中央電大計(jì)算機(jī)組成原理A形考作業(yè)及答案

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。1．機(jī)器數(shù)補(bǔ)碼中,零的表示形式是唯一的。2．某計(jì)算機(jī)字長16位,采用補(bǔ)碼定點(diǎn)小數(shù)表示,符號(hào)位為1位,數(shù)值位為15位,則可表示的最大正小數(shù)為+(1-2-15),最小負(fù)小數(shù)為-1。3．加法器采用并行進(jìn)位的目的是快速傳遞進(jìn)位信號(hào)。4．組成一個(gè)運(yùn)算器需要多個(gè)部件,但下面所列地址寄存器不是組成運(yùn)算器的部件。1．ASCII編碼是一種漢字字符編碼;×2．一般采用補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制減法器,來實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)二進(jìn)制數(shù)加減法的運(yùn)算;×3．在浮點(diǎn)數(shù)表示法中,階碼的位數(shù)越多,能表示的數(shù)值精度越高;×4．只有定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算才可能溢出,浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算不會(huì)產(chǎn)生溢出?！?．簡述奇偶校驗(yàn)碼和海明校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)原理。答:奇偶校驗(yàn)碼原理:一般是為一個(gè)字節(jié)補(bǔ)充一個(gè)二進(jìn)制位,稱為校驗(yàn)位,經(jīng)過設(shè)置校驗(yàn)位的值為0或1的方式,使字節(jié)自身的8位和該校驗(yàn)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(cuò)。海明校驗(yàn)碼原理:是在k個(gè)數(shù)據(jù)位之外加上r個(gè)校驗(yàn)位,從而形成一個(gè)k+r位的新的碼字,使新的碼字的碼距比較均勻地拉大。把數(shù)據(jù)的每一個(gè)二進(jìn)制位分配在幾個(gè)不同的偶校驗(yàn)位的組合中,當(dāng)某一位出現(xiàn)錯(cuò)誤,就會(huì)引起相關(guān)的幾個(gè)校驗(yàn)位的值發(fā)生變化,這不但能夠發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,還能夠指出哪一位出錯(cuò),為進(jìn)一步糾錯(cuò)提供了依據(jù)。2．簡述教材中給出的MIPS計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器部件的功能和組成。答:MIPS計(jì)算機(jī)運(yùn)算器部件功能和組成:運(yùn)算器的首要功能是完成對(duì)數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算,由其內(nèi)部的一個(gè)被稱之為算術(shù)與邏輯運(yùn)算部件(英文縮寫為ALU)承擔(dān);運(yùn)算器的第二項(xiàng)功能,是暫存將參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果,由其內(nèi)部的一組寄存器承擔(dān);為了用硬件線路完成乘除指令運(yùn)算,運(yùn)算器內(nèi)一般還有一個(gè)能自行左右移資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。位的專用寄存器,通稱乘商寄存器。這些部件經(jīng)過幾組多路選通器電路實(shí)現(xiàn)相互連接和數(shù)據(jù)傳送;運(yùn)算器要與計(jì)算機(jī)其它幾個(gè)功能部件連接在一起協(xié)同運(yùn)行,還必須有接受外部數(shù)據(jù)輸入和送出運(yùn)算結(jié)果的邏輯電路。3．浮點(diǎn)運(yùn)算器由哪幾部分組成?答:處理浮點(diǎn)數(shù)指數(shù)部分的部件、處理尾數(shù)的部件、加速移位操作的移位寄存器線路以及寄存器堆等組成。4．假定X=0.0110011*211,Y=0.1101101*2-10(此處的數(shù)均為二進(jìn)制),在不使用隱藏位的情況下,回答下列問題:(1)浮點(diǎn)數(shù)階碼用4位移碼、尾數(shù)用8位原碼表示(含符號(hào)位),寫出該浮點(diǎn)數(shù)能表示的絕對(duì)值最大、最小的(正數(shù)和負(fù)數(shù))數(shù)值;解答:絕對(duì)值最大:111101111111、111111111111;絕對(duì)值最小:000100000000、000110000000(2)寫出X、Y的浮點(diǎn)數(shù)表示。[X]?。?01100110011[Y]?。?11001101101(3)計(jì)算X+YA:求階差:|△E|=|1011-0110|=0101B:對(duì)階:Y變?yōu)?0110000001101101C:尾數(shù)相加:00011001100000+00000001101101=00011011001101D: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,則有001101100+1=001101101E:不溢出因此,X+Y最終浮點(diǎn)數(shù)格式的結(jié)果:101001101101,即0.1101101*2101．將十六進(jìn)制數(shù)據(jù)14.4CH表示成二進(jìn)制數(shù),然后表示成八進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。14.4CH=(10100.01001100)2=(14.23)8=(20.21875)102．對(duì)下列十進(jìn)制數(shù)表示成8位(含一位符號(hào)位)二進(jìn)制數(shù)原碼和補(bǔ)碼編碼。(1)17;

[X]原＝00010001,[X]補(bǔ)＝00010001(2)-17;[X]原＝10010001,[X]補(bǔ)＝111011113．已知下列各[x]原,分別求它們的[x]反和[x]補(bǔ)。(1)[x]原＝0.10100;[x]反＝010100,[x]補(bǔ)＝010100(2)[x]原＝1.00111;[x]反＝111000,[x]補(bǔ)＝111001(3)[x]原＝010100;[x]反＝010100,[x]補(bǔ)＝010100(4)[x]原＝110100;[x]反＝101011,[x]補(bǔ)＝1011004．寫出X＝10111101,Y＝－00101011的雙符號(hào)位原碼、反碼、補(bǔ)碼表示,并用雙符號(hào)補(bǔ)碼計(jì)算兩個(gè)數(shù)的差。[X]原＝0010111101,[X]反＝0010111101,[X]補(bǔ)＝0010111101[Y]原＝1100101011,[Y]反＝1111010100,[Y]補(bǔ)＝1111010101[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)＝00100100101．計(jì)算機(jī)硬件能直接識(shí)別和運(yùn)行的只能是機(jī)器語言程序。2．指令中用到的數(shù)據(jù)能夠來自通用寄存器、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(jì)算機(jī)中執(zhí)行。4．在設(shè)計(jì)指令操作碼時(shí)要做到_能區(qū)別一套指令系統(tǒng)中的所有指令、能表明操作數(shù)的地址、長度適當(dāng)規(guī)范統(tǒng)一。5．控制器的功能是向計(jì)算機(jī)各部件提供控制信號(hào)。6．從資源利用率和性能價(jià)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(gè)寄存器編號(hào)和一個(gè)數(shù)值。√資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。2．計(jì)算機(jī)的指令越多,功能越強(qiáng)越好?！?．程序計(jì)數(shù)器PC主要用于解決指令的執(zhí)行次序?！?．微程序控制器的運(yùn)行速度一般要比硬連線控制器更快?！?．一條指令一般由哪兩個(gè)部分組成?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(diǎn)是什么?答:一條指令一般由操作碼和操作數(shù)兩個(gè)部分組成。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(jì)算機(jī)中;變長的操作碼組織方式一般用在小型及以上的計(jì)算機(jī)當(dāng)中。定長操作碼的組織方式對(duì)于簡化計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì),提高指令譯碼和識(shí)別速度有利。變長的操作碼組織方式能夠在比較短的指令字中,既能表示出比較多的指令條數(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?一般使用哪些基本尋址方式?答:是經(jīng)過尋址方式來表示操作數(shù)的地址。一般使用的基本尋址方式有:立即數(shù)尋址、直接尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、變址尋址、相對(duì)尋址、間接尋址、堆棧尋址等。3．為讀寫輸入/輸出設(shè)備,一般有哪幾種常見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,一般有兩種常見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(chǔ)器統(tǒng)一的編制方式,另一種是I/O端口與主存儲(chǔ)器彼此獨(dú)立的編制方式。4．簡述計(jì)算機(jī)中控制器的功能和基本組成,微程序的控制器和硬連線的控制器在組成和運(yùn)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(gè)部分組成:資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。(1)程序計(jì)數(shù)器(PC),是用于提供指令在內(nèi)存中的地址的部件,服務(wù)于讀取指令,能執(zhí)行內(nèi)容增量和接收新的指令地址,用于給出下一條將要執(zhí)行的指令的地址。(2)指令寄存器(IR),是用于接收并保存從內(nèi)存儲(chǔ)器讀出來的指令內(nèi)容的部件,在執(zhí)行本條指令的整個(gè)過程中,為系統(tǒng)運(yùn)行提供指令本身的主要信息。(3)指令執(zhí)行的步驟標(biāo)記線路,用于標(biāo)記出每條指令的各個(gè)執(zhí)行步驟的相對(duì)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)全部控制信號(hào)的產(chǎn)生部件,它依據(jù)指令操作碼、指令的執(zhí)行步驟(時(shí)刻),可能還有些另外的條件信號(hào),來形成或提供出當(dāng)前執(zhí)行步驟計(jì)算機(jī)各個(gè)部件要用到的控制信號(hào)。計(jì)算機(jī)整機(jī)各硬件系統(tǒng),正是在這些信號(hào)控制下協(xié)同運(yùn)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(gè)部分的具體組成與運(yùn)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(jì)算機(jī)中兩種不同類型的控制器。共同點(diǎn):①基本功能都是提供計(jì)算機(jī)各個(gè)部件協(xié)同運(yùn)行所需要的控制信號(hào);②組成部分都有程序計(jì)數(shù)器PC,指令寄存器IR;③都分成幾個(gè)執(zhí)行步驟完成每一條指令的具體功能。不同點(diǎn):主要表現(xiàn)在處理指令執(zhí)行步驟的辦法,提供控制信號(hào)的方案不一樣。微程序的控制器是經(jīng)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(hào)從控制存儲(chǔ)器中讀出,并經(jīng)過一個(gè)微指令寄存器送到被控制部件。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(hào)。微程序的控制器的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)簡單些,易用于實(shí)現(xiàn)系列計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的控制器,理論上可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)微程序設(shè)計(jì),缺點(diǎn)是運(yùn)行速度要慢一些。組合邏輯控制器的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行速度明顯地快,缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)復(fù)雜些,但隨著資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。EDA工具的成熟,該缺點(diǎn)已得到很大緩解。5．控制器的設(shè)計(jì)和該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)是什么關(guān)系?答:控制器的的基本功能,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(shí)刻整機(jī)各部件要用到的控制信號(hào)。因此,控制器的設(shè)計(jì)和該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,也就是控制器的設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)指令的要求來進(jìn)行,特別是要分析每條指令的執(zhí)行步驟,產(chǎn)生每個(gè)步驟所需要的控制信號(hào)。6．指令采用順序方式、流水線方式執(zhí)行的主要差別是什么?各有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)?順序方式是,在一條指令完全執(zhí)行結(jié)束后,再開始執(zhí)行下一條指令。優(yōu)點(diǎn)是控制器設(shè)計(jì)簡單,容易實(shí)現(xiàn),;缺點(diǎn)是速度比較慢。指令流水線方式是提高計(jì)算機(jī)硬件性能的重要技術(shù)和有效措施,在成本增加不多的情況下很明顯地提高了計(jì)算機(jī)的性能。追求的目標(biāo)是力爭在每一個(gè)指令執(zhí)行步驟中完成一條指令的執(zhí)行過程。實(shí)現(xiàn)思路是把一條指令的幾項(xiàng)功能劃分到不同的執(zhí)行部件去完成,在時(shí)間上又允許這幾個(gè)部件能夠同時(shí)運(yùn)行。缺點(diǎn)是控制器設(shè)計(jì)復(fù)雜,比較不容易實(shí)現(xiàn),;突出的優(yōu)點(diǎn)是速度明顯提高。1．下列部件(設(shè)備)中,存取速度最快的是光盤存儲(chǔ)器。2．某SRAM芯片,其容量為1K×8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(dú)立編址方式下,存儲(chǔ)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,其基本思想是在主存與外設(shè)之間建立直接的數(shù)據(jù)通路。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。1．CPU訪問存儲(chǔ)器的時(shí)間是由存儲(chǔ)器的容量決定的,存儲(chǔ)器容量越大,訪問存儲(chǔ)器所需的時(shí)間越長?！?．引入虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)的目的,是為了加快外存的存取速度?！?．按主機(jī)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控制器經(jīng)過中斷向CPU發(fā)DMA請(qǐng)求信號(hào)。√1．在三級(jí)存儲(chǔ)體系中,主存、外存和高速緩存各有什么作用?各有什么特點(diǎn)?答:多級(jí)存儲(chǔ)器系統(tǒng),是圍繞讀寫速度尚可、存儲(chǔ)容量適中的主存儲(chǔ)器來組織和運(yùn)行的,并由高速緩沖存儲(chǔ)器緩解主存讀寫速度慢、不能滿足CPU運(yùn)行速度需要的矛盾;用虛擬存儲(chǔ)器更大的存儲(chǔ)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,從而達(dá)到使整個(gè)存儲(chǔ)器系統(tǒng)有更高的讀寫速度、盡可能大的存儲(chǔ)容量、相對(duì)較低的制造與運(yùn)行成本。高速緩沖存儲(chǔ)器的問題是容量很小,虛擬存儲(chǔ)器的問題是讀寫速太慢。追求整個(gè)存儲(chǔ)器系統(tǒng)有更高的性能/價(jià)格比的核心思路,在于使用中充分發(fā)揮三級(jí)存儲(chǔ)器各自的優(yōu)勢(shì),盡量避開其短處。2．什么是隨機(jī)存取方式?哪些存儲(chǔ)器采用隨機(jī)存取方式?答:RAM,即隨機(jī)存儲(chǔ)器,能夠看作是由許多基本的存儲(chǔ)單元組合起來構(gòu)成的大規(guī)模集成電路。靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)可采用隨機(jī)存取方式。3．什么是虛擬存儲(chǔ)器?它能解決什么問題?為什么?答:虛擬存儲(chǔ)器屬于主存－外存層次,由存儲(chǔ)器管理硬件和操作系統(tǒng)中存儲(chǔ)器管理軟件支持,借助于硬磁盤等輔助存儲(chǔ)器,并以透明方式提供給用戶的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有輔存的容量,接近主存的速度,單位容量的成本和輔存差不多的存儲(chǔ)器。主要用來緩解內(nèi)存不足的問題。因?yàn)橄到y(tǒng)會(huì)使用一部分硬盤空間來補(bǔ)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(duì)信號(hào)線來傳輸數(shù)據(jù),主要用于傳輸速度不高、傳輸距離較資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。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(shí)用于傳輸速度較高的設(shè)備,如打印機(jī)等。5．CPU在每次執(zhí)行中斷服務(wù)程序前后應(yīng)做哪些工作?答:CPU在每次執(zhí)行中斷服務(wù)程序前完成:關(guān)中斷;保存斷點(diǎn)和被停下來的程序的現(xiàn)場信息;判別中斷源,轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序的入口地址;執(zhí)行開中斷指令。CPU在每次執(zhí)行中斷服務(wù)程序后完成:關(guān)中斷,準(zhǔn)備返回主程序;恢復(fù)現(xiàn)場信息,恢復(fù)斷點(diǎn);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(diǎn)。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)經(jīng)過一條通信信號(hào)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(hào)線同時(shí)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(shí)分組傳送的方式,它由同步信號(hào)控制,在一組通信線上采用分時(shí)的方法,輪流地并行傳送不同組信號(hào)。數(shù)據(jù)包傳送方式是將被傳送的信息組成一個(gè)固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),一般包含數(shù)據(jù)、地址和時(shí)鐘信息籌。1．在定點(diǎn)二進(jìn)制運(yùn)算器中,加法運(yùn)算一般經(jīng)過補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制加法器來實(shí)現(xiàn)。2．變址尋址方式中,操作數(shù)的有效地址等于變址寄存器內(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(hào)線單獨(dú)連接,其目的是增加存儲(chǔ)單元數(shù)量。1．輸入輸出指令的功能是進(jìn)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(shí),數(shù)據(jù)傳送是在DMA控制器本身發(fā)出的控制信號(hào)控制資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。下完成的?！?．將十進(jìn)制數(shù)(0.71)10變成BCD碼、二進(jìn)制數(shù)和16進(jìn)制數(shù),將(1AB)16變換成二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制小數(shù)點(diǎn)后保留8位。答案:(0.71)10＝(0.01110001)BCD＝(0.10110101)2＝(0.B5)16(1AB)16＝()2＝(427)102．已知X＝－0.1101,Y＝0.0001,分別計(jì)算X和Y的原碼、補(bǔ)碼、－X和－Y的補(bǔ)碼、X＋Y的補(bǔ)碼、Y－X的補(bǔ)碼。答案:[X]原＝(1.1101)、[X]補(bǔ)＝(1.0011)、[－X]補(bǔ)＝(0.1101)[Y]原＝(0.0001)、[Y]補(bǔ)＝(0.0001)、[－Y]補(bǔ)＝(1.1111)[X＋Y]補(bǔ)＝(1.0100)

[Y－X]補(bǔ)＝(0.1110)3．寫出X＝10111101,Y＝－00101011的雙