac(○,1)計算機由運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。eq\o\ac(○,2).指令和數(shù)據(jù)一同等地位存放于存儲器內(nèi)，并可按地址尋訪。eq\o\ac(○,3).指令和數(shù)據(jù)均用二進制表示。eq\o\ac(○,4).指令由操作嗎和地址碼組成，操作碼用來表示操作的性質(zhì)，地址碼用來表示操作數(shù)在存儲器中的位置。eq\o\ac(○,5).采用存儲控制原理，指令在存儲器內(nèi)按順序存放。通常指令是順序執(zhí)行的，在特定條件下，可根據(jù)運算結(jié)果或根據(jù)設(shè)定的條件改變執(zhí)行順序。eq\o\ac(○,6).機器以運算器為中心，輸入輸出設(shè)備與存儲器間的數(shù)據(jù)傳說通過運算器完成。2.計算機硬件主要技術(shù)指標，軟件定義與分類。計算機硬件主要技術(shù)指標：機器字長、存儲容量、運算速度、主頻等。軟件定義：看不見摸不著，由人們事先編制的具有各類特殊功能的程序組成。分類：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。3.計算機組成部分與個部分作用。運算器：用來完成算術(shù)運算和邏輯運算，并將運算的中間結(jié)果暫存在運算器內(nèi)。存儲器：用來存放數(shù)據(jù)和程序?？刂破鳎河脕砜刂?、指揮程序和數(shù)據(jù)的輸入、運行以及處理器運算結(jié)果。輸入設(shè)備：用來將人們熟悉的信息形式轉(zhuǎn)換為機器能識別的信息形式，常見的有鍵盤、鼠標等。輸出設(shè)備：可將機器運算結(jié)果轉(zhuǎn)換為人們熟悉的信息形式，如打印機輸出，顯示器輸出等。4.總線定義與分類方法，系統(tǒng)總線定義與分類方法?？偩€定義：總線是連接多個部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質(zhì)。分類：片內(nèi)總線系統(tǒng)總線通信總線系統(tǒng)總線定義：系統(tǒng)總線是指CPU、主存、I/O設(shè)備（通過I/O接口）各大部件之間的信息傳輸線。分類：數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線5.什么是總線標準，目前流行的總線標準有哪些。所謂總線標準可視為系統(tǒng)與各模塊，模塊與模塊之間的一個互連的標準界面。ISA總線、EISA總線、PCI總線、RS—232C總線、IEEE-488(并行通信總線又稱GP-IP總線)USB總線。6.三級存儲器系統(tǒng)中各級存儲器特點與用途，分哪兩個層次。eq\o\ac(○,1)主存特點：隨機訪問、速度快。容量大。用途：存放CPU使用的程序和數(shù)據(jù)。輔存特點：容量大、速度慢、價格低、可脫機保存信息。用途：存放大量后備數(shù)據(jù)緩存特點：速度快、容量小、價格高用途：用于主存與輔存之間作為緩沖，正在使用的程序和數(shù)據(jù)的付本。eq\o\ac(○,2)緩存主存層次和主存輔村層次。7.半導(dǎo)體存儲器RAM與ROM特點與用途。RAM特點：可讀可寫掉電后信息丟失，存臨時信息。用途：主要做內(nèi)存ROM特點：只讀不寫掉電后信息不丟失，存長期信息。用途：主要做控制存儲器8.動態(tài)RAM與靜態(tài)RAM特點與用途，DRAM刷新方式與主要優(yōu)點。靜態(tài)RAM特點：信息讀出后，仍保持其原有狀態(tài)，不需要再生。用途：用于Cache動態(tài)RAM特點：靠電容存儲電荷的原理來寄存信息。用途：組成內(nèi)存/主存。DRAM刷新方式集中刷新：集中刷新是在規(guī)定的一個刷新周期內(nèi)對全部存儲單元集中一段時間逐行進行刷新，此刻必須停止讀寫操作。分散刷新：分散刷新是指對每行存儲單元的刷新分散到每個存儲周期內(nèi)完成。異步刷新：異步刷新是前兩種方式的結(jié)合，它即可縮短“死時間”，又充分利用最大刷新間隔2ms的特點。優(yōu)點：單個MOS管組成，集成度高，速度較SRAM慢，價格低，9.Cache工作原理特點，地址映射方式與替換算法。原理：利用程序訪問的局部性，近期用到信息存于cache。地址映射方式：直接映射、全相聯(lián)映射、組相聯(lián)映射、替換算法：先進先出算法（FIFO）、近期最少使用算法（LRU）、隨機法。主機與外設(shè)交換信息采用中斷與DMA方式特點與應(yīng)用場合。中斷方式：特點：CPU與