組成原理期末復(fù)習(xí)

1、第一章1. 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件？硬件和軟件哪個(gè)更重要？解：P3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的綜合體。計(jì)算機(jī)硬件：指計(jì)算機(jī)中的電子線路和物理裝置。計(jì)算機(jī)軟件：計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的程序及相關(guān)資料。硬件和軟件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中相互依存，缺一不可，因此同樣重要。5. 馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？解：馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是：P8l 計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成；l 指令和數(shù)據(jù)以同等地位存放于存儲(chǔ)器內(nèi)，并可以按地址訪問(wèn)；l 指令和數(shù)據(jù)均用二進(jìn)制表示；l 指令由操作碼、地址碼兩大部分組成，操作碼用來(lái)表示操作的性質(zhì)，地址碼用來(lái)表示操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的

2、位置；l 指令在存儲(chǔ)器中順序存放，通常自動(dòng)順序取出執(zhí)行，在特定條件下，可根據(jù)運(yùn)算結(jié)果或根據(jù)設(shè)定的條件改變執(zhí)行順序；l 機(jī)器以運(yùn)算器為中心，輸入輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳送通過(guò)運(yùn)算器完成第3章/1. 什么是總線？總線傳輸有何特點(diǎn)？為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng)具備什么特點(diǎn)？答：總線是連接多個(gè)部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質(zhì)?？偩€傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是：某一時(shí)刻只允許有一個(gè)部件向總線發(fā)送信息，但多個(gè)部件可以同時(shí)從總線上接收相同的信息。為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng)通過(guò)三態(tài)驅(qū)動(dòng)緩沖電路與總線連通。/3. 常用的總線結(jié)構(gòu)有幾種？不同的總線結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)的性能有什么影響？舉例說(shuō)明。答：略。見(jiàn)P52-55

3、。（1）總線結(jié)構(gòu)通?？梢苑譃閱慰偩€結(jié)構(gòu)和多總線結(jié)構(gòu)兩種。（2）單總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單也便于擴(kuò)充，但所有的傳送都通過(guò)這組共享總線，因此極易形成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的瓶頸，它也不允許兩個(gè)以上的部件在同一時(shí)刻向總線傳輸信息，這就必然會(huì)影響系統(tǒng)工作效率的提高，這類(lèi)總線多數(shù)被小型計(jì)算機(jī)或微型計(jì)算機(jī)采用；多總線結(jié)構(gòu)解決了單總線中所有部件同時(shí)共享總線的現(xiàn)狀，有效的提高了系統(tǒng)的工作效率，如大，中型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)雙總線：將速度較低I/O設(shè)備從單總線上分離出來(lái)，形成主存總線與I/O總線分開(kāi)的結(jié)構(gòu)第4章7. 一個(gè)容量為16K32位的存儲(chǔ)器，其地址線和數(shù)據(jù)線的總和是多少？當(dāng)選用下列不同規(guī)格的存儲(chǔ)芯片時(shí)，各需要多少片？1K4位，2K8位，4

4、K4位，16K1位，4K8位，8K8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(shí)，各需要的片數(shù)為：1K4：（16K32） / （1K4） = 168 = 128片2K8：（16K32） / （2K8） = 84 = 32片4K4：（16K32） / （4K4） = 48 = 32片16K1：（16K32）/ （16K1） = 132 = 32片4K8：（16K32）/ （4K8） = 44 = 16片8K8：（16K32） / （8K8） = 24 = 8片/15設(shè)CPU共有16根地址線，8根數(shù)據(jù)線，并用（低電平有效）作訪存控制信號(hào)，作讀寫(xiě)命令信號(hào)（高電平為讀，

5、低電平為寫(xiě)）?，F(xiàn)有下列存儲(chǔ)芯片：ROM（2K8位，4K4位，8K8位），RAM（1K4位，2K8位，4K8位），及74138譯碼器和其他門(mén)電路（門(mén)電路自定）。試從上述規(guī)格中選用合適芯片，畫(huà)出CPU和存儲(chǔ)芯片的連接圖。要求：（1）最小4K地址為系統(tǒng)程序區(qū)，409616383地址范圍為用戶(hù)程序區(qū)。（2）指出選用的存儲(chǔ)芯片類(lèi)型及數(shù)量。（3）詳細(xì)畫(huà)出片選邏輯。解：（1）地址空間分配圖：系統(tǒng)程序區(qū)（ROM共4KB）：0000H-0FFFH 用戶(hù)程序區(qū)（RAM共12KB）：1000H-3FFFH （2）選片：ROM：選擇4K4位芯片2片，位并聯(lián) RAM：選擇4K8位芯片3片，字串聯(lián)(RAM1地址范圍為:1

6、000H-1FFFH,RAM2地址范圍為2000H-2FFFH, RAM3地址范圍為:3000H-3FFFH) （3）各芯片二進(jìn)制地址分配如下：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0ROM1,200000000000000000000011111111111RAM100010000000000000001111111111111RAM200100000000000000010111111111111RAM300110000000000000011111111111111CPU和存儲(chǔ)器連接邏輯圖及片選邏輯如下圖(3)所示：圖（3）/38. 磁盤(pán)組有6片磁盤(pán)，

7、最外兩側(cè)盤(pán)面可以記錄，存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑22cm，外徑33cm，道密度為40道/cm，內(nèi)層密度為400位/cm，轉(zhuǎn)速3600轉(zhuǎn)/分，問(wèn)：（1）共有多少存儲(chǔ)面可用？（2）共有多少柱面？（3）盤(pán)組總存儲(chǔ)容量是多少？（4）數(shù)據(jù)傳輸率是多少？解：（1）共有：62=12個(gè)存儲(chǔ)面可用。 （2）有效存儲(chǔ)區(qū)域=（33-22）/ 2 = 5.5cm柱面數(shù) = 40道/cm 5.5= 220道 （3）內(nèi)層道周長(zhǎng)=p22=69.08cm 道容量=400位/cm69.08cm= 3454B 面容量=3454B220道=759，880B 盤(pán)組總?cè)萘?759，880B 12面= 9，118，560B（4）轉(zhuǎn)速 = 3600轉(zhuǎn)

8、/ 60秒 = 60轉(zhuǎn)/秒 數(shù)據(jù)傳輸率 = 3454B 60轉(zhuǎn)/秒 = 207，240 B/S39. 某磁盤(pán)存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，共有4個(gè)記錄盤(pán)面，每毫米5道，每道記錄信息12 288字節(jié)，最小磁道直徑為230mm，共有275道，求：（1）磁盤(pán)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。（2）最高位密度（最小磁道的位密度）和最低位密度。（3）磁盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率。（4）平均等待時(shí)間。解：（1）存儲(chǔ)容量 = 275道12 288B/道4面 = 13 516 800B （2）最高位密度 = 12 288B/（p230）= 17B/mm = 136位/mm（向下取整） 最大磁道直徑=230mm+2275道/(5道/mm) =

9、 230mm + 110mm = 340mm 最低位密度 = 12 288B /(p340)= 11B/mm = 92位 / mm （向下取整）（3）磁盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率= 12 288B 3000轉(zhuǎn)/分=12 288B 50轉(zhuǎn)/秒=614 400B/s（4）平均等待時(shí)間 = 1s/50 / 2 = 10ms第五章1.I/O設(shè)備的分類(lèi)，典型的I/O設(shè)備舉例人機(jī)交互設(shè)備，計(jì)算機(jī)信息的存儲(chǔ)設(shè)備，機(jī)-機(jī)通信設(shè)備輸入設(shè)備：鍵盤(pán)，圖形輸入設(shè)備，圖像輸入設(shè)備，條形碼閱讀器，光學(xué)字符識(shí)別，語(yǔ)音和文字輸入設(shè)備輸出設(shè)備：顯示器，打印設(shè)備，繪圖儀，音箱輸入輸出設(shè)備：終端設(shè)備（鍵盤(pán)和顯示器），漢字處理設(shè)備，A/D,D/A

10、轉(zhuǎn)換設(shè)備，多媒體設(shè)備，脫機(jī)輸入/輸出設(shè)備P1665.11簡(jiǎn)述I/O接口的功能和基本組成功能：選址功能，傳送命令的功能，傳送數(shù)據(jù)的功能，反應(yīng)I/O設(shè)備工作狀態(tài)的功能基本組成：數(shù)據(jù)緩沖寄存器DBR,標(biāo)記設(shè)備狀態(tài)的觸發(fā)器，控制邏輯電路，設(shè)備選擇電路，命令寄存器和命令譯碼器第六章1、 原嗎、補(bǔ)碼、反碼關(guān)于零的表示方法，計(jì)算機(jī)采用補(bǔ)碼運(yùn)算的目的原碼：+0.0000=0.0000 -0.0000=1.0000補(bǔ)碼：+0.0000=0.0000 -0.0000=0.0000反碼：+0.0000=0.0000 -0.0000=1.1111采用補(bǔ)碼運(yùn)算目的：簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)可以將符號(hào)位和數(shù)值域統(tǒng)一處理，加法和減

11、法也可以統(tǒng)一處理，補(bǔ)碼和原碼相互轉(zhuǎn)換，其運(yùn)算過(guò)程是相同的，不需要額外的硬件電路12. 設(shè)浮點(diǎn)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(xiě)出51/128、-27/1024、7.375、-86.5所對(duì)應(yīng)的機(jī)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(bǔ)碼。（3）階碼為移碼，尾數(shù)為補(bǔ)碼。 解：據(jù)題意畫(huà)出該浮點(diǎn)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(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制：x1= 51/128= 0.B= 2-1 * 0.110 011B x2= -27/1024= -0.B = 2-5*(-0.11011B） x3=7.375=111.011B=23*0.B

12、x4=-86.5=-.1B=27*(-0.B)則以上各數(shù)的浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)為：（1）x1浮=1，0001；0.110 011 000 0 x2浮=1，0101；1.110 110 000 0 x3浮=0，0011；0.111 011 000 0 x4浮=0，0111；1.101 011 010 0（2）x1浮=1，1111；0.110 011 000 0 x2浮=1，1011；1.001 010 000 0 x3浮=0，0011；0.111 011 000 0 x4浮=0，0111；1.010 100 110 0（3）x1浮=0，1111；0.110 011 000 0 x2浮=0，1011；1.

13、001 010 000 0 x3浮=1，0011；0.111 011 000 0 x4浮=1，0111；1.010 100 110 019. 設(shè)機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)為8位（含1位符號(hào)位），用補(bǔ)碼運(yùn)算規(guī)則計(jì)算下列各題。 （1）A=9/64， B=-13/32，求A+B。 （2）A=19/32，B=-17/128，求A-B。 （3）A=-3/16，B=9/32，求A+B。 （4）A=-87，B=53，求A-B。 （5）A=115，B=-24，求A+B。 解：（1）A=9/64= 0.001 0010B, B= -13/32= -0.011 0100B A補(bǔ)=0.001 0010, B補(bǔ)=1.100 1100

14、A+B補(bǔ)= 0. + 1. = 1. 無(wú)溢出A+B= -0.010 0010B = -17/64 （2）A=19/32= 0.100 1100B, B= -17/128= -0.001 0001B A補(bǔ)=0.100 1100, B補(bǔ)=1.110 1111 , -B補(bǔ)=0.001 0001 A-B補(bǔ)= 0. + 0.= 0. 無(wú)溢出 A-B= 0.101 1101B = 93/128B（3）A= -3/16= -0.001 1000B, B=9/32= 0.010 0100B A補(bǔ)=1.110 1000, B補(bǔ)= 0.010 0100 A+B補(bǔ)= 1. + 0. = 0. 無(wú)溢出A+B= 0.0

15、00 1100B = 3/32 （4） A= -87= -101 0111B, B=53=110 101B A補(bǔ)=1 010 1001, B補(bǔ)=0 011 0101, -B補(bǔ)=1 100 1011A-B補(bǔ)= 1 + 1 = 0 溢出（5）A=115= 111 0011B, B= -24= -11 000B A補(bǔ)=0 , B補(bǔ)=1，110 1000 A+B補(bǔ)= 0 + 1 = 0 無(wú)溢出 A+B= 101 1011B = 91第七章1. 什么叫機(jī)器指令？什么叫指令系統(tǒng)？為什么說(shuō)指令系統(tǒng)與機(jī)器的主要功能以及與硬件結(jié)構(gòu)之間存在著密切的關(guān)系？答：參考P300。機(jī)器指令：是CPU能直接識(shí)別并執(zhí)行的指令，

16、它的表現(xiàn)形式是二進(jìn)制編碼。機(jī)器指令通常由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。指令系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令的集合，它描述了計(jì)算機(jī)內(nèi)全部的控制信息和“邏輯判斷”能力。指令系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件和軟件的接口部分，是全部機(jī)器指令的集合。指令格式和指令周期等概念指令格式：操作碼，地址碼指令周期：CPU每取出并執(zhí)行一條指令所需的全部時(shí)間CPU的組成ALU,寄存器，中斷系統(tǒng)，CU計(jì)算器硬件的性能指標(biāo)機(jī)器字長(zhǎng)，存儲(chǔ)容器，運(yùn)算速度2、 長(zhǎng)度相同但格式不同的2種浮點(diǎn)數(shù)，不同長(zhǎng)短的階段、尾數(shù)它們可表示的數(shù)的范圍和精度比較基數(shù)r越大，可表示的浮點(diǎn)數(shù)范圍越大，浮點(diǎn)數(shù)的精度反而下降階嗎長(zhǎng)尾數(shù)短比階嗎短尾數(shù)長(zhǎng)可表示的范圍大但精度低3、 定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算產(chǎn)生益出的原因運(yùn)算的結(jié)果的操作數(shù)超過(guò)了機(jī)器的表示范圍4、 主存和CPU增加Cache的原因C.解決CPU與內(nèi)存之間的速度匹配問(wèn)題 5、 內(nèi)存和外存各自的特點(diǎn)，EPROM存儲(chǔ)器等。內(nèi)存是相對(duì)于外部存儲(chǔ)器而言的,內(nèi)存的主要特點(diǎn)是讀寫(xiě)反應(yīng)速度快,它通常是直接與CPU相連,以滿(mǎn)足CPU高速運(yùn)算的需求,另外由于內(nèi)存的物理性質(zhì),因此它還有存儲(chǔ)容量小及斷電后不保存信息等特點(diǎn).外存通常是指外部存儲(chǔ)器,如硬盤(pán),光盤(pán)、磁盤(pán)、磁帶等，它的特點(diǎn)是容量大，斷電后仍能保存信息，方便外部交流使用，但它相對(duì)于內(nèi)存來(lái)說(shuō)速度較慢。6、 主存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)和含義存