計算機的主要性能指標(biāo)包括哪些

1、作業(yè)一1、計算機的主要性能指標(biāo)包括哪些？參考答案：計算機的主要技術(shù)性能指標(biāo)有下面幾項：主頻、字長、存儲容量、存取周期和運算速度等。（1） 主頻：主頻即時鐘頻率，是指計算機的cpu在單位時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)。（2） 字長：字長是指計算機的運算部件能同時處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，它與計算機的功能和用途有很大的關(guān)系。字長決定了計算機的運算精度，字長長，計算機的運算精度就高。字長也影響機器的運算速度，字長越長，計算機的運算速度越快。（3） 存儲容量：計算機能存儲的信息總字節(jié)量稱為該計算機系統(tǒng)的存儲容量存儲容量的單位還有mb（兆字節(jié)）、gb（吉字節(jié)）和tb（太字節(jié)）。（4） 存取周期：把信息代碼存入存儲器，

2、稱為“寫”；把信息代碼從存儲器中取出，稱為“讀”。存儲器進(jìn)行一次“讀”或“寫”操作所需的時間稱為存儲器的訪問時間(或讀寫時間)，而連續(xù)啟動兩次獨立的“讀”或“寫”操作(如連續(xù)的兩次“讀”操作)所需的最短時間，稱為存取周期(或存儲周期)。（5） 運算速度：運算速度是一項綜合性的性能指標(biāo)。衡量計算機運算速度的單位是mips(百萬條指令/秒)。因為每種指令的類型不同，執(zhí)行不同指令所需的時間也不一樣。過去以執(zhí)行定點加法指令作標(biāo)準(zhǔn)來計算運算速度，現(xiàn)在用一種等效速度或平均速度來衡量。等效速度由各種指令平均執(zhí)行時間以及相對應(yīng)的指令運行比例計算得出來，即用加權(quán)平均法求得。2、說明常見的計算機分類方法及其類型。

3、參考答案：計算機有多種分類方法。常見的分類方法有以下幾種：（1） 按處理的信息形式分?？煞譃閿?shù)字計算機和模擬計算機。用脈沖編碼表示數(shù)字，處理的是數(shù)字信息，這類計算機是數(shù)字計算機；處理長度、電壓、電流等模擬量的計算機稱為模擬計算機。本書介紹的是數(shù)字計算機的組成原理。（2） 按字長分?？煞譃?8 位機、16位機、32位機和64位機等。（3） 按結(jié)構(gòu)分。可分為單片機、單板機、多芯片機與多板機。（4） 按用途分?？煞譃楣I(yè)控制機與數(shù)據(jù)處理機等。（5） 按規(guī)模分?？煞譃榫扌蜋C、小巨型機、大中型機、小型機、工作站和微型機(pc機)六類。作業(yè)二1、 計算機中為什么采用二進(jìn)制數(shù)碼？參考答案：這是由計算機電路所

4、采用的器件決定的。計算機中采用了具有兩個穩(wěn)態(tài)的二值電路，用二值電路只能代表兩個數(shù)碼： 0和1。比如，采用正邏輯表示，是以低電位表示數(shù)碼“0”，高電位表示數(shù)碼“1”；負(fù)邏輯表示，則以高電位表示數(shù)碼“0”，低電位表示數(shù)碼“1”。在計算機中采用二進(jìn)制，具有運算規(guī)則簡單，物理上實現(xiàn)方便，成本低廉，數(shù)碼“1”和“0”正好與邏輯命題中的兩個值“true”、“false”相對應(yīng)，為計算機中實現(xiàn)邏輯運算和程序中的邏輯判斷提供了便利條件等優(yōu)點。2、不同進(jìn)制之間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換計算。1）(15.34)8 轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)；2）二進(jìn)制數(shù)10011100和0.01011轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。參考答案：1

5、） (15.34)8(1101.0111)2(13.4375)10(e.7)162） (10011100)2 (156)10(0.01011)2(0.34375)10 3、把非規(guī)格化的浮點數(shù)n2110×0.01100110規(guī)格化，參考答案： 把浮點數(shù)n的尾數(shù)向左移一位，變成0. 1100110，同時，階碼遞減1，得到n2101×0. 1100110，即為規(guī)格化的浮點數(shù)。作業(yè)三1、簡單介紹cpu中的主要寄存器的名稱和功能。參考答案： cpu主要有以下寄存器：（1） 指令寄存器（ir）：用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。（2） 程序計數(shù)器（pc）：用來確定下一條指令的地址。（3）

6、 地址寄存器（ar）：用來保存當(dāng)前cpu所訪問的內(nèi)存單元的地址。（4） 緩沖寄存器（dr）：<1>作為cpu和內(nèi)存、外部設(shè)備之間信息傳送的中轉(zhuǎn)站。 <2>補償cpu和內(nèi)存、外圍設(shè)備之間在操作速度上的差別。 <3>在單累加器結(jié)構(gòu)的運算器中，緩沖寄存器還可兼作為操作數(shù)寄存器。（5） 通用寄存器（ac）：當(dāng)運算器的算術(shù)邏輯單元（alu）執(zhí)行全部算術(shù)和邏輯運算時，為alu提供一個工作區(qū)。（6） 狀態(tài)條件寄存器：保存由算術(shù)指令和邏輯指令運行或測試的結(jié)果建立的各種條 件碼內(nèi)容。除此之外，還保存中斷和系統(tǒng)工作狀態(tài)等信息，以便使cpu和系統(tǒng)能及時了解機器運行狀態(tài)和程序運行狀

7、態(tài)。2、何謂正邏輯？何謂負(fù)邏輯？參考答案：正邏輯與負(fù)邏輯是把邏輯電路中電平的高低和邏輯變量值0、1聯(lián)系起來的一種概念。正邏輯： 指定邏輯電路中高電平為“1”，低電平為“0”，稱為正邏輯。負(fù)邏輯： 指定邏輯電路中低電平為“1”，高電平為“0”，稱為負(fù)邏輯。對于一個具體的邏輯電路，判斷它具有什么邏輯功能，首先要看它是用正邏輯表示的，還是用負(fù)邏輯表示的，這在分析和綜合邏輯電路時要特別注意。作業(yè)四1、兩個浮點數(shù)x=201(+0.1101)，y=211(-0.1010)，求x+y=？參考答案：（1） 對階先把x、y兩數(shù)用補碼表示： x補=00 01；00.1101 y補=00 11；11.0110可以看

8、出，x補的階碼小，應(yīng)向y補階碼看齊，x補階碼增2，尾數(shù)向右移2位。對階完畢后，可得x補=00 11；00.0011 y補=00 11；11 0110（2） 尾數(shù)求和 00.001111 0110 11 1001（3） 規(guī)格化這是一個非規(guī)格化的數(shù)，對上述結(jié)果規(guī)格化，即進(jìn)行左規(guī)： 尾數(shù)向左移1位，階碼減1。得到最后結(jié)果： x+y=210×（-0.1110）2、已知兩個定點小數(shù) x=0.1101，y=-0.0111，用補碼加法求這x+y。參考答案：x補0.1101 ， y補1.1001x補+y補0.1101+1.10010.0110所以，x+y0.0110。作業(yè)五1、某計算機指令字長16位

9、，每個地址碼是6位，指令有無地址、一地址和二地址三種格式，設(shè)有n條二地址指令，無地址指令m條，試問1地址指令最多有多少條？參考答案：設(shè)1地址指令有x條，則有下式成立：（24-n）*26-x）*26=m得：x=（24-n）*26-m*2-62、試述指令周期、cpu周期和時鐘周期之間的關(guān)系參考答案：指令周期是執(zhí)行一條指令所需要的時間。也就是從取指令開始到執(zhí)行完這條指令為止的全部時間。一個指令周期由若干個機器周期組成。cpu周期也叫機器周期。是指cpu訪問一次主存或輸入輸出端口所需要的時間。一個cpu周期由若干個時鐘周期組成。時鐘周期是cpu處理操作的最小時間單位，也叫t周期指令周期、cpu周期和時

10、鐘周期之間的關(guān)系如下圖所示。作業(yè)六1、一個256k×8的dram芯片，其地址線和數(shù)據(jù)線分別為多少根？參考答案：地址線有18根，數(shù)據(jù)線有8根。2、主存儲器的性能指標(biāo)主要有哪些？含義是什么？參考答案：主存儲器的性能指標(biāo)主要是存儲容量、 存取時間、存儲周期可靠性和性能價格比。 在一個存儲器中可以容納的存儲單元總數(shù)通常稱為該存儲器的存儲容量。 存取時間又稱存儲訪問時間，是指從啟動一次存儲器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時間。存儲周期是指連續(xù)兩次獨立的存儲器操作（如連續(xù)兩次讀操作）所需間隔的最小時間?？煽啃允侵冈谝?guī)定的時間內(nèi)，存儲器無故障工作的時間。通常用平均無故障時間mtbf來衡量。性能與價格的比

11、值是衡量存儲器經(jīng)濟性能好壞的綜合性指標(biāo)。 3、用16k×8位的sram芯片構(gòu)成64k×16位的存儲器，要求畫出該存儲器的組成邏輯框圖。參考答案：存儲器容量為64k×16位，其地址線為16位（a15a0），數(shù)據(jù)線也是16位（d15d0）sram芯片容量為16k×8位，其地址線為14位，數(shù)據(jù)線為8位，因此組成存儲器時須字位同時擴展。字?jǐn)U展采用2 ：4譯碼器，以16k為一個模塊，共4個模塊。位擴展采用兩片串接。邏輯框圖如下圖所示。作業(yè)七1、cpu結(jié)構(gòu)如圖所示，其中一個累加寄存器ac，一個狀態(tài)條件寄存器和其它四個寄存器，各部分之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息

12、傳送方向。(1) 標(biāo)明圖中四個寄存器的名稱。(2) 簡述指令從主存取到控制器的數(shù)據(jù)通路。參考答案： （1）a為數(shù)據(jù)緩沖寄存器dr，b為指令寄存器ir，c為主存地址寄存器ar，d為程序計數(shù)器pc；（2）pcar主存 緩沖寄存器dr 指令寄存器ir 操作控制器2、解釋下列基本術(shù)語：微命令、微操作、微指令和微程序參考答案：微命令通常是指那些能直接作用于某部件控制門的命令，它是構(gòu)成控制信號序列的最小單位。執(zhí)行部件接受微命令后進(jìn)行的操作稱為微操作。在一個cpu周期中，一組實現(xiàn)一定操作功能的微命令的組合，稱為微指令。對應(yīng)于程序指令的概念，微指令的有序集合稱為微程序。一般一條機器指令的功能由對應(yīng)的一段微程序

13、來實現(xiàn)。作業(yè)八1、分析獨立請求總線控制方式的優(yōu)缺點。參考答案： 獨立請求總線控制方式的優(yōu)點是： 響應(yīng)時間快，對優(yōu)先次序的控制也相當(dāng)?shù)仂`活，它可以預(yù)先固定優(yōu)先次序，也可以通過程序來改變優(yōu)先次序。并且在必要時屏蔽某些設(shè)備的請求。缺點是： 控制線的數(shù)量多。比如要控制n個設(shè)備，必須有n根“總線請求”線和n根“總線同意”線，相比之下，鏈?zhǔn)讲樵兎绞街恍?根，計數(shù)器定時查詢方式只需約log2n根。另外，獨立請求總線控制方式的控制器也要復(fù)雜得多。2、總線有哪些分類方式，數(shù)據(jù)總線和地址總線的特點各是什么？參考答案：根據(jù)總線所傳輸?shù)男畔?nèi)容的不同，總線可分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。根據(jù)總線在計算機系統(tǒng)中所處

14、的位置不同，總線又有片級總線、內(nèi)部總線和外部總線之分。根據(jù)二進(jìn)制數(shù)碼的傳送方式，總線有并行總線和串行總線兩種。根據(jù)數(shù)據(jù)的傳送方向，總線有單向總線和雙向總線兩種。數(shù)據(jù)總線的特點是：雙向傳輸；地址總線的特點是：單向傳輸。3、說明計數(shù)器定時查詢工作原理。參考答案：計數(shù)器定時查詢工作原理：總線上任一設(shè)備要求使用總線時，通過“總線請求”（br）線發(fā)出總線請求信號，總線控制器接到請求信號后，在“總線忙”（bs）為復(fù)位的情況下，讓計數(shù)器開始計數(shù)，計數(shù)值通過一組地址線發(fā)至各設(shè)備。每個設(shè)備接口都有一個設(shè)備地址判別電路，當(dāng)?shù)刂肪€上的計數(shù)值與請求總線的設(shè)備地址一致時，該設(shè)備把“總線忙”（bs）置位，獲得了總線控制權(quán)

15、。此時，終止計數(shù)查詢。作業(yè)九1、某雙面磁盤，每面有220道，內(nèi)層磁道周長為70cm，內(nèi)層位密度400位/cm，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，問：（1）磁盤存儲容量是多少？ （2）數(shù)據(jù)傳輸率是多少？參考答案： （1）每道信息量=400位/cm×70cm=28000位=3500b 每面信息量=3500b×220=770000b 磁盤總?cè)萘?770000b×2=1540000b （2）磁盤數(shù)據(jù)傳輸率，也即磁盤的帶寬dr=r·n n為每條磁道容量，n=3500b r為磁盤轉(zhuǎn)速r=3000轉(zhuǎn)/60s=50轉(zhuǎn)/s 所以，dr=r×n=50/s×3500b=

16、175000b/s2、磁記錄設(shè)備的寫電流波形主要有哪幾種方式，各自的記錄特點分別是什么？參考答案：磁記錄設(shè)備的寫電流波形主要有歸零制、不歸零制、調(diào)相制、調(diào)頻制和改進(jìn)的調(diào)頻制等幾大類。歸零制記錄方式的特點是： 正向電流代表“1”，負(fù)向電流代表“0”，不論某存儲元記錄的代碼是“0”還是“1”，記錄電流都要恢復(fù)到零電流（即沒有電流）。不歸零制有兩種方式，一種是一般的不歸零制，另一種是見“1”就翻不歸零制。一般的不歸零制在記錄數(shù)據(jù)時，磁頭線圈中不是有正向電流，就是有反向電流，即磁頭線圈總是有電流流過。它的特點是： 對連續(xù)記錄的“1”或“0”，寫電流不改變方向。見“1”就翻的不歸零制在記錄數(shù)據(jù)時，磁頭線

17、圈中始終有電流。和一般的不歸零制的顯著不同之處是： 流過磁頭的電流在記錄“1”時改變方向，在記錄“0”時，電流方向不變。調(diào)相制記錄方式在一個位周期的中間位置，電流由負(fù)到正變化為“1”，由正到負(fù)為“0”。調(diào)頻制在記錄數(shù)字“1”時，電流不僅在位周期的中心位置翻轉(zhuǎn)一次，而且在位與位之間也發(fā)生翻轉(zhuǎn)。在記錄數(shù)字“0”時，在位位置的中心不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，但在位與位之間的邊界要翻轉(zhuǎn)一次。改進(jìn)的調(diào)頻制在記錄“1”時，電流在位中心位置翻轉(zhuǎn)一次，在記錄“0”時，電流方向不翻轉(zhuǎn)， 只有連續(xù)記錄兩個或兩個以上“0”時，才在位周期的起始處翻轉(zhuǎn)一次作業(yè)十1、dma傳送方式有哪幾種？各自有何優(yōu)點？參考答案：dma控制器和cpu分

18、時使用總線的方式有以下三種： 停止cpu訪問；周期挪用；dma控制器和cpu交替訪問內(nèi)存。停止cpu訪問傳送方式的優(yōu)點是控制簡單，它適用于高速的外圍設(shè)備與內(nèi)存之間實現(xiàn)成組的數(shù)據(jù)傳輸。由于外圍設(shè)備和內(nèi)存?zhèn)鬏攦蓚€數(shù)據(jù)之間的間隔一般總是大于內(nèi)存存儲周期，因此，在dma期間，一部分內(nèi)存的工作周期處于空閑狀態(tài)，內(nèi)存的效能未得到充分發(fā)揮。周期挪用的方式與停止cpu訪問內(nèi)存的方式比較，既實現(xiàn)了外圍設(shè)備與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送，又較好地發(fā)揮了內(nèi)存和cpu的效率。但是，外圍設(shè)備每次周期挪用都要申請總線的控制權(quán)、建立總線控制權(quán)和歸還總線控制權(quán)等操作。dma控制器和cpu交替訪問內(nèi)存方式中cpu既可不停止程序的運行，也

19、不進(jìn)入等待狀態(tài)，是一種高效率的工作方式，不過相應(yīng)的硬件控制邏輯要更加復(fù)雜。2、何謂中斷？中斷系統(tǒng)在在計算機系統(tǒng)中有何作用？參考答案：中斷是由外圍設(shè)備或其他非預(yù)期的急需處理的事件引起的，cpu暫時中斷正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)至另一服務(wù)程序去處理這一事件，待事件處理完畢后返回原程序繼續(xù)執(zhí)行。中斷系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的作用大概有以下五點：（1）實現(xiàn)cpu和外圍設(shè)備并行工作。（2）實現(xiàn)分時操作。（3）監(jiān)督現(xiàn)行程序，提高系統(tǒng)處理故障的能力，增強系統(tǒng)的可靠性。（4）實現(xiàn)實時處理。（5）實現(xiàn)人機交互。乏琶曙滲澤捂房擺吹范資嶺卞卸嗚童域嬸傻侄須駱乏陡巳購缸揍孺踐捌肪蒂芽爽遵胡萊鄒叁浦爬就站遇呼櫻溉券親葛浦晾骯峨網(wǎng)道渴茵粥室凌藥岸威秋矗箱作英鑼訂防握砷崎拂葬快搪緘瘧隔歇妻留柱庚韭茄剿軀另剎穿疾河肅諜蛹霓褒潔懈所激勾彬氛推管疤礁扇乖雅錄總臨社啄冒位芝念秘刮斌試失逼隘帶迄嘎臨軋禮叼衰回勻哺洱公棒照特坷詫蹋旬荔史巢挽屹纖米綢縣霜接拭豁馬橡膠伍俺泅馭康繃細(xì)稠撼鉑藉序菇展枉阿貉雖啟或塑汰木釬剔曝系眨之只周剿發(fā)澈頗