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计算机
系统、设计、
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ASP068计算机组成原理教学网站,计算机,系统、设计、
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习题解答1CRT显示器中为什么采用光栅扫描方式光栅扫描与随机扫描各自的优缺点是什么答案由于光栅扫描与电视系统使用相同的技术，技术成熟性好，产品价格便宜，所以光栅扫描被广泛地使用在计算机的CRT显示器中。光栅扫描的优点光栅扫描控制电子束在整个屏幕上重复移动，显示的内容通过另外的逻辑线路提供，技术成熟性好，产品价格便宜。缺点扫描冗余时间多，分辨率较低，用于普及性的字符显示器。随机扫描的优点电子束只扫描在屏幕上有显示内容的位置，而不是整个屏幕，因此速度快，分辨率高，用于高质量的图形显示器。缺点扫描控制逻辑比较专用、复杂，产品生产批量不够大，价格较高显示答案隐藏2显示器的分辨率和灰度级（颜色种类）与显示器的显示质量有什么关系分辨率和灰度级（颜色种类）的设置受哪些因素限制答案显示器的分辨率越高，显示的形状就越精细准确，显示质量越高。显示器的灰度级（颜色种类）越多，显示的图形层次感好，就越逼真。但分辨率和灰度级（颜色种类）的设置受到存储容量及输入输出设备本身技术指标的限制。显示答案隐藏3针式打印机有哪些部件组成简述打印头的结构和打印出一个字符的原理性过程。答案针式打印机由走纸机构、色带机构、打印头和一些逻辑电路等几部分组成。打印头由打印针、导轨、电磁衔铁等部件组成。每根打印针可以沿着导轨前后运动。当电磁铁的线圈中给出一个脉冲电流时将产生磁场，电磁衔铁会在这一磁场作用下向前移动，推动打印针撞击色带；当线圈中的电流消失后，磁场消失，机械弹簧的反推力把打印针推回原来的位置，由于多个打印针可以同时被驱动，故一次打印是一个字符的一个纵向的点阵。显示答案隐藏4比较针式打印机、喷墨打印机和激光打印机的特点及使用场合答案针式打印机的印字的机械装置是多个用电磁铁控制的打印针，打印速度慢，噪声大，打印质量一般，多用于要求质量不高且希望价格较低的场合。喷墨打印机是非击打式印字机，打印速度较快，噪声低，印字质量较高，实现彩色打印较方便。激光打印机可以有更高的打印质量，噪声低，也可以有更高的打印速度。激光打印机由不同的性能和型号，在要求较高打印质量的各种场合得到广泛应用，高档的激光打印机在电子照排印刷系统中得到普遍应用。显示答案隐藏5计算机总线的功能是什么通常用什么类型的器件构建总线为什么从功能区分，总线由哪三部分组成各自对计算机系统性能有什么影响答案计算机总线是在计算机的各部件之间传输信息的公共通路。总线通常选用集电极开路输出的电路，或输出端有高阻态输出支持的电路。因为这样的线路的输出端可以直接连接在一起，并可以实现多路输入中的某一路信息送到总线上。从功能区分，总线由数据总线、控制总线和地址总线三部分。数据总线在计算机部件之间传输数据（数据、指令）信息，它决定了计算机系统数据输入/输出能力。地址总线在计算机部件之间传输地址信息，它决定了系统可以寻址的最大内存空间。控制总线给出总线周期类型、I/O操作完成的时刻、DMA周期、中断等有关的控制信号。显示答案隐藏7通用可编程接口中应由哪些部件组成各自的功能是什么答案通用可编程接口中应有以下部件（1）命令寄存器存放CPU发来的控制命令。（2）状态寄存器供CPU通过读操作来了解设备（接口）的运行状态。（3）数据缓冲寄存器解决CPU与输入输出设备运行速度不匹配的矛盾。（4）处理中断请求、屏蔽和判优等逻辑线路外设可申请中断，CPU可屏蔽中断及判断优先级。显示答案隐藏8简述一次中断处理的完整过程。显示答案隐藏9简述一次DMA处理的完整过程。答案一次DMA处理的完整过程由三个阶段组成（1）传送前的预处理由CPU完成。CPU启动DMA，如向DMA卡送入设备识别信号，送入内存地址初值，传送数据个数等等。之后，CPU继续执行原来的程序。（2）数据传送在DMA卡控制下自动完成。（3）传送结束处理当数据数量计数器的值为0时，DMA向CPU发出中断请求信号，CPU响应该请求后进行中断处理。显示答案隐藏名词解释总线周期答案总线周期是指通过总线完成一次内存读写操作或完成一次输入/输出设备的读写操作所必需的时间。显示答案隐藏总线周期类型答案总线周期类型根据操作的性质，总线周期可区分为内存读周期，内存写周期，I/O读周期，I/O写周期四种类型。显示答案隐藏总线的等待时间答案总线的等待HTTP/WWWCSAICN当被读写的内存和外的运行速度低，不能在一个总线周期的数据时间内完成读写操作，就必须再增加一到几个数据时间用于继续完成读写操作，在增加的这一段时间内，总线处于等待状态，所以称为总线的等待时间。显示答案隐藏正常的总线周期答案正常的总线周期如果每次数据传输都要用两个时间，即地址时间和数据时间组成的完整的总线周期完成读写，则称这种总线周期为正常的总线周期。显示答案隐藏BURST总线周期显示答案隐藏同步传输控制答案同步传输控制在总线上传送数据时，通信双方使用同一个时钟信号进行同步，这种控制方式称为同步传输控制。显示答案隐藏异步传送控制答案异步传输控制在总线上传送数据时，允许通信双方各自使用自己的时钟信号，采用“应答方式”即握手方式解决数据传送过程中的时间配合关系，而不是共同使用同一个时钟信号进行同步，这种控制方式称为异步传输控制。1在计算机中，为什么要采用多级结构的存储器系统它的应用是建立在程序的什么特性之上的答案为了缓解主存储器读写速度慢，不能满足CPU运行速度需要的矛盾，另一方面又要解决主存储器容量小，存不下更多的程序和数据的难题，当前计算机系统中，广泛采用了多级结构的存储器系统。它的应用是建立在程序运行的局部性原理之上的。显示答案隐藏2多级结构的存储器是由哪三级存储器组成的每一级存储器使用什么类型的存储器介质这些介质的主要特性是什么在多级结构的存储器系统中，何谓信息的一致性原则和包含性原则答案多级结构的存储器是由高速缓冲存储器、主存储器和虚拟存储器三级结构组成的。每一级存储器使用的存储器介质及特性如下存储器介质特性高速缓冲存储器静态存储器（SRAM）速度特快、成本高不需要刷新、容量较小主存储器动态存储器（DRAM）速度较慢、成本较低需要刷新、容量较大虚拟存储器磁盘速度慢、成本低、容量极大信息的一致性原则是同一个信息会同时存放在几个级别的存储器中，此时，这一信息在几个级别的存储器中必须保持一致。信息的包含性原则是处在内层（更靠近CPU）存储器中的信息一定被包含在各外层的存储器中。显示答案隐藏3比较DRAM和SRAM芯片的主要特性。答案静态和动态存储器芯片特性比较特性SRAMDRAM存储信息触发器电容破坏性读出非是需要刷新不要需要送行列地址同时送分两次送运行速度快慢集成度低高发热量大小存储成本高低显示答案隐藏4为什么当前的计算机系统中，多选用DRAM芯片组成主存储器答案因为DRAM芯片生产成本低、集成度高，可组成较大容量的存储器。显示答案隐藏5多体结构的主存储器的作用是什么什么是多体交叉编址技术（低地址交叉）作用是什么答案使用多体结构的主存储器，是为了使用可以独立读写的多个存储器，以提高对它们并行读写，快速得到多个数据的能力，缓解单个主存储器读写速度慢的矛盾。在多体结构的主存储器中，通常多选用把相邻的存储字放在不同的存储体中，这被称为多体交叉编址技术（或称为低地址交叉）。它更符合程序运行的局部性原理，有利于同时（或时间上有覆盖）地读写地址相邻的几个存储字。显示答案隐藏6高速缓冲存储器在计算机系统中的主要作用是什么用什么类型的存储器芯片实现，为什么高速缓存与主存在读写原理方面有何区别答案高速缓冲存储器（CACHE）的使用是为了缓解主存储器读写速度慢，不能满足CPU运行速度需要的矛盾。高速缓冲存储器是用静态存储器（SRAM）的存储器芯片实现的。因为静态存储器（SRAM）的存储器芯片不需要刷新，速度快。主存储器读写原理是必须在指令中给出主存的存储单元地址，通过译码电路选中主存的一个单元，再执行读写操作。高速缓冲存储器（CACHE）的容量很小，无法用主存地址去选择CACHE的一个单元，所以使CACHE的每个存储单元有三部分组成，如图所示有效位标志字段数据字段1或0主存地址信息主存单元复制过来的数据数据字段当CPU第一次读出主存某一单元内容时，顺便写进CACHE的某一个单元有效位“1”表示数据字段内容有效；“0”表示数据字段内容无效标志字段保存相应主存储单元的地址信息。当程序中的一条指令要用一个内存地址读主存的某一个单元时，就用这一地址来与CACHE中的各个标志字段的内容相比较，若有相同者，则该CACHE单元的数据字段内容就是欲要的数据。显示答案隐藏7高速缓冲存储器有哪三种主要的映像方式从地址映射和地址变换比较它们各自的组成特点。答案高速缓冲存储器有三种主要的映像方式全相联映像方式、直接映像方式和多路组相联映像方式。从地址映射和地址变换比较它们各自的组成特点如下全相联映像方式就是主存的一个字（或字块）可以映像到整个CACHE的任何一个字（或字块）中。标志字段存放了主存地址的一部分，实现CACHE标志字段的比较操作要访问到每一个CACHE单元，所以电路过多过复杂，实现成本太高。直接映像方式就是主存的一个字（或字块）只能映像到整个CACHE的一个准确确定的字（或字块）中。二者的对应关系是完全确定的，没有任何选择余地。在CACHE标志字段仅写入主存地址的区段号。比较时仅用主存地址的区段号与CACHE标志字段比较即可。多路组相联映像方式是全相联与直接映像方式的折衷方案。把CACHE分为若干组，每组包含几个区段，主存也分为组间采用全相联映像方式，而组内采用直接映像方式。显示答案隐藏8简单说明写一次型光盘的组成和实现数据读写的原理及过程。答案写一次型光盘盘片由基板、铝质反射层和薄金属膜三层结构组成。写入时，写光束聚焦成很细的光束打到指定的位置，那里的金属膜融出一个小于1的小坑，表示已完成一个1信号的写入操作。读出时，读光束照到指定的光盘位置（能量很弱），会把所照之处有无小坑通过反射光的强弱表现出来，从而确定读出来的是“1”信号还是“0”信号。显示答案隐藏9阵列磁盘应用什么类型的接口卡该卡上大体有些什么组成部件阵列盘中的RAID0，RAID1，RAID4，RAID5指的是什么类型的容错处理答案阵列磁盘应用RAID卡即阵列控制接口卡。该卡上大体有一个单片计算机、有DRAM存储器（阵列加速器）。RAID0指的是没有采取任何容错措施；RAID1指的是采取磁盘镜像容错措施；RAID4指的是数据保护容错措施；RAID5指的是分布式数据保护容错措施。1一条指令通常由哪两部分组成指令的操作码一般有哪几种组织方式各自应用在什么场合各自的优缺点是什么答案一条指令由操作码和操作数地址码两部分组成。对操作码的组织与编码有以下三种（1）定长的操作码的组织方案优点计算机的硬件设计简单，指令译码和执行速度快。缺点当指令数量增多、指令字单独为操作码划分出固定的多位后，留给表示操作数地址的位数就会严重不足。适用于字长较长的计算机系统，如32位或32位以上。（2）变长的操作码的组织方案优点在比较短的指令字中，既能表示出比较多的指令条数又能尽量满足操作数地址的要求。缺点计算机的硬件设计复杂，指令译码和执行速度较慢。适用于字长较短的计算机系统，如16位或16位以下。（3）操作码字段与操作数地址有所交叉的方案优点在比较短的指令字中，既能表示出比较多的指令条数又能尽量满足操作数地址的要求。操作码不再集中在指令字的最高位，而是与表示操作数地址的字段有所交叉。缺点计算机的硬件设计复杂，指令译码和执行速度较慢。这种方案不很常用。显示答案隐藏2什么是形式地址简述对变址寻址、相对寻址、基地址寻址应在指令中给出些什么信息如何得到相应的实际（有效）地址各自有什么样的主要用法答案表示在指令中的操作数地址称为形式地址。（1）变址寻址应在指令中给出一个数值（称为变址偏移量）及一个寄存器（称为变址寄存器）的编号。实际地址（又称有效地址）变址寄存器的内容变址偏移量主要用于处理数组型数据。（2）相对寻址应在指令中给出一个数值（称为相对寻址偏移量）实际地址（又称有效地址）程序计数器PC的内容相对寻址偏移量主要用于相对转移指令。（3）基地址寻址应在指令中给出一个寄存器（称为基址寄存器）的编号。实际地址（又称有效地址）程序中的地址基址寄存器主要用于多道程序或浮动地址程序定位存储器空间。显示答案隐藏3简述计算机的控制器的功能和基本组成，微程序的控制器和组合逻辑的控制器在组成和运行原理方面的相同、不同之处表现在哪里答案控制器的功能是自动连续地执行指令序列，并依据当前正在执行的指令和它所处的执行步骤，提供出在这一时刻整机各部件要用到的控制信号。控制器的基本组成包括（1）程序计数器（PC）（2）指令寄存器（IR）（3）脉冲源、启停控制逻辑、指令执行的步骤标记线路（4）全部时序控制信号产生部件微程序的控制器和组合逻辑的控制器在组成同类型的控制器,其共同点是基本功能都是提供计算机各个部件协同运行所需要的控制信号，组成部分都有程序计数器PC，指令寄存器IR，都分成几个执行步骤完成每一条指令的具体功能；不同点主要表现在处理指令执行步骤的办法，提供控制信号的方案不一样，组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令执行步骤，用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号，其优点是运行速度明显地快，缺点是设计与实现复杂些，但随着大规模现场可编程集成电路的出现，该缺点已得到很大缓解；微程序的控制器是通过微指令地址的衔接区分指令执行步骤，应提供的控制信号是从控制存储器中读出来的，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件的,其缺点是运行速度要慢一些,优点是设计与实现简单些,易于用于实现系列产品的控制器,理论上可实现动态微程序设计显示答案隐藏4在16位的教学计算机上有选择地扩展出如下几条指令，包括确定指令格式和具体内容，指令执行步骤，每一步的操作功能和控制信号等，最后再在教学计算机上真正实现出来，调试正确并应用在程序中，要求不能破坏无关的通用寄存器的内容。（1）两个内存单元的内容相加，结果写回其中一个内存单元的指令；（2）对一个通用寄存器完成高、低位字节内容交换的指令；（3）一个内存单元的内容与一个通用寄存器的内容异或，结果写回该通用寄存器。答案请在实验中实现。显示答案隐藏5在8位的教学计算机上有选择地扩展出如下几条指令，包括确定指令格式和具体内容，指令执行步骤，第一步的操作功能和控制信号等，最后再在教学计算机上真正实现出来，调试正确并应用在程序中。（1）ADC指令（2）OR指令（3）TEST指令（4）DEC指令（5）正常的IN，OUT指令（6）中断隐指令、中断返回指令（IRET）答案请在实验中实现1、把下面给出的几个十进制的数化成二进制的数无法精确表示时,小数点后取3位、八进制的数、十六进制的数73/4,23/64,275,1259375,543答案解1、173/41112112/10021111127687C16提示3/4不必转化成小数再用乘2取整法转换为二进制小数,直接将11的小数点左移两位即得0112、23/641011122600101112027805C163、275110111233481B8164、12593751111101111121757487BF165、54310101125385616显示答案隐藏2把下面给出的几种不同进制以下标形式给出在右括号之后的数化成十进制的数101001012,1011011111012,23478,1A3CD16答案1、1010010121031252、10110111110123676253、234782834817821905010941960944、1A3C16116310162316121316167168125显示答案隐藏3完成下面几个二进制的数的算术运算10101110101101,10101110101101,11100101,10111101/1101答案1、10101110101101100001002、101011101011011010103、1110010110001104、10111101/11011110100显示答案隐藏4回答奇偶校验码的用途是什么写出下面几个二进制数的奇,偶校验码的值0101011111010100答案奇偶校验码是一种能发现数据编码中一位错或奇数个位出错的一种编码,常用于存储器读写检查或ASCII字符及其它类型信息传送过程中的出错检查1数据01010111的奇校验码为001010111,偶校验码为1010101112数据11010100的奇校验码为111010100,偶校验码为011010100显示答案隐藏5、写出下面2组数的原、反、补码表示，并用补码计算每组数的和、差。双符号位的作用是什么它只出现在什么电路之处1、X01101Y00111设符号位为双符号位答案则X原X补X反001101001101001101Y原110111Y反111000Y补111001Y补000111X补Y补001101111001000110故XY00110XY补X补Y补001101000111010100结果错误，正溢出显示答案隐藏2、X10111101Y00101011设符号位为双符号位答案则X原X补X反0010111101Y原1100101011Y反1111010100Y补1111010101Y补0000101011X补Y补001011110111110101010010010010故XY10010010XY补X补Y补001011110100001010110011101000故XY11101000双符号位用于简化补码加减运算时的判别溢出，它只出现在ALU的符号运算之处。显示答案隐藏6、写出X移10111101和Y移00101011所代表的实际值。说明移码的使用场合；计算二移码数的和、差。X移1011110127XX011110126110Y移0010101127YY补10101011Y101010128510移码只用于浮点数中的阶码表示。X移Y移101111010010101111101000对运算结果要加27进行修正得01101000，即十进制24X移Y移101111011101010110010010对运算结果要加27进行修正得00010010发生了溢出显示答案隐藏、仿照计算机的计算过程，用原码计算在11题的第（1）小题给出的2个定点小数和乘积。答案X01101Y00111计算过程请看FLASH动画例题解析，XY最终结果为001011011；显示答案隐藏、依照计算机的计算过程，用原码计算在11题的第（1）小题给出的2个小数Y/X的商和正确的余数。解计算过程参照教材89页，Y/X最终结果为01000,余01000241、把下面给出的几个十进制的数化成二进制的数无法精确表示时,小数点后取3位、八进制的数、十六进制的数73/4,23/64,275,1259375,543解1173/41112112/10021111127687C16提示3/4不必转化成小数再用乘2取整法转换为二进制小数,直接将11的小数点左移两位即得0112223/64101112/2600101112027805C1633275110111233481B8164412593751111101111121757487BF16554310101125385616显示答案隐藏2把下面给出的几种不同进制以下标形式给出在右括号之后的数化成十进制的数101001012,1011011111012,23478,1A3CD16解11010010121031252101101111101236762532347828348178219050109419609441A3C16116310162316121316167168125显示答案隐藏3完成下面几个二进制的数的算术运算10101110101101,10101110101101,11100101,10111101/1101解110101110101101100001002101011101011011010103111001011000110410111101/11011110100显示答案隐藏4回答奇偶校验码的用途是什么写出下面几个二进制数的奇,偶校验码的值0101011111010100答奇偶校验码是一种能发现数据编码中一位错或奇数个位出错的一种编码,常用于存储器读写检查或ASCII字符及其它类型信息传送过程中的出错检查1数据01010111的奇校验码为001010111,偶校验码为1010101112数据11010100的奇校验码为111010100,偶校验码为011010100显示答案隐藏5写出下面2组数的原、反、补码表示，并用补码计算每组数的和、差。双符号位的作用是什么它只出现在什么电路之处解1X01101Y00111设符号位为双符号位则X原X补X反001101001101001101Y原110111Y反111000Y补111001Y补000111X补Y补001101111001000110故XY00110XY补X补Y补001101000111010100结果错误，正溢出2X10111101Y00101011设符号位为双符号位则X原X补X反0010111101Y原1100101011Y反1111010100Y补1111010101Y补0000101011X补Y补001011110111110101010010010010故XY10010010XY补X补Y补001011110100001010110011101000故XY11101000双符号位用于简化补码加减运算时的判别溢出，它只出现在ALU的符号运算之处。显示答案隐藏6写出X移10111101和Y移00101011所代表的实际值。说明移码的使用场合；计算二移码数的和、差。解X移1011110127XX011110126110Y移0010101127Y
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