中央廣播電視大學(xué)計算機組成原理形成性考核冊答案

1、2018 電大計算機組成原理形成性考核冊答案計算機組成原理A 形考作業(yè)一一、選擇題：1機器數(shù) _中，零的表示形式是唯一的。B2某計算機字長16 位，采用補碼定點小數(shù)表示，符號位為1 位，數(shù)值位為15 位，則可表示的最大正小數(shù)為 _，最小負小數(shù)為_。 C3加法器采用并行進位的目的是_。B4組成一個運算器需要多個部件，但下面所列_不是組成運算器的部件。D二、判斷題：判斷下列說法是否正確，并說明理由。1ASCII 編碼是一種漢字字符編碼；×2一般采用補碼運算的二進制減法器，來實現(xiàn)定點二進制數(shù)加減法的運算；×3在浮點數(shù)表示法中，階碼的位數(shù)越多，能表達的數(shù)值精度越高；×4只

2、有定點數(shù)運算才可能溢出，浮點數(shù)運算不會產(chǎn)生溢出。×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(shè)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(guān)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(dāng)某一位出現(xiàn)1 / 9錯誤，就會引起相關(guān)的幾個校驗位的值

3、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(shù)和邏輯運算,由其內(nèi)部的一個被稱之為算術(shù)與邏輯運算部件( 英文縮寫為ALU)承擔(dān)；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(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

4、和送出運算結(jié)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假定 X = 0.0110011*211， Y = 0.1101101*2-10（此處的數(shù)均為二進制），在不使用隱藏位的情況下，回答下列問題：（ 1）浮點數(shù)階碼用 4 位移碼、尾數(shù)用 8 位原碼表示（含符號位），寫出該浮點數(shù)能表示的絕對值最大、最小的（正數(shù)和負數(shù)）數(shù)值；解答：絕對值最大：1 111 0 1111111、 1 111 1 1111111；絕對值最?。?0 001 0 0000000、 0 001 1 0000000（ 2）寫出 X、

5、 Y 的浮點數(shù)表示。X 浮 1 011 0 0110011Y 浮 0 110 0 1101101（ 3）計算 X+YA：求階差： | E|=|1011-0110|=0101B：對階： Y 變?yōu)?1 011 0 00000 11011012 / 9C：尾數(shù)相加：00 0110011 00000+ 00 00000 1101101=00 0110110 01101D：規(guī)格化：左規(guī)：尾數(shù)為0 1101100 1101 ，階碼為1010F：舍入處理：采用0 舍 1 入法處理，則有00 1101100+1=00 1101101E：不溢出所以， X+Y最終浮點數(shù)格式的結(jié)果：1 010 0 1101101

6、，即 0.1101101*2 10四、計算題：1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)。14.4CH=(10100.01001100)2=(14.23)8=(20.21875)10注：本題原答案疑似錯誤，本人答案為：14.4CH=(10100.01001100)2=(24.23)8=(20.296875)10,請各位同學(xué)自行學(xué)習(xí)驗證。2對下列十進制數(shù)表示成8 位（含一位符號位）二進制數(shù)原碼和補碼編碼。（ 1） 17； X 原 00010001， X 補 00010001（ 2） -17 ； X 原 10010001， X 補 111011113已知下列各 x

7、原，分別求它們的x 反 和 x 補。（ 1） x 原 0.10100 ； x 反 010100， x 補 010100（ 2） x 原 1.00111 ； x 反 111000， x 補 111001（注：本答案不確定）（ 3） x 原 010100； x 反 010100， x 補 010100（ 4） x 原 110100； x 反 101011， x 補 1011004寫出 X 10111101， Y 00101011 的雙符號位原碼、反碼、補碼表示，并用雙符號補碼計算兩個數(shù)的差。X 原 00 10111101, X反 00 10111101, X補 00 101111013 / 9Y

8、原 11 00101011, Y反 11 11010100, Y補 11 11010101X 補 +Y 補 00 10010010 （注：本答案存疑）計算機組成原理A 形成性考核作業(yè)二( 參考答案 )一、選擇題：1計算機硬件能直接識別和運行的只能是_程序。 A2指令中用到的數(shù)據(jù)可以來自_ （可多選）。 A、 C、E3匯編語言要經(jīng)過_的翻譯才能在計算機中執(zhí)行。C4在設(shè)計指令操作碼時要做到_ （可多選）。 A、 B、D5控制器的功能是_。A6從資源利用率和性能價格比考慮，指令流水線方案_，多指令周期方案_，單指令周期方案 _。 A、 B、 C二、判斷題：判斷下列說法是否正確，并說明理由。1變址尋址

9、需要在指令中提供一個寄存器編號和一個數(shù)值。2計算機的指令越多，功能越強越好。×3程序計數(shù)器PC主要用于解決指令的執(zhí)行次序。4微程序控制器的運行速度一般要比硬連線控制器更快。×三、簡答題：4 / 91一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(yīng)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(yīng)用在當(dāng)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(dāng)中。（注：存疑）定長操作碼的組織方式對于簡化計算機硬件設(shè)計，提高指令譯碼和識別速

10、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(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？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。3為讀寫輸入/ 輸出設(shè)備，通常有哪幾種常用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，通常有兩種常用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。( 存疑，此答案回答的是編碼方

11、式，而非尋址方式- -!)4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(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。5 / 9（ 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(guān)系，保證每一條指令按設(shè)定的步驟序列依次執(zhí)行。（ 4

12、）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(dāng)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(yù)期的執(zhí)行結(jié)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

13、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(yīng)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(yīng)提供的控制信號。微程序的控制器的優(yōu)點是設(shè)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(shè)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(shè)計與實現(xiàn)復(fù)雜些，但隨著EDA工具的成熟，該缺點已得到很大緩解。5控制器的設(shè)計和該計算機的指令系統(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刻

14、整機各部件要用到的控制信號。所以，控制器的設(shè)計和該計算機的指令系統(tǒng)是一一對應(yīng)的關(guān)系，也就是6 / 9控制器的設(shè)計應(yīng)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。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)點和缺點？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)點是控制器設(shè)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(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

15、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(shè)計復(fù)雜，比較不容易實現(xiàn)，；突出的優(yōu)點是速度明顯提高。計算機組成原理A 形成性考核作業(yè)三參考答案一、選擇題：1下列部件（設(shè)備）中，存取速度最快的是_。答： C2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_答： D3在主存和CPU之間增加Cache 的目的是 _。 C4在獨立編址方式下，存儲單元和I/O 設(shè)備是靠 _來區(qū)分的。 A5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_。 D6在采用DMA方式的 I/O 系統(tǒng)中，其基本思想是在_之間建立直接的數(shù)據(jù)通路。B二、判斷題

16、：判斷下列說法是否正確，并說明理由。1CPU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。 ×7 / 92引入虛擬存儲系統(tǒng)的目的，是為了加快外存的存取速度。×3按主機與接口間的數(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。4DMA控制器通過中斷向CPU發(fā) DMA請求信號。 三、簡答題：1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

17、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。2什么是隨機存取方式？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(gòu)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。3什么是虛擬存儲器？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。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信號線來傳輸數(shù)據(jù)，主要用于傳