計算機組成原理陳光華主編答案,計算機組成原理 陳光華主編 答案

時間 2022-02-23 16:20:14

1樓:

《計算機組成原理》試題

一、(共30分)

1.(10分)

(1)將十進位制數+107/128化成二進位制數、八進位制數和十六進製制數(3分)

(2)請回答什麼是二--十進位制編碼?什麼是有權碼、什麼是無權碼、各舉乙個你熟悉的有權碼和無權碼的例子?(7分)

2.已知x=0.1101,y=-0.0101,用原碼一位乘法計算x*y=?要求寫出計算過程。(10分)

3.說明海明碼能實現檢錯糾錯的基本原理?為什麼能發現並改正一位錯、也能發現二位錯,校驗位和資料位在位數上應滿足什麼條件?(5分)

4.舉例說明運算器中的alu通常可以提供的至少5種運算功能?運算器中使用多累加器的好處是什麼?乘商暫存器的基本功能是什麼?(5分)

二、(共30分)

1.在設計指令系統時,通常應從哪4個方面考慮?(每個2分,共8分)

2.簡要說明減法指令sub r3,r2和子程式呼叫指令的執行步驟(每個4分,共8分)

3.在微程式的控制器中,通常有哪5種得到下一條指令位址的方式。(第個2分,共10分)

4.簡要地說明組合邏輯控制器應由哪幾個功能部件組成?(4分)

三、(共22分)

1.靜態儲存器和動態儲存器器件的特性有哪些主要區別?各自主要應用在什麼地方?(7分)

2.cache有哪3種基本映象方式,各自的主要特點是什麼?衡量高速緩衝儲存器(cache)效能的最重要的指標是什麼?(10分)

3.使用陣列磁碟的目的是什麼?陣列磁碟中的raid0、raid1、raid4、raid5各有什麼樣的容錯能力?(5分)

四、(共18分)

1.比較程式控制方式、程式中斷方式、直接儲存器訪問方式,在完成輸入/輸出操作時的優缺點。(9分)

2.比較針式、噴墨式、雷射3類印表機各自的優缺點和主要應用場所。(9分)

答 案

一、(共30分)

1.(10分)

(1) (+107/128)10 = (+1101011/10000000)2 = (+0.1101011)2 = (+0.153)8 = (+6b)16

(2) 二-十進位製碼即8421碼,即4個基2碼位的權從高到低分別為8、4、2、1,使用基碼的0000,0001,0010,……,1001這十種組合分別表示0至9這十個值。4位基二碼之間滿足二進位制的規則,而十進位制數字之間則滿足十進位制規則。

有權碼是指乙個十進位制數字的4位基2碼的每一位有確定的權。無權碼是指乙個十進位制數字的4位基二碼沒有確定的權。前者的例子為二-十進位制編碼(bcd)碼,後者的例子為餘3碼。

2.已知x=0.1101,y=-0.0101,用原碼一位乘法計算x*y=?要求寫出計算過程。(10分)

高位部分積 低位部分積/乘數 說明

0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 起始情況

+) 0 0 1 1 0 1 乘數最低位為1,加乘數

0 0 1 1 0 1

0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1(丟失) 右移部分積和乘數

+) 0 0 0 0 0 0 乘數最低位為1,加0

0 0 0 1 1 0

0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0(丟失) 右移部分積和乘數

+) 0 0 1 1 0 1 乘數最低位為1,加乘數

0 1 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1(丟失) 右移部分積和乘數

+) 0 0 0 0 0 0 乘數最低位為0,加0

0 0 1 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0(丟失) 右移部分積和乘數

結果符號位為正,x*y=0.01000001

3. 答案:

基本原理:k個資料之外加上r個校驗位,從而形成k+r位的新的碼字,使新的碼字的碼距均勻的拉大。把資料的每乙個二進位制位分配到幾個不同的偶校驗位的組合中,當一位出錯,會引起相關的幾個校驗位的值發生變化,從而可能發現出錯,還能指出是哪一位錯,進而進行糾錯。

校驗位和資料位應滿足條件

2 r-1>k+r

在此條件下,不但能發現並改進一位錯,並能同時發現二位錯。

4.答案:

運算器中的alu通常至少可以提供算術加運算、算術減運算、邏輯或運算、邏輯與運算、邏輯異或運算5種功能。運算器採用多累加器可以簡化指令的執行步驟。乘商暫存器的基本功能是在完成乘除運算時能自行左右移位。

二、(共30分)

1.答:

(1)指令系統的完備性,常用指令齊全,程式設計方便;

(2)指令系統的高效性,程式占用記憶體空間少,執行速度快。

(3)指令系統的規整性,指令和資料使用規則統一簡化,易學易記;

(4)指令系統的相容性,同一系列的低檔計算機的程式能放到新的高檔機上直接執行。

2. 答:(1)減法指令sub r3,r2的執行步驟:

① ar←pc

② 讀記憶體,ir←讀出的內容,pc←pc+1

③ r3←r3—r2,儲存狀態資訊

結束,檢查中斷請求,無中斷請求,進入下一條指令的執行過程。

(2)子程式呼叫指令call執行流程;

① ar←pc

② 讀記憶體,ir←讀出的內容,pc←pc+1

③ ar←sp—1

④ 寫記憶體,pc內容進棧儲存

⑤ pc←zi程式入口位址

結束,檢查中斷請求,無中斷請求,進入下一條指令的執行過程。

3.答:在微程式控制系統中,通常有以下5種得到下一條微指令位址的方式:

(1)微程式順序執行時,下位址為本條微位址加1。

(2)在微程式必定轉向某一微位址時,可以在微指令中的相關欄位中給出該位址值。

(3)按微指令(上一條或本條)的某一執行結果的狀態,選擇順序執行或轉向某一位址。

(4)從微堆疊中取出從微子程式返回到微主程式斷點的返回位址,用於微子程式返回處理。

(5)依條件判斷轉向多條微指令位址中的某一位址控制。

4.答:組合邏輯控制器應由4 個功能部件組成:

(1)程式計數器pc,用於儲存一條指令在記憶體中的位址;

(2)指令暫存器ir,用於儲存從記憶體讀出的指令內容;

(3)脈衝源和啟停控制邏輯、節拍發生器,前者向計算機各部件提供連續(單個)的主振脈衝,後者用於標記每個指令的執行步驟的相對次序關係。

(4)時序控制訊號產生部件,用於形成並提供計算機各部件當前時刻要用到的控制訊號。

三、(共22分)

1.答:靜態儲存器和動態儲存器器件的特性有的主要區別見下表:

靜態儲存器sram主要用於高速緩衝儲存器cache,動態儲存器主要用於主儲存器。

2. 答:cache有三種映像方式:全相聯映像方式,直接映像方式,多路組相聯映像方式。

全相聯映像方式是指主存中任乙個字(字塊)可以寫入cache中的任何乙個字(字塊)中。其優點是有最大的靈活性。缺點是要確定讀的資訊是否在cache中,必須用原本讀主存的位址與整個cacha每乙個單元的標誌字段比較,電路過於複雜,成本較高。

直接映像方式是指主存的乙個字(字塊)只能映像到cache的字和字塊中。優點是要確定讀的資訊是否在cache中時原本讀主存的位址與標誌字段比較的線路簡單,成本低;缺點是cache的使用缺乏靈活性,影響命中率。

多路組相聯映相方式是對全相聯映相方式和直接映像方式的一種折中的處理方案。它與直接相聯映像方式的區別在於每個主存字塊可以從多個(例如2,4,8個,而不是乙個)體中選擇其一完成寫入cache的操作,它與全相聯映像的類同之處是把乙個主存字寫進cache時,可以在cache的多個(而不是任何乙個)個體中選擇。既有較高的命中率,又使比較線路也不會太複雜。

衡量cache效能的最重要的指標是命中率。

3. 答:採用磁碟陣列技術的目的:

① 通過多個磁碟的並列操作來提高裝置總體的效能和可靠性。

②通過合理在多個磁碟之間組織資料,得到比較理想的容錯能力,即額外拿出一定的儲存容量(冗餘)用於儲存檢錯糾錯的資訊。

raid0模式(資料散放)只用於擴充套件容量,併發讀寫,提高資料輸入/輸出能力。沒有容錯措施,故沒有容錯能力。

raid1模式(磁碟映象)是實現兩個磁碟互為備份的用法,把相同的資料分別寫到配對使用的兩個磁碟中。它用於備份資料,即使乙個磁碟出現故障,還可以從另一磁碟讀出資料。

raid4模式(資料保護)提供了容錯能力,n+1個磁碟中任乙個出現故障,可用其餘n個磁碟的內容計算出故障磁碟的正確資料。

raid5模式(分布式資料保護)是對raid4的改進。同raid4一樣,供了容錯能力,n+1個磁碟中任乙個出現故障,可用其餘n個磁碟的內容計算出故障磁碟的正確資料。

四、(共18分)

1. 答:程式直接控制方式在使用者程式中直接使用i/o指令完成輸入輸出操作,它是由cpu通過查詢裝置的執行狀態,來控制資料傳送過程。

其優點是控制簡單,容易實現。缺點是cpu工作效率低,實時性差,計算機系統可靠性不高

程式中斷方式是指由被讀寫的裝置主動「報告」cpu它是否已進入準備好狀態,cpu就不必花費時間去迴圈測試,而是在接收到外設的中斷請求後轉去進行輸入輸出處理的。其優點是實現cpu與外設並行工作,大大提高了cpu的工作效率,增強計算機系統的實時性,提高了計算機系統的可靠性。

直接儲存器訪問方式是一種由硬體執行i/o操作的傳送方式。其優點是實現資料的高速傳送,又減少了對cpu的打擾,提高了cpu的工作效率。

2.比較針式、噴墨式、雷射3類印表機各自的優缺點和主要應用場所見下表。

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