计算机组成原理华师在线作业全附答案.doc

1、已知x=0.1001和y=0.1111, 用变形补码计算x+y和x-y, 同时指出运算结果是否溢出。解：x=0.1001 y=-0.1111x补=00.1001,y补=11.0001,-y补=00.1111x+y补=00.1001+11.0001=11.1010 无溢出x+y=-0.0110x-y补=00.1001+00.1111=01.1000 溢出x-y=+1.100012、已知二进制数X=2-10(-0.100011)，Y=2-11(-0.110101)，设阶为5位（包括2位阶符），用补码表示，尾数为8位（包括2位尾符），用补码表示，按浮点运算方法，求X-Y的值，运算过程阶和尾数均用双符号进行，舍入采用就近舍入法。解：阶和尾数都采用双符号位 x浮=11011，11.0110101 y浮=11101，00.0101011 -y浮=00011，11.1010101 对阶 E补=Ex补+-Ey补=11011+00011=11110 可见E=-2， 将Mx右移2位，x浮11101，11.11 01101(01) 尾数进行减运算 相减 11.1101101(01) +11.1010101 - 11.1000010(01) 结果规格化并进行舍入处理 x-y浮=11101, 11.1000010(01) 左规 x-y浮=11100, 11.0000100(1) 溢出检查 由于两位阶符为11，不是01，因此无溢出。最终的结果为 x-y=2-100(-0.1111011)3、若x=01001011，y=10001011,则逻辑加运算x+y= 。解：若x=01001011，y=10001011,则x+y=11000000。4、CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为1800次，主存完成存取的次数为100,已知cache存取周期为50ns,主存为250ns, cache/主存系统的效率为 。解：平均访问时间=（1800*50+100*250）/（1800+100）=60scache主存系统效率=cache存取周期/平均访问时间=50/60=83.3%5、在DMA控制器与CPU分时使用内存的三种方法中，_方法具有控制简单的优点，适用于数据传输率很高的设备进行成组传送，但在这种DMA传送过程中，CPU基本处于不工作状态，在外围设备传送两个数据的间隔中空闲出的许多存储周期不能被CPU利用。答：在DMA控制器与CPU分时使用内存的三种方法中，停止CPU访问内存的方法具有控制简单的优点，适用于数据传输率很高的设备进行成组传送，但在这种DMA传送过程中，CPU基本处于不工作状态，在外围设备传送两个数据的间隔中空闲出的许多存储周期不能被CPU利用。6、一台有3个盘片的磁盘组，共有4个记录面，转速为6000转/分，盘面有效记录区域的外直径为30cm，内直径为20cm，内层位密度为300位/mm，磁道密度为8道/mm，盘面分为16个扇区，每个扇区有1024个字节。计算盘组的非格式化容量和格式化容量。答：格式化容量=每面磁道数*记录面*每磁道扇区数*每扇区字节数=400*4*16*1024=22937600 字节=22967600/1024 KB=22400/1024 MB=21.875 MB非格式化容量=每面磁道数*记录面*内直径*记录位密度/8（单位为字节）=400*4*3.14*200*300约=829.9MB7、今有4级指令流水线，分别完成取指、指令译码并且取数、运算、送结果四步操作。假设完成各步操作的时间依次为15ns，17ns，16ns，15ns。请问：(1) 流水线操作的时钟周期应设计为多少？(2) 流水线中有三类可能存在的数据相关冲突：写后读（RAW）相关；读后写（WAR）相关；写后写（WAW）相关。若相邻两条指令I和I+1是：ADD R1，R3和SUB R3，R5。前者完成 (R1)+(R3) R3的操作；后者完成 (R3)- (R5) R5的操作，问是否发生数据相关？如果发生了数据相关，是哪种类型的数据相关？假设在硬件上不采取措施，那么第I+1条指令要推迟多少时间进行？(3) 如果在硬件设计上加以改进，至少需推迟多少时间？答：(1)、流水线操作的时钟周期应设计为17ns;(2)、若相邻两条指令i和i+1是：addr1，r3和 sub，r3，r5。前者完成 (r1)+(r3) r3的操作；后者完成 (r3) (r5)的操作，则发生数据相关，假设在硬件上不采取措施，那么第i+1条指令要推迟多少时间进行两个时钟周期即34ns进行。（3）、如果在硬件设计上采用内部向前的技术加以改进，则可不延迟。8、有一个512K16位的存储器，由128K8位DRAM芯片构成。DRAM芯片有和信号控制端。CPU的控制信号为。问1）该存储器能存储多少个字节的信息？2）总共需要多少DRAM芯片？需要多少位地址作芯片选择？3) 画出该存储器同CPU连接的组成逻辑框图。答：1解：（1）存储器的总容量为：512K16位（SRAM）+128K16位（EPROM）= 640K16位 。（数据字长16位） 可知：数据寄存器16位。 （2）因为220=1024K640K，所以地址寄存器20位。 （3）所需EPROM芯片数为（128K2B）/（64K2B）=2（片） （4）设存储器地址空间分配如下：EPROM SRAM 128K 512K 存储器组成框图如下：9、冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？答：冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想存储程序通用计算机方案，冯诺依曼结构数据空间和地址空间不分开，数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行建立多级存储结构,容纳并指令程序。10、目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是什么？并简述各级存储器承担的职能。答案: 答：目前的计算机系统中通常所采用的多级存储器体系结构是：高速缓冲存储器（cache）、主存储器和外存储器。各级存储器承担的职能各不相同。其中cache主要强调快速存取，以便使存取速度和CPU的运算速度相匹配；外存储器主要强调大的存储容量，以满足计算机的大容量存储要求；主存储器介于cache与外存之间，要求选取适当的存储容量和存取周期，使它能容纳系统的核心软件和较多的用户程序。11、什么叫“软件与硬件的逻辑等价性”，并举例说明。答：随着大规模集成电路技术的发展和软件硬化的趋势,计算机系统软、硬件界限已经变得模糊了。因为任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。对于某一功能采用硬件方案还是软件方案，取决于器件价格、速度、可靠性、存储容量、变更周期等因素。 当研制一台计算机的时候，设计者必须明确分配每一级的任务，确定哪些情况使用硬件，哪些情况使用软件，而硬件始终放在最低级。就目前而言，一些计算机的特点是，把原来明显地在一般机器级通过编制程序实现的操作，如整数乘除法指令、浮点运算指令、处理字符串指令等等，改为直接由硬件完成。 总之，随着大规模集成电路和计算机系统结构的发展，实体硬件机的功能范围不断在扩大。第一级和第二级的边界范围，要向第三级乃至更高级扩展。这是因为容量大、价格低、体积小、可以改写的只读存储器提供了软件固化的良好物质手段。现在已经可以把许多复杂的、常用的程序制作成所谓固件。就它的功能来说，是软件；但从形态来说，又是硬件。其次，目前在一片硅单晶芯片上制作复杂的逻辑电路已经是实际可行的，这就为扩大指令的功能提供了物质基础，因此本来通过软件手段来实现的某种功能，现在可以通过硬件来直接解释执行。进一步的发展，就是设计所谓面向高级语言的计算机。这样的计算机，可以通过硬件直接解释执行高级语言的语句而不需要先经过编译程序的处理。传统的软件部分，今后完全有可能“固化”甚至“硬化”。12、冯诺依曼型计算机主要由哪几个功能部件组成？简述它们的主要功能。答：冯.诺依曼型计算机硬件系统五大组成：输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。CPU:程序处理器内存:程序存储器硬盘:文件和数据存储器显卡:图像处理器声卡:声音处理器网卡:上网装置特点：遵循摩尔定律，集成度越来越高，处理速度愈来愈快，存储越来越大。13、计算机的运算器有哪三种总线结构?简述它们的特点。答：运算器大体有单总线、双总线、三总线三种结构形式。 单总线运算器的结构特点:操作速度较慢,控制电路比较简单。 双总线运算器的结构特点:速度比单总线结构快。三总线运算器的结构特点:这样的结构可以控制两个数的运算，速度大大提高，通过通用寄存器把总线3的数据送到总线1与总线2.计算机网络填空题：2:子网掩码的作用是（ ） A、划分虚拟局域网 B、扩大网络范围 C、扩大子网范围 D、屏蔽子网 3:下列传输介质中，哪种传输介质的典型传输速率最高( )A、光缆 B、同轴电缆 C、双绞线 D、无线介质 4:接收者能够核实核实发送者对报文的签名，即其他无法伪对报文的签名称为（ ）。 A、报文鉴别 B、数字签名 C、加密 D、报文完整 5:传输比特流划分为帧，应属于下列OSI的哪一层处理（ ）。 A、物理层 B、数据链路层 C、传输层 D、网络层 6:以下哪一项不是数据链层必须解决的（ ）。 A、封装成帧 B、透明传输 C、差错控制 D、比特流传输 7 第一个国际网络体系结构标准是（ ）开放系统互连基本参考模型。 A、OSIRM B、TCP/IP C、IPX2 D、实用五层 8:以下哪一个网络设备不是组成局域网必须的（ ）A、路由器 B、工作站 C、适配器 D、传输介质 9:可以实现局域网和广域网互连的设备是( )。 A、网桥 B、计算机 C、交换机 D、路由器 10:以下计算机网络面临的安全性威胁中，属于被动攻击的是（ ）。A、伪造 B、篡改 C、中断 D、截获 11: 在OSI第二层协议HDLC中数据和控制报文均以（ ）的标准格式传送。 A、报文 B、帧 C、字符 D、比特 12:当运输层采用无连接的 UDP 协议时，这种逻辑通信信道是一条（ ） 。A、半双工信道 B、不可靠信道 C、全双工信息 D、可靠信道 13:为防止“黑客”访问一个企业网内的计算机，可以使用( ) A、网桥 B、防火墙 C、网卡 D、交换机 14 下列哪一个描述是Internet的比较正确的定义（ ）。 A、一个协议 B、OSI模型的下三层 C、一个由许多个网络组成的广域网 D、一种内部网络结构 15:ARP协议完成（ ）的映射变换。A、域名地址与IP地址之间 B、物理地址到IP地址 C、IP地址到物理地址 D、主机地址到网卡地址 16:在Internet中，主机是按 进行寻址。A、邮件地址 B、IP地址 C、数据报地址 D、网线接口地址 17:如果数据传输过程不出差错，接收方收到一个正确的数据帧后，向发送方发送一个( )，当发送方收到这个帧后才能发送一个新的数据帧，这就是停止等待协议的工作原理。A、ACK B、NACK C、DNS