(電大復習)計算機組成原理A（本科）答案

2014 春 計算機組成原理 一、選擇題 1.下列數(shù)中最小的數(shù)是 ( C )。 A.(101001)2 B. (52)8 c.(00111001)BCD D. (101)16 2.定點數(shù)補碼加法具有兩個特點 : 一是符號位 ( B ) ；二是相加后最高位上的進位要舍去。 A. 與 數(shù) 值 位 分 別 進 行 運 算 B.與數(shù)值位一起參與運算 c.要舍去 D. 表示溢出 3. 在定點二進制運算器中， 減法運算一般通過 ( D )來實現(xiàn)。 A. 原碼運算的二進制減法器 B.補碼運算的二進制減法器 c. 補碼運算的十進制加法器 D.補碼運算的二進制加法器 4. 長度相同但格式不同的 2 種浮點數(shù)， 假設前者階碼長、 尾數(shù)短， 后者階碼短、尾數(shù)長，其 他規(guī)定均相同，則它們可表示的數(shù)的范圍和精度為( C )。 A.兩者可表示的數(shù)的范圍和精度 相同 B. 前者可表示的數(shù)的范圍大且 精度高 c.后者可表示的數(shù)的范圍小但精 度高 D. 前者可表示的數(shù)的范圍小且精 度高 5. 匯編語言要經(jīng)過 ( C )的翻譯才能在計算機中執(zhí)行。 A. 編譯程序 B.數(shù)據(jù)庫管理程序 c.匯編程序 D.文字處理程序 6. 相對尋址方式中， 求有效地址使用( D )加上偏移量。 A. 基址寄存器內(nèi)容 B.枝指示器內(nèi)容 c.變址寄存器內(nèi)容 D.程序計數(shù)器內(nèi)容 7. 程 序計 數(shù) 器 PC 的 位數(shù) 取 決于 ( B )， 指令寄存器 IR 的位數(shù)取決于 ( B ) A. 機器字長， 存儲器的容量 B.存儲器的容量， 指令宇長 c.指令字長，機器宇長 D.地址總線寬度，存儲器容量 8. 每一條指令執(zhí)行時通常有讀取指令、 執(zhí)行指令、 分 析指令等幾個步驟， 他們的執(zhí)行順序應該是( B )。 A. 讀取指令、 執(zhí)行指令、 分析指令 B. 讀取指令、 分析指令、 執(zhí)行指令 c.分析指令、執(zhí)行指令、 讀取指令 D. 執(zhí)行指令、 讀取指令、 分析指令 9. 若主存每個存儲單元為 8 位， 則( C )。 A. 其地址線也為 8位 B.其地址線為 16 位 C. 其地址線與 8 無關 D.其地址線與 8有關 10. 虛擬存儲器管理系統(tǒng)的基礎是程序的局部性原理， 因此虛存的目的是為了給每個用戶提供比主存容量( B )編程空間。 A. 小得多的邏輯 B.大得多的邏輯 c.小得多的物理 D.大得多的物理 11. CPU 輸出數(shù)據(jù)的速度遠遠高于打印機的打印速度，為解決這一矛盾， 可采用( C ) A. 并行技術 B. 通信技術 c.緩沖 技術 D.虛存技術 12. 中斷允許觸發(fā)器用來( D )。 A. 表示外設是否提出了中斷請求 B. CPU 是否響應了中斷請求 C. CPU 是否正在進行中斷處理 D. 開放或關閉可屏蔽硬中斷 13.下列數(shù)中最小的數(shù)是 ( B )。 A.(1010011)2 B.(42)8 C.(10101000)BCD D.(25)16 14.兩個補碼數(shù)相加 只有在最高位相同時會有可能 產(chǎn)生滋出，在最高位不同時( C ) A.有可能產(chǎn)生滋出 B.會產(chǎn)生滋出 C.一定不會產(chǎn)生滋出 D.不一定會產(chǎn)生滋出 15.運算器的主要功能是進行 ( C )。 A.邏輯運算 B.算術運算 C.邏輯運算和算術運算 D.只作加法 16.長度相同但格式不同的 2 種浮點數(shù)，假設前者階碼長、尾數(shù)短，后者階碼短、尾數(shù)長，其 他規(guī)定均相同，則它們可表示的數(shù)的范圍和精度為 ( B )。 A.兩者可表示的數(shù)的范圍和精度相同 B.前者可表示的數(shù)的范圍大但精度低 C.后者可表示的數(shù)的范圍大且精度高 D.前者可表示的數(shù)的范圍大且精度高 17.計算機硬件能直接識別和運行的只能是 ( A )程序。 A.機器語言 B.匯編語言 C.高級語言 D.VHDL 18.堆棧尋址的原則是 ( B )。 A.隨意進出 B.后進先出 C.先進先出 D.后進 后出 19.組成組合邏輯控制器的主要部件有( B )。 A.PC,IP B.PC,IR C.IR,IP D.AR,IP 20.微程序控制器中，機器指令與微指令的關系是 ( B ) A.每一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行 B.每一條機器指令由一段用微指令編成的微程序來解釋執(zhí)行 C.一段機器指令組成的程序可由一條微指令來執(zhí)行 D.一條微指令由若干條機器指令組成 21.RAM 芯片串聯(lián)的目的是 _ ，并聯(lián)的目 的是 _ 。 ( B ) A.增加存儲器字長，提高存儲器速度 B.增加存儲單元數(shù)量，增加存儲器字長 C.提高存儲器速度，增加存儲單元數(shù)量 D.降低存儲器的平均價格，增加存儲器字長 22.在 CPU 與主存之間加人 Cache，能夠提高 CPU 訪問存儲器的速率，一般情況下Cache 的容量 命中率 _，因此 Cache 容量 _。 ( C ) A. 越大，越高，與主存越接近越好 B.越小，越高，與主存越差異大越好 C，越大，越高，只要幾十或幾百 K就可達 90 以上 D.越小，越高，只要幾 K 就可達 90%以上 23.在獨立編址方式下，存儲單元和 I/O設備是靠 ( A )來區(qū)分的。 A.不同的地址和指令代碼 B.不同的數(shù)據(jù)和指令代碼 C.不同的數(shù)據(jù)和地址 D.不同的地址 24.在采用 DMA 方式高速傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)傳送是 ( B ) A.在總線控制器發(fā)出的控制信號控制下完成的 B.在 DMA控制器本身發(fā)出的控制信號控制下完 成的 C.由 CPU 執(zhí)行的程序完成的 D.由 CPU 響應硬中斷處理完成的 25.在做脫機運算器實驗時，送到運算器芯片的控制信號是通過 ( F )提供的，外部送到運算器芯片的數(shù)據(jù)信號是通過( D )提供的，并通過 ( B )查看運算器的運算結果 (運算的值和特征標志位狀態(tài) )。 A計算機的控制器 B發(fā)光二極管指示燈亮滅狀態(tài) C顯示器屏幕上的內(nèi)容 D手拔數(shù)據(jù)開關 E運算器累加器中的內(nèi)容 F微型開關 26.在組合邏輯的控制器中，節(jié)拍發(fā)生器TIMING的作用在于指明指令的執(zhí)行( L )，它是一個典型的 ( B )邏輯電路，從一個節(jié)拍狀態(tài)變到下一個節(jié)拍狀態(tài)時，同時翻轉的觸發(fā)器數(shù)目以盡可能的 ( H )為好。 A快 B時序 C多 D組合 E數(shù)據(jù) F控制 G類型 H少 I次序 J狀態(tài) K過程 L步驟 27. 在計算機硬件系統(tǒng)中，在指令的操作數(shù)字段中所表示的內(nèi)存地址被稱為( C )，用它 計算出來的送到內(nèi)存用以訪問一個存儲器單元 的地址被稱為 ( A )；在講解虛擬存儲器時，程序的指令中使用的是存儲 器的 ( F )，經(jīng)過地址變換后得到的可以用以訪問一個存儲器單元的地址被稱為 ( E )。 A有效地址 B內(nèi)存地址 C形式地址 D文件地址 E物理地址 F邏輯地址 G虛擬地址 H指令地址 28.1.下列數(shù)中最小的數(shù)是 ( B )。 A.(1010010)2 B.(00101000),D C.(512)8 D.(235), 29.某機字長 16 位，采用定點整數(shù)表示，符號位為 1 位，尾數(shù)為 15 位，則可表示的最大正整 數(shù)為 ，最小負整數(shù)為 。 ( A ) A.十 (215 一 1)，一 (215 一 1) B.十 (215 一 1)，一 (216 一 1) C.+(2一 1)，一 (215 一 1) D.十 (215 一 1)，一 (1一 215) 30.運算器雖由許多部件組成，但核心部分是 ( B )。 A.數(shù)據(jù)總線 B.算術邏輯運算單元 C.多路開關 D.累加寄存器 31.在定點運算器中，無論采用雙符號位還是采用單符號位，都必須要有溢出判斷電路，它 一般用 ( C )來實現(xiàn)。 A.與非門 B.或非門 C.異或門 D.與或非門 32.立即尋址是指 ( B )。 A.指令中直接給出操作數(shù)地址 B.指令中直接給出 操作數(shù) C.指令中間接給出操作數(shù) D.指令中間接給出操作數(shù)地址 33.輸人輸出指令的功能是 ( C )。 A.進行算術運算和邏輯運算 B.進行主存與 CPU之間的數(shù)據(jù)傳送 C.進行 CPU和 1/0 設備之間的數(shù)據(jù)傳送 D.改變程序執(zhí)行的順序 34.微程序控制器中，機器指令與微指令的關系是 ( D )。 A.一段機器指令組成的程序可由一條微指令來執(zhí)行 B.一條微指令由若干條機器指令組 成 C.每一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行 D.每一條機器指令由一段用微指令編成的微程序來解釋執(zhí)行 35.相對指令流水線方案和多指令周期方案，單指令周期方案的資源利用率和性能價格比 ( A ) A.最低 B.居中 C.最高 D.都差不多 36. 某一 RAM 芯片，其容量為 1024X8 位，除電源端和接地端外，連同片選和讀 /寫信號該 芯片引出腳的最小數(shù)目應為 ( B )。 A.23 B.20 C.17 D.19 37.在主存和 CPU之間增加 Cache 的目的是( C )。 A.擴大主存的容量 B.增加 CPU中通用寄存器的數(shù)量 C.解決 CPU和主存之間的速度匹配 D.代替 CPU 中的寄存器工作 38.計算機系統(tǒng)的輸人輸出接口是 ( B )之間的交接界面。 A.CPU 與存儲器 B.主機與外圍設備 C.存儲器與外圍設備 D.CPU 與系統(tǒng)總線 二、判斷題 將判斷結果填在括弧內(nèi)，正確打 /號，錯誤打號。 ) 1.奇偶校驗碼可以校驗奇數(shù)個位的出錯，并能確定出錯的位置。 ( ) 2.指令系統(tǒng)中采用不同尋址方式的目 的主要是縮短指令長度， 擴大尋址空間， 提高編程 靈活性。 ( / ) 3.計算機中的流水線是把若干個子過程合成為一個過程， 使每個子過程實現(xiàn)串行運行。 ( ) 4.在 Cache 的地址映射中， 全相聯(lián)映射是指主存中的任意一字塊均可映射到Cache 內(nèi)任 意一字塊位置的種映射方式。( / ) 5.DMA 控制器通過中斷向 CPU 發(fā) DMA請求信號。 ( / ) 6.海明校驗碼是對多個數(shù)據(jù)位使用多個校驗位的一種檢錯糾錯編碼方案，不僅可以發(fā)現(xiàn) 是否出錯，還能發(fā)現(xiàn)是哪一位出錯。 ( / ) 7.直接尋址是在指令字中直接給出操作數(shù)本身而不再是操作數(shù)地址。 ( ) 8. 計算機中的流水線是把一 個重復的過程分解為若干個子過程，每個子過程與其他子過程并行運行。 ( / ) 9. 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。 ( ) 10.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 與外設串行工作。 ( / ) 11.兩個補碼數(shù)相加，只有在最高位都是 1時有可能產(chǎn)生溢出。 ( ) 12.相對尋址方式中，操作數(shù)的有效地址等于程序計數(shù)器內(nèi)容與偏移量之和。 (/ ) 13.指令是程序設計人員與計算機系統(tǒng)溝通的媒介 ；微指令是計算機指 令和硬件電路建立 聯(lián)系的媒介。 ( / ) 14.半導體 ROM 是非易失性的，斷電后仍然能保持記憶。 (/ ) 15.在統(tǒng)一編址方式下， CPU 訪問 1/O 端口時必須使用專用的 1/O指令。 ( ) 三、簡答題 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較均勻地拉大 .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，當某一位出現(xiàn)錯誤，就會引起相關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 計算機的運算器部件的功能和組成：運算器的首要功能是完成對數(shù)據(jù)的算術和邏輯運算，由其內(nèi)部的一個被稱之為算術與邏輯運算部件 (英文縮寫為 ALU)承擔 ；運算器的第二項功能，是暫存將參加運算的數(shù)據(jù)和中間結果，由其內(nèi)部的一組寄存器承擔；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寄存器，通稱乘商寄存器 .這些部件通過幾組多路選通器電路實現(xiàn)相互連接和數(shù)據(jù)傳送；運算器要與計算機其它幾個功能部件連接在一起協(xié)同運行，還必須有接受外部數(shù)據(jù)輸入和送出運算結果的邏輯電路。 3、浮點運算器由哪幾部分組成。 答：處理浮點數(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.簡要說明條件轉移指令和無條件轉移指令的 相同點和不同點 ?子程序調(diào)用指令與轉移指令的區(qū)別是什么 ? 二者相同點是都必須在指令中給出轉移地址，不同點在于條件轉移指令還必須在指令中給出判斷是否執(zhí)行轉移所依據(jù)的條件。 子程序調(diào)用指令與轉移指令的區(qū)別，在于子程序調(diào)用指令轉移走之后還有個對應的返回的操作，而一般的轉移指令，并不涉及轉移走后是否和如何再次轉移回來。 5.在微程序的控制器中，通常有哪 5種得到下一條微指令地址的方式。 (1)微程序順序執(zhí)行時，下地址為本條微指令地址加 l。 (2)在微程序必定轉向某一微地址時，可以在微指令字中的 相關字段中給出該地址值。 (3)按微指令 (上一條成本條 )的某一執(zhí)行結果的狀態(tài)，選擇順序執(zhí)行或轉向某一地址。 (4)從微堆棧中取出從微子程序返回到微主程序斷點的返回地址，用于微于程序返回處理。 (5)依條件判斷轉向多條微指令地址中的某一地址的控制。 5一條指令通常由哪兩個部分組成？指令的操作碼一般有哪幾種組織方式？各自應用在什么場合？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用在當前多數(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中。 定長操作碼的組織方式對于簡化計算機硬件設計，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的操作數(shù)地址的要求。 6. 計算機指令中要用到的操作數(shù)一般可以來自哪些部件 ? 答 :(1)CPU 內(nèi)部的通用寄存器。此時應在指令字中給出用到的寄存器編號 (寄存器名 )， 通用寄存器的數(shù)量一般為幾個、十幾個，故在指令字中須為其分配 2,3,4,5或更多一點的位數(shù) 來表示一個寄 存器。 (2)外圍設備 (接口 )中的一個寄存器。通常用設備編號、或設備人出端口地址、或設備映 像地址 (與內(nèi)存儲器地址統(tǒng)一編址的一個設備地址編號 )來表示。 (3)內(nèi)存儲器的一個存儲單元。此時應在指令字中給出該存儲單元的地址。 7.按照操作數(shù)的個數(shù)不同，把指令分成哪幾種 ? 答 :按照操作數(shù)的個數(shù)不同，指令分為下面四種 : (1)元操作數(shù)指令 ； ( 2)單操作數(shù)指令 ；(3)雙操作數(shù)指令刊的多操作數(shù)指令。 8如何在指令中表示操作數(shù)的地址？通常使用哪些基本尋址方式？ 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、相對尋址、間接尋址、堆棧尋址等。 9.舉例說明計算機中寄存器尋址、寄存器間接尋址、變址尋址、堆棧尋址從形式地址到得到操作數(shù)的尋址處理過程。 (1) 寄存器尋址，形式地址為寄存器名 (或編號 )，寄存器中的內(nèi)容為操作數(shù)； (2) 寄存器間接尋址，形式地址為寄存器名 (或編號 )，寄存器中的內(nèi)容為操作數(shù)的地址， 再讀一次內(nèi)存得到操作數(shù)； (3)變址尋址，形式地址為變址寄存器名 (或編號 )和變址偏移值，把變 址寄存器中的內(nèi)容與變址偏移值相加得到操作數(shù)的地址，再讀一次內(nèi)存得到操作數(shù)； (4)堆棧尋址，通常形式地址為將寫入堆棧的、或接收堆棧讀出內(nèi)容的寄存器名 (或編 號 )，指令中不直接給出內(nèi)存地址，而是選用默認的堆棧指針寄存器中的內(nèi)容為內(nèi)存 地址，讀寫堆棧總伴有修改堆棧指針的操作。 10為讀寫輸入 /輸出設備，通常有哪幾種常用的尋址方式用以指定被讀寫設備？ 答：為讀寫輸入 /輸出設備，通常有兩種常用的編址方式用以指定被讀寫設備，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。 11. 硬連線控制器是使用什么子部件來區(qū)分和表示指令不同的執(zhí)行步驟的 ?它的基本工作原理是什么 ? 答 :在硬連線控制器中，由節(jié)拍發(fā)生器(timing)來區(qū)分指令不同的執(zhí)行步驟的。 節(jié)拍發(fā)生器是由幾個觸發(fā)器電路實現(xiàn)的典型的時序邏輯電路，它為指令的每一個執(zhí)行步 驟提供一個節(jié)拍狀態(tài)信號，而節(jié)拍狀態(tài)的變換標明了一條指令執(zhí)行步驟的次序關系。 12. 簡述控制器在整機中起到的作用和它的基本功能。 答 :控制器部件是計算機的五大功能部件之一，其作用是向整機中包括控制器部件在內(nèi)的 每個部件提供協(xié)同運行 所需要的控制信號。 計算機的最本質(zhì)的功能是連續(xù)執(zhí)行指令，而每一條指令往往又要分成幾個執(zhí)行步驟才得 以完成。所以，控制器的基本功能是，依據(jù)當前正在執(zhí)行的指令和它當前所處的執(zhí)行步驟，形 成并提供出在這一時刻整機各部件要用到的控制信號，并且決定下一步將進入哪個執(zhí)行步驟。 13簡述計算機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 個部分組成： （ 1）程序計數(shù)器（ PC），是用于提供指令在內(nèi)存中的地址的部件，服務于讀取指令，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)存儲器讀出來的指令內(nèi)容的部件，在執(zhí)行本條指令的整個過程中，為系統(tǒng)運行提供指令本身的主要信息。 （ 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系，保證每一條指令按設定的步驟序列依次執(zhí)行。 （ 4）全部控制信號的產(chǎn)生部件，它依據(jù)指令操作碼、指令的執(zhí)行步驟（時刻），也許還有些另外的條件信號，來形成或提供出當前執(zhí)行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)生預期的執(zhí)行結果。 由于上述后兩個部分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： 基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； 組成部分都有程序計數(shù)器 PC，指令寄存器 IR； 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)行步驟的辦法，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提供的控制信號。 微程序的控制器的優(yōu)點是設計與實現(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，缺點是設計與實現(xiàn)復雜些，但隨著 EDA 工具的成熟，該缺點已得到很大緩解。 14.簡要說明組合邏輯控制器中的節(jié)拍發(fā)生器的作用是什么 ?簡述它的運行原理。 答： 其作用是提供 執(zhí)行每一條指令的步驟 (時序 )標記信號和時序脈沖信號。 它是用時序邏輯方式運行的，依據(jù)當前的時序狀態(tài)信息，指令的操作碼信息，可能還看指令執(zhí)行狀態(tài)的有關信息等，確定出下一個時序狀態(tài)的值。 15控制器的設計和該計算機的指令系統(tǒng)是什么關系？ 答：控制器的的基本功能，是依據(jù)當前正在執(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，控制器的設計和該計算機的指令系統(tǒng)是一一對應的關系，也就是控制器的設計應依據(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。 16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)點和缺點？ 順序方式是，在一條指令完全執(zhí)行結束后，再開始執(zhí)行下一條指令。優(yōu)點是控制器設計簡單，容易實現(xiàn)，；缺點是速度比較慢。 指令流水線方式是提高計算機硬件性能的重要技術和有效措施，在成本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，在時間上又允許這幾個部件可以同時運行。缺點是控制器設計復雜，比較不容易實現(xiàn)，；突出的優(yōu) 點是速度明顯提高。 17. 計算機的存儲器系統(tǒng)設計是如何實現(xiàn)“容量大”、“速度快”和“成本低”的要求的 ? 答 :將存儲器系統(tǒng)設計成由高速緩沖存儲器、主存儲器和輔助存儲器組成的多級結構。 其中高速緩沖存儲器的存取速度與CPU 速度處于同一個數(shù)量級，但其具有價格高、功耗 大、集成度低的特點，所以不適合用作大容量的存儲器 ；主存儲器的存取速度略低，價格略高， 具有集成度高、勸耗低的特扁用來薦儲痙常使用的數(shù)據(jù)或程序 ；輔助存儲器是存 敢速度相對 較慢但存儲容量較大的存儲器，用來存儲不太常用的大部分程序和數(shù)據(jù)。 18.說明采用多級結構的存儲器系統(tǒng)的目的 ?說明每一層存儲器所用的存儲介質(zhì)的種類。 答： (1)采用多級結構的存儲器系統(tǒng)的目的，是通過把讀寫速度高、但容量較小、存儲的單位成本最高的高速緩沖存儲器，與讀寫速度略慢、但容量可以更大、價格適中的主存儲器，和讀寫速度最慢、但容量可以極大、存儲價格最低的高速磁盤空間 (虛擬存儲器 )，組織成統(tǒng)一管理與調(diào)度的一體化的存儲器系統(tǒng)，以便達到高速度、大容量、 低價格的目的，即得到具有更高的運行性能價格比 的存儲器系統(tǒng)。 (2)高速緩沖存儲器用靜態(tài)存儲器芯片實現(xiàn)，主存儲器用動態(tài)存儲器芯片實現(xiàn)，虛擬存儲器使用的是高速磁盤上的一片存儲空間。 19使用多體結構的主存儲器的目的是什么 ?什么是低位地址交叉，其優(yōu)點何在 ? 答： （?。?使用多體結構的主存儲器，是為了使用可以獨立讀寫的多個存儲器，以提高對它們并行讀寫、快速得到多個數(shù)據(jù)的能力，緩解單個主存儲器讀寫速度侵的矛盾。 （ 2） 在多體結構的主存儲器中，通常多選用把相鄰的存儲字存放在不同的存儲體中，這被稱為低位地址交叉的組織形式，它更符合程序運行的局部性原理，有利于同時 (或時間上有覆蓋 )地讀寫地址相鄰的幾個存儲字。 20.說明只寫一次型光盤的組成 ?完成讀寫操作的基本原理 ? 答： 寫一次型光盤設備由光盤機和盤片組成。光盤機由主軸驅(qū)動機構、讀寫光頭和尋道定 位機構、激光器、光束分離器和光聚焦鏡等組成。光盤是圓形的、用于記錄信息的盤片， 由基板、鋁質(zhì)反射層和薄金屬膜三層結構組成，基板提供合適的機械性能，反射層用于反射 接收到的激光信號，而金屬膜則是記錄信息 (區(qū)分“ 0“、“ l”信號 )的介質(zhì)。 激光器可以產(chǎn)生一定亮度 (強度 )的激光束，是光源部件。光束分離器把接收到的激光束分成為寫光束 和讀光束兩部分。調(diào)制器用于控制是否要讓寫光束通過。寫光束要通過跟蹤反射鏡和聚焦鏡實現(xiàn)尋道定位，把寫光束聚焦為很細的光束打到指定的光盤位置，從而在那里融出一個小于 1 的一個小坑，表示已完成 1個 1信號的寫入操作。讀出時，讀光束也會照射到指定的光盤位置，但它的能量很弱，不會改變金屬膜的反射特性，只會把所照到之處有無小坑通過反射光的強弱表現(xiàn)出來，反射回來的光被送到光敏二極管，從而確定讀出來的是“ 1”信號還是“ 0”信號。由于金屬膜的反射特性，一旦被破壞了就不能再恢復，所以這 種類型的光盤只能被寫一次。 21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，從而達到使整個存儲器系統(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成本。高速緩沖存儲器的問題是容量很小，虛擬存儲器的問題是讀寫速太慢。追求整個存儲器系統(tǒng)有更高的 性能 /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。 22什么是隨機存取方式？哪些存儲器采用隨機存取方式？ 答： RAM，即隨機存儲器，可以看作是由許多基本的存儲單元組合起來構成的大規(guī)模集成電路。靜態(tài)隨機存儲器（ RAM）和動態(tài)隨機存儲器（ DRAM）可采用隨機存取方式。 23什么是虛擬存儲器？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，并以透明方式提供給用戶的計算機系統(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器。主要用來緩解內(nèi)存不足的問題。因為系統(tǒng)會使用一部分硬盤空間來補充內(nèi)存。 24什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備，如打印機等。 25.把外圍設備傳送來的一個數(shù)據(jù)寫進內(nèi)存儲器的一個單元的期間， CPU可能處于何種運行方式 ? 對采用直接存儲器訪問的外圍設備，要給出中斷請求功能嗎 ? 為什 么 ? 答： (1)既要提高高速外圍設備與計算機主機 (內(nèi)存儲器 )之間傳送數(shù)據(jù)的速度，又要降低數(shù)據(jù)入出對 CPlU 的時間開銷； (2)在采用總線周期“挪用”方式把外圍設備傳送來的一個數(shù)據(jù)寫進內(nèi)存儲器的一個單元的期間， CPU 可能處于等待使用總線的狀態(tài) (與 DMA競爭使用總線而且末取得總線使用權 )，或正在正常執(zhí)行程序 (未遇到與 DMA競爭使用總線的情況 )； (3)對采用直接存儲器訪問的外圍設備，也要給出中斷請求功能，因為一次數(shù)據(jù)傳送可能要多次(每次傳送一批數(shù)據(jù) )啟動口lh4J 電傳送過程才能完成， 每傳送完一批數(shù)據(jù)， DMA 卡要送中斷請求信號給 CPU。 26 CPU 在每次執(zhí)行中斷服務程序前后應做哪些工作？ 答： CPU 在每次執(zhí)行中斷服務程序前完成：關中斷；保存斷點和被停下來的程序的現(xiàn)場信息；判別中斷源，轉中斷服務程序的入口地址；執(zhí)行開中斷指令。 CPU在每次執(zhí)行中斷服務程序后完成：關中斷，準備返回主程序；恢復現(xiàn)場信息，恢復斷點；執(zhí)行開中斷；返回主程序。 27回答中斷處理功能在計算機系統(tǒng)中的主要作用，至少說出 5點。 答： 參考答案 (任意選答 5 個 ) (1)一種重要的輸入輸出方式 (2)硬件故障報警處理 (3)支持多道程序運行 (4)支持實時處理功能 (5)支持人機交互的重要手段 (6)支持計算機之間高速通訊和網(wǎng)絡功能 (7)支持建立多任務系統(tǒng)和多處理機系統(tǒng) 28. 什么是總線周期 ? 答 :總線周期，通常指的是通過總線完成一次內(nèi)存讀寫操作或完成一次輸人 /輸出設備的 讀寫操作所必需的時間。依據(jù)具體的操作性質(zhì)，可以把一個總線周期分為內(nèi)存讀周期，內(nèi)存寫 周期， 1/O 讀周期， 1/O 寫周期 4種類型。 29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、復用傳送和數(shù)據(jù)包傳送。 30.按你自己的理解和想象的計算機的硬件 (應有中斷功能 )組成，寫出完成下面給定指令格式的指令的執(zhí)行流程。 (1)累加器內(nèi)容完成“異或”運算。 “異或”指令的指令格式： 執(zhí)行流程： a程序計數(shù)器的內(nèi)容 地址寄存器 b讀內(nèi)存，讀出的指令 命令寄存器 c DR的內(nèi)容或 SR 雙的內(nèi)容，結出 DR d檢查有無中斷請求，有，則進行相應處理；無，則轉入下一條指令的執(zhí)行過程。 (2)把一個內(nèi)存單元中的內(nèi)容讀到所選擇的一個累加器中。 “讀內(nèi)存”指令的指令格式： 執(zhí)行流程： a程序計數(shù)器的內(nèi)容 一 地址寄存器 b讀內(nèi)存，讀出的指令一 指令寄存器 c SR的內(nèi)容 一 地址寄存器 (寄存器間接尋址方式 ) d讀內(nèi)存，讀出的數(shù)據(jù) 一 DR e檢查有無中斷請求，有，則進行相應處理；無，則轉入下一條指令的執(zhí)行過程。 31.說明采用 DMA(直接內(nèi)存訪問 )傳送方式的目的 ?DMA 接口中比一般輸入 /輸出接口中要多出一些什么功能電路 ? 答 ： （?。?采用 DMA 傳送方式的月的，是為了在盡量少打擾 CPU的 情況下，讓高速外設通過 DMA 卡成批地與主存儲器直接進行數(shù)據(jù)傳送，既保證了 CPU 高速運算的處理能力，又得到 了高速外設高效率的輸入 /出能力。 （ 2）在 DMA 接口卡中，比一般通用接口卡中要多出內(nèi)存地址計數(shù)器，傳送信息數(shù)量的計數(shù)器， DMA 運行方式與口 DMA 請求、處理的邏輯線路。 32.計算機的 CPU通常直接提供并使用 3種總線，分別說明地址總線的位數(shù)、數(shù)據(jù)總線的位數(shù)和時鐘頻率對計算機的性能有什么影響，控制總線的具體作用是什么 ?說明總線周期是什么含義， ?？偩€的等待狀態(tài)是什么含義 ? 答： （?。?在 3 種總線中，地址總線的位數(shù)決定了最大的主存儲器的尋址空間；數(shù)據(jù)總線的位數(shù)與其運行頻率的乘積正比于該總線最高的數(shù)據(jù)傳送能力；控制總線的作用是指明總線的周期類型和一次入出操作完成的時刻。 (2)總線周期是通過總線完成一次數(shù)據(jù)傳送的時間，通常由一次地址時間和一次數(shù)據(jù)時 間組成，若被讀寫的存儲器或外圍設備的運行速度慢，在一次數(shù)據(jù)時間之內(nèi)不能完成讀 寫操作，就要再增加一到多次數(shù)據(jù)時間，這增加的一到多次數(shù)據(jù)時間被稱為總線的等待狀態(tài)。 四、計算題 1.把正確的答案或選擇寫進 括號內(nèi) (二進制需要小數(shù)點后保留 8位 )。 (0.625)10=( 0.011000100101 )BCD=( 0.101 )2=( 0.A )16 (lAA)16 二( 000110101010 )z=( 426 )10 2. 已知定點小數(shù)的真值 X= -0.1001,Y=O.0101，分別計算 : (1) X原、 X補 、 一 X補 ； (2) Y原、 Y補、 一 Y補 ； (3)X+Y補和 Y-X 補 ； 答： (1)X原 =(1.1001) X補二 (1.0111) 一 X補 =(0.1001) (2) Y原 =(0.0101) Y補 =(0.0101) 一 Y補 =(1.1011) (3)X+Y補 =(1.1100) Y-X補 =(0.1110) 3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)。