電大計(jì)算機(jī)組成原理形成性考核冊答案講課稿

1、電大計(jì)算機(jī)組成原理形成性考核冊答案（一）計(jì)算機(jī)組成原理A形考作業(yè)一（參考答案）一、選擇題：1機(jī)器數(shù) 中，零的表示形式是唯一的。A .原碼B.補(bǔ)碼C .移碼D .反碼答案：B2 .某計(jì)算機(jī)字長16位，采用補(bǔ)碼定點(diǎn)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(fù)小數(shù)為。A. B .C.D.答案：C3加法器采用并行進(jìn)位的目的是 。A 提高加法器的速度B 快速傳遞進(jìn)位信號C 優(yōu)化加法器結(jié)構(gòu)D 增強(qiáng)加法器功能答案：B4組成一個運(yùn)算器需要多個部件，但下面所列 不是組成運(yùn)算器的部件。A 狀態(tài)寄存器B 數(shù)據(jù)總線答案： D二、判斷題： 判斷下列說法是否正確，并說明理由。（注：理由書上自己找

2、）1. ASCII編碼是一種漢字字符編碼；X2般采用補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制減法器，來實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)二進(jìn)制數(shù)加減法的運(yùn)算；X3. 在浮點(diǎn)數(shù)表示法中，階碼的位數(shù)越多，能表達(dá)的數(shù)值精度越高；X4. 只有定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算才可能溢出，浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算不會產(chǎn)生溢出。X三、簡答題：1. 簡述奇偶校驗(yàn)碼和海明校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)原理。答：奇偶校驗(yàn)碼原理：通常是為一個字節(jié)補(bǔ)充一個二進(jìn)制位，稱為校驗(yàn)位，通過設(shè)置校驗(yàn)位的值為0或 1的方式，使字節(jié)自身的 8 位和該校驗(yàn)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(yàn)碼原理： 是在 k 個數(shù)據(jù)位之外加上 r 個

3、校驗(yàn)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(jìn)制位分配在幾個不同的偶校驗(yàn)位的組合中，當(dāng)某一位出現(xiàn)錯 誤，就會引起相關(guān)的幾個校驗(yàn)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(jìn)一 步糾錯提供了依據(jù)。2. 簡述教材中給出的 MIPS 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器部件的功能和組成。答：MIPS計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器部件的功能和組成：運(yùn)算器的首要功能是完成對數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，由其內(nèi)部的一個被稱之為算術(shù)與邏輯運(yùn)算部件（英文縮寫為 ALU） 承擔(dān)；運(yùn)算器的第二項(xiàng)功能，是暫存將參加運(yùn)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

4、令運(yùn)算 ， 運(yùn)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(shí)現(xiàn)相互連 接和數(shù)據(jù)傳送； 運(yùn)算器要與計(jì)算機(jī)其它幾個功能部件連接在一起協(xié)同運(yùn)行 ， 還必須有接受外部數(shù)據(jù)輸入和 送出運(yùn)算結(jié)果的邏輯電路。3. 浮點(diǎn)運(yùn)算器由哪幾部分組成？ 答：處理浮點(diǎn)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*2 11， Y = 0.1101101*2 -10 （此處的數(shù)均為二進(jìn)制），在不使用隱藏位的情況 下，回答下列問題：（1）浮點(diǎn)數(shù)階碼用 4位移碼、尾數(shù)用 8 位原碼表示（含符號位），寫

5、出該浮點(diǎn)數(shù)能表示的絕對值最大、 最小的（正數(shù)和負(fù)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 、 Y 的浮點(diǎn)數(shù)表示。X浮=1 011 0 0110011Y浮=0 110 0 1101101（ 3）計(jì)算 X+YA :求階差： E|=|1011-0110|=0101B :對階：Y 變?yōu)?1 011 0 00000 1101101C :尾數(shù)相加：00 0110011 00000+ 00 00000 110110 仁00 0110110 01101D :規(guī)格化：

6、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+仁00 1101101E:不溢出所以， X+Y 最終浮點(diǎn)數(shù)格式的結(jié)果： 1 010 0 1101101，即 0.1101101*210四、計(jì)算題：1 將十六進(jìn)制數(shù)據(jù) 14.4CH 表示成二進(jìn)制數(shù)，然后表示成八進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)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(yàn)

7、證。2對下列十進(jìn)制數(shù)表示成8 位(含一位符號位)二進(jìn)制數(shù)原碼和補(bǔ)碼編碼。(1) 17;X原=00010001,兇 補(bǔ)=00010001(2) -17;X原=10010001,兇補(bǔ)=111011113. 已知下列各x原，分別求它們的x反和x補(bǔ)。(1) 兇原=0.10100; x反=010100 ,兇補(bǔ)=010100(2) 兇原=1.00111 ; x反=111000 , x補(bǔ)=111001 (注：本答案不確定)(3) 兇原=010100; x反=010100, x補(bǔ)=010100(4) 兇原=110100; x反=101011 , x補(bǔ)=1011004. 寫出X = 10111101, Y =

8、- 00101011的雙符號位原碼、反碼、補(bǔ)碼表示，并用雙符號補(bǔ)碼計(jì)算兩 個數(shù)的差。X原=00 10111101, X反=00 10111101, X補(bǔ)=00 10111101Y原=11 00101011, Y反=11 11010100, Y補(bǔ)=11 11010101X補(bǔ)+Y補(bǔ)=00 10010010 (注：本答案存疑)計(jì)算機(jī)組成原理 A 形成性考核作業(yè)二 (參考答案 )、選擇題：1計(jì)算機(jī)硬件能直接識別和運(yùn)行的只能是 程序。A .機(jī)器語言B.匯編語言C .高級語言D . VHDL答： A2指令中用到的數(shù)據(jù)可以來自 （可多選）。A 通用寄存器B 微程序存儲器C 輸入輸出接口D 指令寄存器E. 內(nèi)

9、存單元F. 磁盤答： A、 C、 E3匯編語言要經(jīng)過 的翻譯才能在計(jì)算機(jī)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 文字處理程序答： C4在設(shè)計(jì)指令操作碼時要做到 （可多選）。A 能區(qū)別一套指令系統(tǒng)中的所有指令B. 能表明操作數(shù)的地址C. 長度隨意確定D 長度適當(dāng)規(guī)范統(tǒng)一答： A、 B、D5控制器的功能是 。A 向計(jì)算機(jī)各部件提供控制信號B 執(zhí)行語言翻譯答： 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. 最好B.次之C .最不可取D .都差不多答： A、 B、C 二、判斷題：判斷下列說法是否正確，并說明理由 。1. 變址尋址需要在指令中

10、提供一個寄存器編號和一個數(shù)值。V2. 計(jì)算機(jī)的指令越多，功能越強(qiáng)越好。X3程序計(jì)數(shù)器PC主要用于解決指令的執(zhí)行次序。V4微程序控制器的運(yùn)行速度一般要比硬連線控制器更快。X三、簡答題： 1一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(diǎn)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(jì)算機(jī)中；變長的操作碼組織方式一般用在小型及以上的計(jì)算 機(jī)當(dāng)中。（注：存疑）定長操作碼的組織方式對于簡化計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)，提高指令譯碼和識別速度有利。 變長的操作碼組織方

11、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(dú)立的編制方式。 （存疑，此答案回答的是編碼方式， 而非尋址方式 -

12、 -!）4簡述計(jì)算機(jī)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(yùn)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(jì)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。（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(yùn)行提供指令本身的主要信息。（ 3）指令執(zhí)行的步驟標(biāo)記線路，用于標(biāo)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）全部控制信號的產(chǎn)生部件，

13、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(jì)算機(jī)各個部件要用到的控制信號。計(jì)算機(jī)整機(jī)各硬件系統(tǒng)， 正是在這些信號控制下協(xié)同運(yùn)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(yùn)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(jì)算機(jī)中兩種不同類型的控制器。共同點(diǎn)：基本功能都是提供計(jì)算機(jī)各個部件協(xié)同運(yùn)行所需要的控制信號；組成部分都有程序計(jì) 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(diǎn)：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

14、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(diǎn)是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)簡單些,易用于實(shí)現(xiàn)系列計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的控制器,理論上可實(shí)現(xiàn) 動態(tài)微程序設(shè)計(jì),缺點(diǎn)是運(yùn)行速度要慢一些。組合邏輯控制器的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行速度明顯地快,缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)復(fù)雜些,但隨著EDA 工具的成熟,該缺點(diǎn)已得到很大緩解。5控制器的設(shè)計(jì)和該計(jì)算機(jī)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 整機(jī)各部件

15、要用到的控制信號。所以,控制器的設(shè)計(jì)和該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)是一一對應(yīng)的關(guān)系,也就是 控制器的設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)指令的要求來進(jìn)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(diǎn)和缺點(diǎn)？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(diǎn)是控制器設(shè)計(jì)簡單, 容易實(shí)現(xiàn), ； 缺點(diǎn)是速度比較慢。指令流水線方式是提高計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的性能。追求的目標(biāo)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(shí)現(xiàn)思路是把 一條指令的幾項(xiàng)功能劃分到不同的執(zhí)行部件去

16、完成,在時間上又允許這幾個部件可以同時運(yùn)行。缺點(diǎn)是 控制器設(shè)計(jì)復(fù)雜,比較不容易實(shí)現(xiàn),；突出的優(yōu)點(diǎn)是速度明顯提高。計(jì)算機(jī)組成原理 A 形成性考核作業(yè)三參考答案、選擇題：1下列部件（設(shè)備）中，存取速度最快的是 。答： CA .光盤存儲器B . CPU的寄存器C .軟盤存儲器D .硬盤存儲器2 .某SRAM芯片，其容量為1KX8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： DA 23B 25C 50D 203 .在主存和CPU之間增加Cache的目的是A .擴(kuò)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中的寄存器工作答： CI/O 設(shè)備

17、是靠 來區(qū)分的。B .不同的數(shù)據(jù)和指令代碼D.不同的地址4在獨(dú)立編址方式下，存儲單元和A .不同的地址和指令代碼C .不同的數(shù)據(jù)和地址答： 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 答： 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。A. CPU與外設(shè)B .主存與外設(shè)CCPU 與主存D 外設(shè)與外設(shè)答： B二、判斷題：判斷下列說法是否正確，并說明理由。1. 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。x2. 弓|入虛擬存儲系統(tǒng)的目的，是為了加快外存的存取速度。X3. 按主機(jī)與接口間的數(shù)據(jù)傳送方

18、式，輸入/輸出接口可分為串行接口和并行接口。V4. DMA控制器通過中斷向 CPU發(fā)DMA請求信號。V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(diǎn)？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(yùn)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(yùn)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(dá)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(yùn)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