計算機本-計算機組成原理

1、成績 :計算機組成原理形成 性 考核 冊專業(yè) :學號：姓名：河北廣播電視大學開放教育學院（請按照順序打印，并左側(cè)裝訂）計算機組成原理A 作業(yè) 1一、選擇題1、機器數(shù)（）中，零得表示形式就是唯一得。、原碼B、補碼C、移碼反碼2、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 1位 ,則可表示得最大正小數(shù)為（),最小負小數(shù)為 (）。A 、 (216-1），（ 1-2）B 、 +（ 151)， -(1-2 - 6）C、 +（ 21）， 1、 +（ 25- )， -(1 2 5）、加法器采用并行進位得目得就是(）。A 、提高加法器得速度B、快速傳遞進位信號、優(yōu)化加法器結(jié)構(gòu)D、增

2、強加法器功能4、組成一個運算器需要多個部件，但下面所列（)不就是組成運算器得部件 .、狀態(tài)寄存器B、數(shù)據(jù)總線C、 A U、地址寄存器二、判斷題 (判斷下列說法就是否正確，并說明理由)。1、AS I編碼就是一種漢字字符編碼。錯誤： ASCII編碼就是一種西文字符編碼。2、一般采用補碼運算得二進制減法器，來實現(xiàn)定點二進制數(shù)加減法得運算。錯誤 :采用補碼運算得二進制加法器,來實現(xiàn)定點二進制數(shù)加減法得運算。3、在浮點數(shù)表示法中，階碼得位數(shù)越多,能表達得數(shù)值精度越高。錯誤 :階碼得位數(shù)越多，能表達得數(shù)值范圍越大;尾數(shù)得位數(shù)越多,能表達得數(shù)值精度越高.、只有定點數(shù)運算才可能溢出,浮點數(shù)運算不會產(chǎn)生溢出。錯

3、誤 :浮點運算也會產(chǎn)生溢出 .三、簡答題 .1、簡述奇偶校驗碼與海明校驗碼得實現(xiàn)原理。答：奇偶校驗碼原理：通常就是為一個字節(jié)補充一個二進制位,稱為校驗位 ,通過設(shè)置校驗位得值為0或 1 得方式，使字節(jié)自身得位與該校驗位含有1 值得位數(shù)一定為奇數(shù)或偶數(shù).在接收方 ,檢查接收到得碼字就是否還滿足取值為得總得位數(shù)得奇偶關(guān)系，來決定數(shù)據(jù)就是否出錯。海明校驗碼原理： 就是在 k 個數(shù)據(jù)位之外加上r 個校驗位， 從而形成一個 k r 位得新得碼字， 使新得碼字得碼距比較均勻地拉大。把數(shù)據(jù)得每一個二進制位分配在幾個不同得偶校驗位得組合中，當某一位出現(xiàn)錯誤，就會引起相關(guān)得幾個校驗位得值發(fā)生變化，這不但可以發(fā)現(xiàn)

4、錯誤，還可以指出哪一位出錯，為進一步糾錯提供了依據(jù)。、簡述教材中給出得 I S 計算機得運算器部件得功能與組成.答 :MIPS 計算機得運算器部件得功能與組成: 運算器得首要功能就是完成對數(shù)據(jù)得算術(shù)與邏輯運算,由其內(nèi)部得一個被稱之為算術(shù)與邏輯運算部件(英文縮寫為ALU ）承擔；運算器得第二項功能，就是暫存將參加運算得數(shù)據(jù)與中間結(jié)果，由其內(nèi)部得一組寄存器承擔； 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得專用寄存器, 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)相互連接與數(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)輸入與送

5、出運算結(jié)果得邏輯電路。、浮點運算器由哪幾部分組成？答：處理浮點數(shù)指數(shù)部分得部件、處理尾數(shù)得部件、加速移位操作得移位寄存器線路以及寄存器堆等組成。4、假定X=0 、 0110011 11,Y=0 10110 2-1( 此處得數(shù)均為二進制），在不使用隱藏位得情況下 ,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)能表示得絕對值最大、最小得（正數(shù)與負數(shù)）數(shù)值；(）寫出X 、 Y 得浮點數(shù)表示。(）絕對值最大 :1111 11111111 111 1 1111 11絕對值最?。?01 0 00 00 10000 00(2)X 浮 =0浮 00110

6、 01101 1四、計算題1、將十六進制數(shù)據(jù)4、4CH 表示成二進制數(shù),然后表示成八進制數(shù)與十進制數(shù).( 4、 4C)16= （ 10100、 0100 1） 2=(24、 23)8 (20、 29 7 )102、對下列十進制數(shù)表示成8 位（含一位符號位)二進制數(shù)原碼與補碼編碼。( )1； (2） -17(1）（ 7) 0 ( 0001)2（ 10001）原碼 =010001( 000 )補碼 =(01 01）（ )（ - 0001）原碼 1 010001（ 10 01)反碼 =11 0 110（ - 000）補碼 =11101 13,、已知下列各【x】 原，分別求它們得【x】 反 與【】 補

7、.(1) 【】 原 =0、10 0；(2) 【 x】 原 =、 00111;(3）【 x】 原 =01 100;(4) 【x】 原= 10100 (） x原 =0、 010 x反 x補 =0、 100（ 2） x原 =、 00111x 反 =1 、 1 000 補 =1、 1 01（ 3） 原 =0 0100 反 補 = x 原 010100( ) x原 =110100 x反 1 1 11 補 101 004、寫出 X=10111101,Y= 0 0 11 得雙符號位原碼、反碼、補碼表示,并用雙符號補碼計算兩個數(shù)得差。x 原反 = x補 = 1 1110 原 = 00 1 1 y反 =11 1

8、 1 0 1 0 0 y 補 = 11 01 101兩數(shù)差 :00 1 0 00計算機組成原理A 作業(yè) 2一、選擇題 :。計算機硬件能直接識別與運行得只能就是_ _程序。機器語言B.匯編語言C。高級語言D. HDL答 :2.指令中用到得數(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E、 內(nèi)存單元、 磁盤答： A 、 C、 E。匯編語言要經(jīng)過_ _得翻譯才能在計算機中執(zhí)行。A 。編譯程序B 數(shù)據(jù)庫管理程序C。匯編程序D指令寄存器D.文字處理程序答： C4.在設(shè)計指令操作碼時要做到_ _ _（可多選)。A 能區(qū)別一套指令系統(tǒng)中得所有指令B.能表明操作數(shù)得地址C長度隨意

9、確定D. 長度適當規(guī)范統(tǒng)一答： A 、5?？刂破鞯霉δ芫褪莀 _。A. 向計算機各部件提供控制信號C。支持匯編程序B執(zhí)行語言翻譯D.完成數(shù)據(jù)運算答 :A6從資源利用率與性能價格比考慮,指令流水線方案_ _，多指令周期方案指令周期方案_。A 最好。次之C.最不可取D都差不多答： A 、 C_ _，單二、判斷題:判斷下列說法就是否正確，并說明理由。1。變址尋址需要在指令中提供一個寄存器編號與一個數(shù)值。2計算機得指令越多，功能越強越好。3程序計數(shù)器P主要用于解決指令得執(zhí)行次序。4微程序控制器得運行速度一般要比硬連線控制器更快。三、簡答題 :1一條指令通常由哪兩個部分組成 ?指令得操作碼一般有哪幾種組

10、織方式？各自應(yīng)用在什么場合？各自得優(yōu)缺點就是什么？答：一條指令通常由操作碼與操作數(shù)兩個部分組成.指令得操作碼一般有定長得操作碼、變長得操作碼兩種組織方式。定長操作碼得組織方式應(yīng)用在當前多數(shù)得計算機中；變長得操作碼組織方式一般用在小型及以上得計算機當中。定長操作碼得組織方式對于簡化計算機硬件設(shè)計，提高指令譯碼與識別速度有利。變長得操作碼組織方式可以在比較短得指令字中,既能表示出比較多得指令條數(shù)，又能盡量滿足給出相應(yīng)得操作數(shù)地址得要求。2.如何在指令中表示操作數(shù)得地址?通常使用哪些基本尋址方式?答 :就是通過尋址方式來表示操作數(shù)得地址。通常使用得基本尋址方式有：立即數(shù)尋址、直接尋址、寄存器尋址、寄

11、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，通常有哪幾種常用得尋址方式用以指定被讀寫設(shè)備？答 :為了便于CP對外部設(shè)備得快速識別與選擇，即為讀寫輸入/輸出設(shè)備，必須對接口中所有可訪問得寄存器( /O 端口 )進行編址。通常有兩種常用得編址方式用以指定被讀寫設(shè)備,一就是端口與主存儲器統(tǒng)一得編制方式,另一種就是I/O 端口與主存儲器彼此獨立得編制方式.4。簡述計算機中控制器得功能與基本組成，微程序得控制器與硬連線得控制器在組成與運行原I/O理方面有何相同與不同之處？答：控制器主要由下面?zhèn)€部分組成：（）程序計數(shù)器（PC），就是用于提供指令在內(nèi)存中得地址得部件，服

12、務(wù)于讀取指令,能執(zhí)行內(nèi)容增量與接收新得指令地址,用于給出下一條將要執(zhí)行得指令得地址。（ 2）指令寄存器(IR ），就是用于接收并保存從內(nèi)存儲器讀出來得指令內(nèi)容得部件，在執(zhí)行本條指令得整個過程中，為系統(tǒng)運行提供指令本身得主要信息.（ 3）指令執(zhí)行得步驟標記線路，用于標記出每條指令得各個執(zhí)行步驟得相對次序關(guān)系，保證每一條指令按設(shè)定得步驟序列依次執(zhí)行。(4)全部控制信號得產(chǎn)生部件,它依據(jù)指令操作碼、指令得執(zhí)行步驟( 時刻 )，也許還有些另外得條件信號 ,來形成或提供出當前執(zhí)行步驟計算機各個部件要用到得控制信號。計算機整機各硬件系統(tǒng)正就是在這些信號控制下協(xié)同運行，執(zhí)行指令,產(chǎn)生預(yù)期得執(zhí)行結(jié)果。由于上述

13、后兩個部分得具體組成與運行原理不同,控制器被分為硬連線控制器(又稱為組合邏輯得控制器 )與微程序控制器兩大類。,微程序得控制器與組合邏輯得控制器就是計算機中兩種不同類型得控制器。共同點 :基本功能都就是提供計算機各個部件協(xié)同運行所需要得控制信號；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得具體功能。不同點：主要表現(xiàn)在處理指令執(zhí)行步驟得辦法，提供控制信號得方案不一樣。微程序得控制器就是通過微指令地址得銜接區(qū)分指令執(zhí)行步驟，應(yīng)提供得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.組合邏輯控制器就是用節(jié)拍發(fā)生器指明指令執(zhí)行步驟，用組合邏輯電路

14、直接給出應(yīng)提供得控制信號。微程序得控制器得優(yōu)點就是設(shè)計與實現(xiàn)簡單些，易用于實現(xiàn)系列計算機產(chǎn)品得控制器,理論上可實現(xiàn)動態(tài)微程序設(shè)計,缺點就是運行速度要慢一些。組合邏輯控制器得優(yōu)點就是運行速度明顯地快,缺點就是設(shè)計與實現(xiàn)復(fù)雜些,但隨著EDA工具得成熟，該缺點已得到很大緩解。 .控制器得設(shè)計與該計算機得指令系統(tǒng)就是什么關(guān)系?答：控制器得得基本功能，就是依據(jù)當前正在執(zhí)行得指令,與它所處得執(zhí)行步驟，形成并提供在這一時刻整機各部件要用到得控制信號。所以，控制器得設(shè)計與該計算機得指令系統(tǒng)就是一一對應(yīng)得關(guān)系，也就就是控制器得設(shè)計應(yīng)依據(jù)指令得要求來進行,特別就是要分析每條指令得執(zhí)行步驟，產(chǎn)生每個步驟所需要得控制

15、信號。6指令采用順序方式、流水線方式執(zhí)行得主要差別就是什么？各有什么優(yōu)點與缺點?順序方式就是， 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)點就是控制器設(shè)計簡單，容易實現(xiàn)，；缺點就是速度比較慢。在計算機中 ,完成一條指令實際上可分為幾個步驟,如取指令、譯碼、指令執(zhí)行、存結(jié)果等步驟，指令流水線方式就是提高計算機硬件性能得重要技術(shù)與有效措施,在成本增加不多得情況下很明顯地提高了計算機得性能。實現(xiàn)得思路就是把一條指令得處理過程分解為不同得幾個步驟、使用不同得執(zhí)行部件去完成，在時間上又允許這幾個部件可以并行運行,例如當某一條指令在進行譯碼階段時、下一條指令即可進入取指令階段，這樣可以大大提高指令

16、得執(zhí)行得速度雜，比較不容易實現(xiàn) ,；突出得優(yōu)點就是速度明顯提高。,缺點就是控制器設(shè)計復(fù)計算機組成原理A 作業(yè)一、選擇題1、下列部件 (設(shè)備）中 ,存取速度最快得就是（B）A 、光盤存儲器B 、CPU 得寄存器C軟盤存儲器D、硬盤存儲器2、某 S M 芯片容量為1 8 位，除電源與接地端外，連同片選與讀寫信號該芯片引出線得最少數(shù)目應(yīng)為( ）。A23B、 5C 50D 、 20、在主存與CP之間增加C ch得目得就是（C ) 。A 、礦大主存得容量、增加 CP中通用寄存器得數(shù)值C 、解決 CPU與主存之間得速度匹配D 、代替 C U 中得寄存器工作4、在獨立編址方式下，存儲單元與/O 設(shè)備就是靠

17、(A）來區(qū)分得 .A、不通得地址與指令代碼、不通得數(shù)據(jù)與指令代碼C、不通得數(shù)據(jù)與地址D、不通得地址5、隨著 CPU速度得不斷提升, 程序查詢方式很少被采用得原因就是（A 、硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、硬件結(jié)構(gòu)簡單C 、 CP與外設(shè)串行工作 ）。、 PU與外設(shè)并行工作6、在采用DMA方式得 I 系統(tǒng)中 , 其基本思想就是在( B) 之間建立直接得數(shù)據(jù)通路。A、 CPU與外設(shè) B 、主存與外設(shè)C、 CP與主存 D 、外設(shè)與外設(shè)（二）判斷題(判斷下列說法就是否正確，并說明理由） CU 訪問存儲器得時間就是由存儲器得容量決定得,存儲器容量越大,訪問存儲器所需得時間越長。 2引入虛擬存儲系統(tǒng)得目得,就是為了加快外存得

18、存取速度。3按主機與接口間得數(shù)據(jù)傳送方式,輸入 /輸出接口可分為串行接口與并行接口.4。 MA 控制器通過中斷向U 發(fā) DMA 請求信號。 三、簡答題在三級存儲體系中，主存、外存與高速緩存各有什么作用?各有什么特點？答 :主存儲器：簡稱為主存或內(nèi)存，主存儲器速度快，但容量較小。它用來存放計算機運行時正在執(zhí)行得程序與數(shù)據(jù) , PU 可以直接對主存內(nèi)得單元進行讀寫操作。輔助存儲器：。簡稱為外存，位于系統(tǒng)主機得外部,輔助存儲器速度慢、容量大。它通常它用來存放需要長期保留得或就是暫時不用得程序與數(shù)據(jù)信息，但需要處理這些信息時，CPU要將它調(diào)入內(nèi)存后，才能使用.高速緩沖存儲器：高速緩沖存儲器(C che

19、)就是為了解決PU 與主存之間速度不匹配而采用得一項技術(shù) .高速緩沖存儲器，就是一個相對于主存來說容量很小、速度特快、用靜態(tài)存儲器器件實現(xiàn)得存儲器系統(tǒng)。它得作用在于緩解主存速度慢、跟不上CPU讀寫速度要求得矛盾.它得實現(xiàn)原理,就是把 CPU最近最可能用到得少量信息（數(shù)據(jù)或指令）從主存復(fù)制到Cach中，當CPU 下次再用這些信息時 ,它就不必訪問慢速得主存,而直接從快速得ACH中得到 ,從而提高了得到這些信息得速度，使 C U 有更高得運行效率。2。什么就是隨機存取方式?哪些存儲器采用隨機存取方式?答： RAM,即隨機存儲器,可以瞧作就是由許多基本得存儲單元組合起來構(gòu)成得大規(guī)模集成電路。按工作原

20、理得不同，隨機存儲器存取方式可分為：靜態(tài)隨機存儲器（ R M ）兩種類型。SRAM)與動態(tài)隨機存儲器3。什么就是虛擬存儲器?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 ,由存儲器管理硬件與操作系統(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得計算機系統(tǒng)具有輔存得容量，接近主存得速度，單位容量得成本與輔存差不多得存儲器 .主要用來緩解內(nèi)存不足得問題， 當內(nèi)存占用完時， 計算機系統(tǒng)就會自動調(diào)用一部分硬盤空間來補充內(nèi)存。4。什么就是串行接口與并行接口？簡述它們得數(shù)據(jù)傳輸方式與適用場合。答 :串行接口只需要一對信號線來傳輸數(shù)據(jù)，主要用于傳輸速度不高、傳輸距離較長得場合。并行接口傳輸按字或字節(jié)處理數(shù)