2023年電大計算機組成原理考試題庫

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦電大計算機組成原理考試題庫1．什么是計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)?

普通,把一個計算機硬、軟件系統(tǒng)的完整內(nèi)容劃分為6個層次。分層能夠更精準地理解、說明每一個層次的功能和運行機制,表明各層次之間互相依存、彼此支持的關(guān)系。下一層是實現(xiàn)上一層的基礎,上一層是對下一層的功能擴展。

①數(shù)字電路與規(guī)律設計是實現(xiàn)計算機硬件的基礎,處于最底層;

②由5個部件組成的計算機硬件系統(tǒng)構(gòu)成微體系結(jié)構(gòu)層,接在數(shù)字規(guī)律層上面;

③硬件系統(tǒng)實現(xiàn)了所有指令系統(tǒng)的運行功能,提供了設計軟件的能力,處在硬件系統(tǒng)的頂層和軟件系統(tǒng)的底層;

④最底層的軟件是操作系統(tǒng),提供了管理和運行計算機系統(tǒng)的能力;

⑤在此基礎上設計的匯編語言,提供了設計程序的功能較弱的基本工具;

⑥再往上實現(xiàn)了功能更強的高級語言,設計各種程序更簡單,使用計算機更便利。

2．什么是計算機系統(tǒng)中的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)?

計算機硬件系統(tǒng)是一種高度復雜的、由多種電子線路、精密機械裝置等構(gòu)成的、能自動而且高速地完成數(shù)據(jù)處理、計算的裝置或者工具。硬件系統(tǒng)由運算器部件、控制器部件、存儲器部件、輸入設備和輸出設備5個大的功能部件組成,見圖1.2。其中運算器和控制器共同構(gòu)成了大家熟知的CPU,各部件間經(jīng)過總線銜接。明顯,這些部件中運算器用于完成對數(shù)據(jù)暫存、運算處理功能;控制器向各個部件、設備提供協(xié)調(diào)運行所需要的控制信號;存儲器用于完成對數(shù)據(jù)存儲功能;輸入設備和輸出設備分離用于完成對原始數(shù)據(jù)輸入功能和對運算結(jié)果輸出功能。

圖1.2計算機硬件系統(tǒng)的組成暗示圖

計算機軟件系統(tǒng)是由完成計算機資源管理、便利用戶使用的系統(tǒng)軟件(廠家提

供),和完成用戶對數(shù)據(jù)的預期處理功能(用戶設計,自己使用)的程序這樣兩大部分構(gòu)成的?；鞠到y(tǒng)軟件主要由3個部分組成:

(1)分擔計算機系統(tǒng)中的資源管理與分配,也向使用者和程序設計人員提供容易、便利、高效服務的操作系統(tǒng);

(2)支持用戶根據(jù)計算機最基本功能(指令)設計程序的匯編語言;

(3)支持用戶根據(jù)解題算法設計程序的高級語言。

在一個完整的計算機系統(tǒng)中,軟件系統(tǒng)是建立在硬件系統(tǒng)層次之上的部分,它的存在以已有硬件系統(tǒng)為前提,而且必需在已有硬件上才干運行。

硬件系統(tǒng)也必需在軟件系統(tǒng)的調(diào)度指揮下才干發(fā)揮出應有的運行效率,體現(xiàn)出它的使用價值。

指令系統(tǒng)是設置在硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)之間的結(jié)合點和紐帶,硬件系統(tǒng)實現(xiàn)每一條指令的功能,所有軟件系統(tǒng)都是由指令序列組成的程序。

2．在16位定點原碼整數(shù)中,什么是能表示的最大正數(shù),最小正數(shù),最大負數(shù)和最小負數(shù)的機器數(shù)形式?對應的十進制數(shù)的數(shù)值范圍是什么?

答:

最大正數(shù):0111111111111111

最小正數(shù):0000000000000001

最大負數(shù):1000000000000001

最小負數(shù):1111111111111111

數(shù)值表示范圍:

3．數(shù)制轉(zhuǎn)換(二進制需要小數(shù)點后保留8位):

(1)將十進制數(shù)(0.71)10分離轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)、十六進制數(shù)和BCD碼;

(2)將十六進制數(shù)(1AB)16轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)和十進制數(shù)。

答:(0.71)10＝(0.01110001)BCD＝(0.10110101)2＝(0.B5)16

(1AB)16＝()2＝(427)10

4．定點小數(shù)中,原碼表示有哪些優(yōu)缺點?

答:優(yōu)點:在數(shù)的真值和它的原碼表示之間的對應關(guān)系容易,互相轉(zhuǎn)換簡單,用原碼實現(xiàn)乘除運算的規(guī)章容易。

缺點:用原碼實現(xiàn)加減運算很不便利,既要比較參加加減運算兩個數(shù)確實良符號,比較兩個數(shù)的肯定值的大小,還要確定運算結(jié)果的正確的符號等。

5．若將浮點數(shù)的階碼用移碼、尾數(shù)用原碼來表示,它有哪些優(yōu)點?

答:尾數(shù)的符號位在浮點數(shù)表示的最高位,比較兩個數(shù)的大小時,符號十分重要,正數(shù)一定大于負數(shù)。階碼的位置在機器表示中,處在符號位和尾數(shù)之間,階碼大的,其移碼形式的機器數(shù)也大,便于比較浮點數(shù)的大小。

移碼的最小值是各位均為0,它被用來表示機器0,即當階碼的值小于或等于移碼所能表示的最小值時,認為浮點數(shù)的值為0。此時的機器0的階碼和尾數(shù)均為0的形式,給硬件的判0帶來很大的便利。

6．海明碼是如何實現(xiàn)檢錯的?

答:海明碼是對多個數(shù)據(jù)位使用多個校驗位的一種檢錯糾錯編碼計劃。對每個校驗位采納偶校驗技術(shù)計算校驗位的值,經(jīng)過把每個數(shù)據(jù)位分配到幾個不同的校驗位的計算中去,若任何一個數(shù)據(jù)位出錯,必將引起相關(guān)的幾個校驗位的值發(fā)生變化。經(jīng)過檢查這些檢驗位取值的不憐憫況,不但能夠推斷是否出錯,還能發(fā)覺是哪一位出錯并能恢復該出錯位的正確值。

7．已知X＝0.1101,Y＝－0.0111,求[X]原、[Y]原、[X]原、[Y]原、[X+Y]補。

答:[X]原=01101,[Y]原=10111,[X]補=01101,[Y]補=11001

[X+Y]補=00110

2．什么是MIPS計算機系統(tǒng)的運算器?

答:MIPS計算機是上個世紀八十年月中期推出的典型RISC結(jié)構(gòu)、十分勝利的系統(tǒng),國內(nèi)外許多教材都把MIPS的指令系統(tǒng)和實現(xiàn)技術(shù)選為教學內(nèi)容。

下圖是MIPS計算機的運算器部件的內(nèi)部組成。由圖可見,它主要包括兩個重要部分,一個是由128個寄存器組成的寄存器堆,另一個是執(zhí)行數(shù)據(jù)運算的ALU。這個運算器被用于多周期CPU系統(tǒng)(對不同類型的指令選用不同的周期數(shù))時,ALU既用于計算數(shù)據(jù),又用于計算數(shù)據(jù)和指令在存儲器中的地址,故還需要向ALU提供計算指令地址的相關(guān)信息。

寄存器堆REGs由4組各32個寄存器組成,有3個控制端口(5位)提供寄存器編號,其中的2個(rs、rt)用于讀,讀出的數(shù)據(jù)將保存到寄存器A和B。1個(rd)用于寫,寫入的數(shù)據(jù)由DI引腳提供,能夠是寄存器C或從內(nèi)存讀出的內(nèi)容,寄存器B的內(nèi)容能夠?qū)懙絻?nèi)存。

算邏運算單元ALU能完成加、減、與、或、異或等運算,用ALU-func信號挑選,一路運算數(shù)據(jù)包括寄存器A和程序計數(shù)器PC2個來源,用A-sel挑選,另一路包括寄存器B、常數(shù)4、兩個立刻數(shù)Immed-1和Immed-2(兩個立刻數(shù)來自指令寄存器IR并經(jīng)過擴展得到)4個來源,用B-sel挑選,產(chǎn)生運算結(jié)果R(送到PC)或保存到結(jié)果寄存器C,還產(chǎn)生結(jié)果為0的標志位信息Z。ALU完成數(shù)據(jù)運算,數(shù)據(jù)、指令在內(nèi)存中的地址計算這三種操作。

3．MIPS的運算器中ALU的三種操作功能是如何實現(xiàn)的?

答:數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)和指令在內(nèi)存中的地址計算是ALU的三種基本操作功能。

(1)數(shù)據(jù)運算(rs+rt→rd):3個寄存器的編號(rs、rt、rd)由指令寄存

器提供。需要3步完成:

第1步用rs和rt挑選并讀出兩個寄存器的內(nèi)容,分離保存到寄存器A和B;

第2步挑選A和B作為運算數(shù)據(jù),控制ALU執(zhí)行加法運算,結(jié)果存寄存器C;

第3步把結(jié)果C中內(nèi)容送到DI端,用rd挑選寄存器,寫結(jié)果到寄存器堆。

(2)數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的地址計算(pc+Immed_2→pc):1步完成:

挑選pc和Immed_2作為運算數(shù)據(jù),控制ALU執(zhí)行加法運算,把計算結(jié)果R送pc輸入端并控制pc完成寫入操作。

(3)指令在內(nèi)存中的地址計算(rs+Immed_1→c):2步完成計算內(nèi)存地址:第1步用rs挑選并讀出寄存器的內(nèi)容并保存到寄存器A;

第2步ALU實現(xiàn)A+Immed_1送寄存器C。

4．簡述計算機運算器部件的主要功能。

答:運算器部件是計算機五大功能部件中的數(shù)據(jù)加工部件。運算器的首要功能是完成對數(shù)據(jù)的算術(shù)和規(guī)律運算,由其內(nèi)部的ALU擔當。運算器的其次項功能是暫存將參與運算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果,由其內(nèi)部的一組寄存器擔當。另外,運算器普通還作為處理機內(nèi)部傳送數(shù)據(jù)的重要通路。

5．簡述浮點數(shù)的階碼用移碼、尾數(shù)用原碼表示的優(yōu)點。

答:尾數(shù)的符號位在浮點數(shù)表示的最高位,比較兩個數(shù)的大小時,符號十分重要,正數(shù)一定大于負數(shù)。階碼的位置在機器表示中,處在符號位和