2017秋华师计算机组成原理答案---副本

1、2013秋华师网院计算机组成原理作业答案第1题 (3) 分存储器的刷新操作有集中式刷新和分散式刷新两种方式，后者把每一行的刷 新插入到正常的读 /写周期之中， 如下图所示， 现有一 256K× 8 位的 DRAM 芯片，其存储体 结构中，每行 256× 8个存储元， 如单元刷新间隔不超过 8ms，其平均行刷新时间 t=s。(取最接近计算值的 0.5 s 的整数倍)1024 行， 8000us/1024=7.8us 取 7.5us第 2 题 (3) 分 DMA采用三种传送方式：即：方式、周期挪用方式和 方式。停止 CPU 访问内存， DMA 与 CPU 交替访内第 3 题 (

2、3) 分 某指令格式结构如下所示，操作码 OP 可指定条指令。64第 4 题 (3)分 按照冯.诺伊 曼的思想 ，将解决问题 的指令序 列存放 到存储 器中，这 叫。存储程序第 5 题 (3) 分 总线是构成计算机系统的互联机构，是多个 之间进行 的公共通路。 系统功能部件 ,数据传送第 6 题 (3) 分 计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由 、 、操作系统级、 汇编语言级和高级语言级组成微程序级 ,一般机器级第 7 题 (3) 分 在相对寻址方式中，操作数的有效地址等于 的内容加上指令中的形式地址 D 。 程序计数器 PC数据线。第 8 题 (3) 分 通常存储器利用三

3、组信号线与外部打交道，这三组信号线分别是地址线、控制线第 9 题 (3) 分用 8 位 (含 符 号位 ) 补 码表 示 整 数， 能 表 示 的 最 大正 整 数 和最 小 负 整 数 分 别 是和。127,-128第 10 题 (3) 分 若浮点数据格式中阶码的基数已确定， 且尾数采用规格化表示法， 则浮点数表示数的范围取 决于浮点数 的位数，而精度则取决于 的位数。A,B第 11 题 (3) 分cache 地址映射方式，方式命中率最高但比较电路很复杂， 而 方式比较电路与cache 容量大小无关，适合于大容量 cache。全相联映射 ,直接相联映射第 12 题 (3) 分某 CPU 微程

4、序控制器控存容量为 512×20 位，需要分别根据 OP 字段和 ZF 条件码进行分支 转移，则 P 字段和后继地址字段应分别为和 位。2,9第 13 题 (3) 分 在 DMA 控制器与 CPU 分时使用内存的三种方法中， 方法具有控制简单的优点， 适用于数据传输率很高的设备进行成组传送， 但在这种 DMA 传送过程 中， CPU 基本处于不工作状态，在外围设备传送两个数据的间隔中空闲出的许多存储周期 不能被 CPU 利用。停止 CPU 访问内存第 14 题 (3) 分在总线的三种集中式仲裁方式中，响应速度最快的是 ；对询问链的电路故障很敏感的是 。独立请求方式 , 链式查询方式第

5、 15 题 (3) 分 计算机的硬件包括：运算器、 、 、适配器、输入输出设备。控制器 ,存储器第 16 题 (3) 分CPU 执行一段程序时， cache 完成存取的次数为 1800 次，主存完成存取的次数为 100,已知 cache 存取周期为 50ns,主存为 250ns, cache/主存系统的效率为 1800/(1800+100)=0.95250/50=51/(5+(1-5)*0.95)=83.3%效率为 83.3%第 17 题 (3) 分 数的真值变成机器码时有四种表示方法，分别是 。补码，源码，反码，移码第 18 题 (3) 分若 x=01001011 ，y=10001011,

6、则逻辑加运算 x+y=解：若 x=01001011， y=10001011,则 x+y=11000000第 19 题 (3) 分 为了使 CPU 能受理新的中断源发出中断请求，中断服务子程序在返回前一 定要执行 指令。在中断接口电路中，控制是否允许设备发出中断请求的触发器 是。开中断， EI第 20 题 (3) 分 磁盘的最小寻址单位是 。扇区第 21 题 (4) 分已知二进制数 X=2-10 ×(-0.100011)，Y=2-11 ×(-0.110101)，设阶为 5 位(包括 2 位阶符)，用 补码表示，尾数为 8 位(包括 2 位尾符)，用补码表示，按浮点运算方法，求

7、X-Y 的值，运算过程阶和尾数均用双符号进行，舍入采用就近舍入法。解：阶和尾数都采用双符号位 x 浮=11011，11.0110101 y 浮=11101 ，00.0101011 -y 浮=00011，11.1010101 对阶 E补 =Ex 补+-Ey补 =11011+00011=11110 可见 E=-2，将 Mx右移 2 位， x 浮11101 ，11.11 01101(01) 尾数进行减运算相减 11.1101101(01) +11.101010111.1000010(01) 结果规格化并进行舍入处理 x-y 浮 =11101, 11.1000010(01)左规 x-y 浮 =1110

8、0, 11.0000100(1) 溢出检查 由于两位阶符为 11，不是 01，因此无溢出。最终的结果为x-y=2- 100×(-0.1111011)第 22 题 (4) 分 已知 x=0.1001 和 y= 0.1111, 用变形补码计算 x+y 和 x-y, 同时指出运算 结果是否溢出。解： x=0.1001 y=-0.1111x 补=00.1001,y 补 =11.0001,-y 补 =00.1111x+y 补 =00.1001+11.0001=11.1010 无溢出x+y=-0.0110x-y 补 =00.1001+00.1111=01.1000 溢出x-y=+1.1000&g

9、t;1第 23 题 (4) 分 设存储器容量为 64M 字，字长 128 位，模块数 m 8，采用交叉方式进 行组织。存储周期 T 160ns，数据总线宽度为 128 位，总线传送周期 40ns。假设连续读 取 8 个字。(1)交叉存储器的带宽是多少？(2)如果其它条件不变，总线传送周期提速到 10ns，则交叉存储器的带宽是多少？解：(1) 信息总量： q=128位× 8=1024 位交叉存储器读出 n=8个字的时间是： t1=T+ (n-1)maxT/m, =160+7 ×40= 4.4 ×10(s)交叉存储器带宽是：W1=q/t1=1024 ÷( 4

10、.4 × 10)=232.7 ×10 (位/S )(2) 交叉存储器读出 8 个字的时间变为是： t2=T+ (n- 1) maxT/m, =160+7 ×20= 3 ×10(s)交叉存储器带宽是：W1=q/t1=1024 ÷( 3 × 10) =341.3 ×10(位 /S )第 24 题 (4) 分 有一个具有 22 位地址和 16 位字长的存储器， 由 512K×4 位 DRAM 芯片 构成。问1)该存储器能存储多少个字节的信息？2)总共需要多少 DRAM 芯片？需要多少位地址作芯片选择？1)222*16/8

11、=8M 字节2)(222/512K)*(16/4)=8*4=32 片32=25 所以需要 5 位地址作芯片选择第 25 题 (4) 分 一台有 3 个盘片的磁盘组，共有 4 个记录面，转速为 6000 转 /分，盘面 有效记录区域的外直径为 30cm，内直径为 20cm，内层位密度为 300 位 /mm，磁道密度为 8 道/mm ，盘面分为 16个扇区，每个扇区有 1024 个字节。计算盘组的非格式化容量和格式化 容量。答：格式化容量 =每面磁道数 * 记录面 * 每磁道扇区数 * 每扇区字节数=400*4*16*1024=22937600 字节 =22967600/1024 KB=22400

12、/1024MB=21.875 MB非格式化容量 =每面磁道数 *记录面 * *内直径*记录位密度 /8 (单位为字节) =400*4*3.14*200*300 约=829.9MB第 26 题 (4) 分 计算机的运算器有哪三种总线结构?简述它们的特点。答：运算器大体有单总线、双总线、三总线三种结构形式。单总线运算器的结构特点 : 操作速度较慢 ,控制电路比较简单。双总线运算器的结构特点 : 速度比单总线结构快。三总线运算器的结构特点 : 这样的结构可以控制两个数的运算，速度大大提高，通过通用寄存器把总线 3 的数据送到总线 1 与总线 2.第 27 题 (4) 分 冯 . 诺依曼型计算机的主要

13、设计思想是什么？它包括哪些主要组成部 分？答: 冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。存储程序：将解题的程序(指令序列)存放到存储器中；程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。 主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。第 28 题 (4) 分目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是什么？并简述 各级存储器承担的职能。答：目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是：高速缓冲存储器( cache )、主存储器和外存储器。各级存储器承担的职能各不相同。其中 cache 主要强调快速存取，以便使存取速度和CPU

14、的运算速度相匹配；外存储器主要强调大的存储容量，以满足计算机的大容量存储要求； 主存储器介于 cache 与外存之间，要求选取适当的存储容量和存取周期，使 它能容纳系统的核心软件和较多的用户程序。第 29 题 (4) 分 什么叫“软件与硬件的逻辑等价性” ，并举例说明。答： 随着大规模集成电路技术的发展和软件硬化的趋势 , 计算机系统软、硬件界限已经变得模糊了 因为任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件 来完成。对于某一功能采用硬件方案还是软件方案，取决于器件价格、速度、可靠性、存储容量、变更周 期等因素。当研制一台计算机的时候，设计者必须明确

15、分配每一级的任务，确定哪些情况使用硬件，哪些 情况使用软件，而硬件始终放在最低级。就目前而言，一些计算机的特点是，把原来明显地在一般机器级 通过编制程序实现的操作，如整数乘除法指令、浮点运算指令、处理字符串指令等等，改为直接由硬件完 成。总之，随着大规模集成电路和计算机系统结构的发展，实体硬件机的功能范围不断在扩大。第一级和 第二级的边界范围，要向第三级乃至更高级扩展。这是因为容量大、价格低、体积小、可以改写的只读存 储器提供了软件固化的良好物质手段。现在已经可以把许多复杂的、常用的程序制作成所谓固件。就它的 功能来说，是软件；但从形态来说，又是硬件。其次，目前在一片硅单晶芯片上制作复杂的逻辑电路已经 是实际可行的，这就为扩大指令的功能提供了物质基础，因此本来通过软件手段来实现的某种功能，现在 可以通过硬件来直接解释执行。进一步的发展，就是设计所谓