机组本章小结和课堂练习

1、第二章本章小结定点数由符号位和数值域组成，有纯小数和纯整数两种表示方法。按 IEEE754 标准，浮点数由符号位 S、阶码 E、尾数 M 组成。阶码 E 的 值等于指数 e 加偏移值。十进制形式数据采用两种表示形式：字符串（非数值计算） ；压缩十进制 数串（完成十进制数算术运算） 。数的机器码有四种表示：原码、反码、补码、移码。移码用于表示浮点数 阶码 E，利于比较两数大小和对阶操作。字符信息的表示采用 ASCII 码。汉字处理有输入编码、汉字内码、字模 码等三种编码。算术运算常采用补码加、 减法，原码乘除法或补码乘除法。 为了运算器的 高速性和控制的简单性， 采用先行进位、 阵列乘除法、 流

2、水线等并行技术 措施。定点运算器和浮点运算器的结构复杂程度不同。 早期微机浮点运算器放在 CPU 芯片外，目前已移至 CPU 内部。课堂练习 单选题1. 计算机中普遍采用的字符编码是（ D）A. 二进制编码 B. 十六进制编码C. BCD 编码D. ASCII 编码2. 机器数中，（C）的 0 的表示形式是唯一的A. 原码B. 反码C. 补码D. 移码3. 计算机中的数据采用补码运算目的是（ C）A. 提高运算可靠性 B. 提高运算精度C. 简化机器结构 D. 便于数据的阅读4. 计算机做加法运算时常常采用双符号位表示法，目的是（ B）A. 提高运算精度B. 判断数据溢出C. 提高运算速度D.

3、 方便判断结果的符号5. 若采用双符号位，则发生正溢的特征是双符号位为（ B）A. 00B. 01C. 10D. 116. 补码加法运算是指（ A ）A. 操作数用补码表示，连同符号位一起相加B. 操作数用补码表示，根据符号位决定实际操作C. 将操作数转化为原码后再相加D. 取操作数绝对直接相加，符号位单独处理7. 浮点加减中的对阶的方法是（ A ）A. 将较小的阶码调整到与较大的阶码相同B. 将较大的阶码调整到与较小的阶码相同C. 将被加数的阶码调整到与加数的阶码相同D. 将加数的阶码调整到与被加数的阶码相同8. 浮点数尾数用补码表示，下列结果为规格化数的是（ A ）A. 1.1100B.

4、0.0111C. 1.0001D. 0.01019. 算术逻辑运算单元 74181构成 16位的 ALU ，需要芯片数为（ B）A. 2 片B. 4 片C. 8片D. 16 片10. 运算器的核心功能部件是（ A ）A. ALUB.数据总线C.状态寄存器D. 通用寄存器第三章本章小结 存储器是信息存储和交流中心，运行程序时， CPU 自动连续地从存储器 中取指令并执行指令操作。计算机每完成一条指令， 至少要执行一次访问存储器操作， 并把处理结果 存储在存储器中。存储器可按存储介质、 存取方式、 制造工艺及用途等分类。 主存一般采用 半导体存储器，容量大、存取速度快、体积小、功耗低、集成度高、价

5、格 便宜。ROM 在使用过程中可读取信息但不能重新写入，用来保存固定程序和数 据。分掩膜式 ROM 、一次编程的 PROM、通过紫外线照射擦除的 EPROM、 电可擦写只读存储器 E2PROM 等。RAM 中信息可读也可写，断电后信息丢失。 SRAM 芯片包括存储体、读 写电路、地址译码电路和控制电路等组成； DRAM 利用电容存储电荷原 理来保存信息，为保持电容中电荷不丢失，每隔一定时间须对 DRAM 刷 新。用存储器芯片构成存储器系统的方法有位扩展法、字扩展法和字位扩展 法。相联存储器是按内容访问的存储器， 多体交叉存储器由多个相互独立、 容 量相同的存储模块构成。层次化存储系统由 CPU

6、 寄存器、高速缓冲、主存和辅存构成； Cache 是 为了弥补 CPU 与主存在速度上的差异，有直接、全相联和组相联 3 种地 址映象方式。课堂练习题解析一、单项选择题1. 计算机中的存贮器系统是指（ D ）。A. RAM 存贮器 B. ROM 存贮器C. 主存贮器D. 主存贮器和外存贮器2. 下列存储器中， CPU 可直接访问的是（ A ）。A. 主存储器B. 磁盘C. 磁带3. 存储单元是指（ C ）D. 光盘A. 存放一个二进制信息位的存贮元B. 存放一个机器字的所有存贮元集合C. 存放一个字节的所有存贮元集合D. 存放两个字节的所有存贮元集合4. 半导体存储器 SRAM 的特点是（ C

7、 ）。A. 在工作过程中，存储内容保持不变B. 在断电后信息仍能维持不变C. 不需动态刷新D. 芯片内部有自动刷新逻辑5. 某 SRAM 芯片，存储容量为 64K×16 位，该芯片的地址线和数据线条数各为（ D ）。A. 64，16B. 16，64C. 64，8D. 16，166. 交叉存贮器实质上是一种（ B ）存贮器，它能（ ）执行（ ）独立 的读写操作。A. 模块式，串行，多个B. 模块式，并行，多个C. 整体式，串行，多个D. 整体式，并行，一个二、填空题1. 对计算机存储器系统的总体性能要求是 容量大 、 价格低 、 速度快 ； 为解决这三方面的矛盾，计算机采用 多级 体系

8、结构。2. 广泛使用的 SRAM 和 DRAM 都是半导体随机存储器。前者速度比后者 快，但 集成度 不如后者高3. 为保证信息的稳定，动态 MOS 型存储器与静态 MOS 型存储器相比，其最大 特点是存储信息需要不断地 刷新 。4. Cache是 高速缓冲存储器 存储器，是为了解决 CPU 和主存之间 速度 不 匹配而采用的一项重要硬件技术。5. 程序访问的 局部性原理 为 Cache的引入提供了理论依据。第四章本章小结指令按照操作数设置可分隐含操作数指令、 单操作数指令、 双操作数指令 及多操作数指令； 按操作数存放位置有立即数、 寄存器操作数、 存储器操 作数等类型。常用立即数寻址、直接

9、寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、 变址寻址及相对寻址等基本寻址方式。指令系统功能决定计算机操作性能。 指令系统分为数据传送类、 算术运算 与逻辑运算类、控制转移类、字符串处理类、输入输出类等。 计算机设计者利用已经成熟的微程序技术和飞速发展的 VLSI 技术，提出 当前 CPU 两种架构 RISC 和 CISC，其区别在于不同的 CPU 设计理念和方 法。课堂练习题解析一、选择题1. 指令系统可用多种寻址方法来确定操作数。 若操作数直接由指令给出称 （B）； 若操作数地址由指定变址寄存器内容与位移量相加而得到称（D）；若操作数地址在给定寄存器中称（ C）。A. 直接寻址B. 立即数

10、寻址C.寄存器间接寻址D. 变址寻址2. 单操作数指令的操作数由（ A ）提供。A. 指定的寄存器或操作码指定的存储单元B. 地址码指定的存储单元C. 操作码直接指定数据D. 操作码直接指定的存储单元3. 把存储单元 A 的内容传送到存储单元 B，指令执行后存储单元 A 的内容为（B）。A. 空白或零，视机器而定B. 与存储单元 B 的内容相同C. 二进制补码D. 存储单元 A 的内容与存储单元 B 的内容之差4. 保存当前正在执行指令的寄存器称（ B）；保存指令地址的寄存器称（ A ）；算 术逻辑运算的结果通常放在（ F）中。A. 程序计数器B. 指令寄存器C. 程序状态字D. 通用寄存器（

11、范围太大）E. 地址寄存器F. 累加器5. 指令系统中采用不同的寻址方式目的是（ C）。A. 实现存储程序和程序控制B. 实现直接访问外存C. 缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性D. 提供扩展操作码的可能，降低指令译码难度6. 寄存器间接寻址中，操作数位于（ D）。A. 通用寄存器B. 程序计数器C. 堆栈D. 主存单元7. 取操作数时，下列寻址方式中速度最快的是（ C），速度最慢的是（ D）。 A.直接寻址B. 间接寻址C. 立即数寻址D. 相对寻址二、填空题1. 指令格式是指用 二进制代码 表示的结构形式；由 操作码字段和 地址码字 段组成。2. 寻找操作数地址的方式称为 寻址方式

12、；指令地址的跟踪采用 程序计数器 （PC）来实现。3. 堆栈是一种特殊的 数据存储区；采用 先进后出 原则进行数据存取；按其组成结构可分为 （硬件）寄存器 和 （软件）存储器。4. 在寄存器间接寻址方式中，有效地址存放在 寄存器；操作数存放在 内存三、判断题T）速度快（F）操作数在内存中，地址在1. 内存中指令寻址和数据寻址是交替进行的。2. 采用变址寻址方式的操作数地址位于内存中 寄存器3. SP的内容指向当前堆栈存储区数据的个数。 （F）SP指向堆栈栈顶位置4. 指令执行时，指令在内存中的地址保存在指令寄存器中。 （ F）存在程序计数 器中5. RISC指令系统的特点是寻址方式种类少，指令

13、功能强。 （T）第五章本章小结CPU 具有指令控制、操作控制、时间控制、数据加工等基本功能。CPU 芯片包括运算器、 cache、控制器、浮点运算器、存储管理部件等。CPU 中有指令寄存器、程序计数器、地址寄存器、数据缓冲寄存器、通 用寄存器、状态条件寄存器。CPU 从存储器取出一条指令并执行的时间称指令周期。划分指令周期是 设计操作控制器的重要依据。时序信号产生器提供机器周期所需时序信 号。微程序设计利用软件方法设计操作控制器， 具有规整性、 灵活性、 可维护 性等优点。硬连线控制器基本思想： 某一微操作控制信号是指令操作码译码输出、 时 序信号和状态条件信号的逻辑函数，用门电路、触发器等器

14、件实现。 并行处理技术贯穿于信息加工各个步骤和阶段。有三种形式：时间并行、 空间并行、时间并行 +空间并行。流水 CPU 是以时间并行性为原理构造的处理机，主要问题是资源相关、 数据相关和控制相关，需采取相应技术对策，保证流水线畅通而不断流。RISC 机器三个基本要素：一个有限的简单指令集、 CPU 配备大量的通 用寄存器、强调指令流水线的优化。多媒体 CPU 带有 MMX 技术，采用单指令流多数据流的新型结构，特别 适合于图像数据处理课堂练习题解析一、选择题1. 中央处理器 CPU 是指（ D）。A 控制器B 控制器和主存C 运算器和寄存器D 运算器、控制器、 Cache2. 程序计数器的功

15、能是（ C）A. 存放指令B. 计算程序长度C. 存放下一条机器指令地址D. 存放微指令地址3. 状态寄存器用来存放（ D）。A. 算术运算结果B. 逻辑运算结果C. 运算类型D. 算术、逻辑运算及测试指令的状态结果4. 指令周期是指（ C）。A. CPU 从主存取出一条指令的时间B. CPU执行一条指令的时间C. CPU从主存取出一条指令并加以执行的时间D. 时钟周期时间5. 某寄存器中的数据为指令码，只有 CPU 的（A）才能识别它。A. 指令译码器B. 判断程序C. 微指令D. 时序信号6. 采用组合逻辑门电路进行硬连线构成的控制器，不包含以下哪个部件（B）。A. 指令寄存器B. 控制存

16、储器C. 时序部件D. 指令译码器7. 在微程序控制器中，机器指令和微指令的关系是（ C）。A. 每 条机器指令由一条微指令来执行B. 一条微指令由若干条机器指令组成C. 每一条机器指令由一段用微指令组成的微程序来解释执行D. 一段微程序由一条机器指令来执行二、判断题1. 在主机中，只有内存能存放数据。 （F）还有寄存器和高速缓存器也可存储。2. 一个指令周期由若干个机器周期组成。 （T）3. 与微程序控制器相比，组合逻辑控制器的速度较快。 （ T）4. 微程序控制器将微操作控制信号按一定规则进行编码， 形成一条机器指令。（ F） 形成的是微指令。5. 一条机器指令是由微程序来实现的，而机器指

17、令的总和可实现整个指令系统。 （T）三、填空题1. 保存当前正在执行指令的寄存器是 IR ；保存下一条执行指令地址的寄存器 是 PC 。2. 微指令格式包含 微操作字段和顺序操作字段。3. 相对于硬布线控制器，微程序控制器的优点在于规整，灵活，可维护性 。4. 在流水计算机中采用多体交叉存储器，其目的是提高速度，增大容量 。5. 指令流水线的处理包括 取指，译码，取操作数，执行，写回 等过程第六章本章小结总线是系统多个功能部件间进行数据传送的公共通道。 总线有物理特性、功能特性、电气特性、机械特性，必须标准化。 微机系统标准总线从 ISA 总线（16 位，带宽 8MB/s ）发展到 EISA

18、总线（32 位，带宽 33.3MB/s）和 VESA 总线（32 位，带宽 132MB/s），又进一步发 展到 PCI 总线（64 位，带宽 264MB/s）。 衡量总线性能的重要指标是总线带宽，是本身所能达到的最高传输速率。 总线内部结构包含：信息传送总线（由地址线、数据线、控制线组成） ； 仲裁总线；中断和同步总线； 公用线（电源、地线、时钟、复位等信号线）。 计算机系统信息传输方式可采用：并行传送；串行传送；复用传送。 各种外围设备须通过 I/O 接口与总线相连。I/O 接口是 CPU、主存、外设间通过总线进行连接的逻辑部件。 为解决多个主设备同时竞争总线控制权的问题，必须有总线仲裁部件

19、。 总线标准大都支持：读 /写操作；块传送操作；写后读、读修改写操作； 广播、广集操作。PCI 总线是一个高带宽且与处理器无关的标准总线，又是重要的层次总 线。在微机系统中得到广泛应用。InfiniBand 标准为高端服务器市场最新 I/O 规范，是一种基于开关的体系 结构，能替代当前服务器中的 PCI 总线，数据传输率高达 30GB/s。适合 于高成本的较大规模计算机系统。课堂练习题解析一、选择题1. 从信息流的传送效率和吞吐量来看，工作效率最低的是（ A ）系统。A. 单总线B. 双总线C. 三总线D. 多总线2. 系统总线中控制线的功能是（ D）。A. 提供数据信息B. 提供时序信号C.

20、 提供主存、 I/O 接口设备的响应信号D. 提供主存、 I/O 接口设备的控制信号和响应信号3. 在集中式总线仲裁中， （ C）方式响应时间最快。A. 链式查询B. 计数器定时查询C. 独立请求D. 电路故障4. 同步通信比异步通信具有较高的传输率，是因为同步通信（ C ）。A. 不需要应答信号B. 总线长度较短C. 用一个公共时钟信号进行同步D. 各部件存取时间比较接近5. PCI 总线是一个高带宽且与处理器无关的标准总线。下面描述中不正确的是 （B）。A. 采用同步定时协议B. 采用分布式仲裁策略C. 具有自动配置能力D. 适合于低成本的小系统二、判断题1. 系统总线是 CPU 内部各单

21、元之间传输信息的总线。 （F）2. 系统总线中，地址线的作用是选择主存单元和 I/O 接口的地址。 （T）3. 总线的带宽是总线本身所能达到的最高传输率。 （T）4. 同步定时传输的特点是各部件的存取时间比较接近。 （ T）5. 为解决多个主设备同时竞争总线控制权，必须采用总线仲裁。 （T）6. PCI总线是一个与处理器无关的高速外围总线。 （T）三、填空题1. 计算机系统中，多个系统部件之间信息传送公共通路称为总线 ；传送的信息包括 3 类 信息。2. 总线标准中规定了总线的 物理特性，功能特性，电气特性，机械特性 特性。3. 衡量总线性能的重要指标是 带宽 ，它定义为总线本身所能达到的 最

22、高传输 速率 ，单位是 MB/S 。4. 微机标准总线从带宽 132MB/S的32位 VESA 总线发展到 64位的 PCI 总线。第七章本章小结外围设备是重要的人机交互设备，包括输入、输出、外存、数据通信、过 程控制五大类。每种设备都有设备控制器，通过 I/O 接口和主机相连并受主机控制。 磁表面存储器（磁盘、磁带）存储容量大， 位价格低，记录信息永久保存， 但存取速度较慢，通常在计算机系统中作为辅助大容量存储器使用。 温彻斯特硬磁盘是可移动磁头、 固定盘片的磁盘机， 组装成一个不可拆卸 的机电一体化整体，防尘性能好，可靠性高，得到广泛应用，成为最有代 表性的硬磁盘存储器。磁盘存储器主要技术

23、指标：存储密度、存储容量、平均存取时间、数据传 输速率。磁盘阵列 RAID 是多台磁盘存储器组成的大容量外存系统， 实现数据并行 存储、交叉存储，单独存储，是一种先进的硬磁盘体系结构。 光盘是多媒体计算机不可缺少的设备。显示适配器作为 CRT 与 CPU 的接口，由显示存储器、 显示控制器、 ROMBIOS 三部分组成。先进的显示控制器具有图形加速能力。常用的计算机输入设备有图形输入设备（键盘、鼠标） 、图像输入设备、 语音输入设备。常用的打印设备有激光打印机、 彩色喷墨打印机等， 都属于硬拷贝输出设 备。课堂练习题解析一、选择题1. 计算机的外围设备是指（ D）。A. 输入 /输出设备B.

24、外存储器C. 远程通信设备D. 除 CPU 和内存以外的其它设备2. 计算机系统中，外设利用（ B）通过 I/O 接口与主机相连。A.适配器B.设备控制器C.计数器D.寄存器3. 下面陈述中，不属于外围设备三个基本组成部分的是（ D）。A. 存储介质B. 驱动装置C. 控制电路D. 时序电路4. 磁头对磁盘进行信息读写时，最基本的信息单位是（ C）。A. 记录面B. 磁道C. 扇区D. 字节5. 计算机主机与磁盘设备之间的接口称为（ B）。c,d 不是接口A. 磁盘驱动器B. 磁盘控制器C. 磁盘数据缓冲器D. 磁盘读写电路6. 图像显示的最小单位是（ C）。A. 字符B. 点阵C. 像素D.

25、 分辨率7. 主机与打印机之间的数据传送是通过（ D）方式来实现的。A. 同步B. 异步C. 串行D. 并行二、判断题1. 外部设备中的系统程序提供对外设的管理和对用户程序的支持（T）。2. 硬盘的数据传输率是指单位时间向主机传送的数据字长（是字节数）。 （F）3. 主机要与显示器连接时，需要显示适配器作为接口 （T）。第八章本章小结I/O 接口位于系统和外设间， 完成数据传送和控制； 其功能包括数据缓冲、 格式转换、控制和检测、设备选择和寻址。I/O 端口编址方式分为统一编址和独立编址。CPU对外设管理有程序查询方式、 程序中断方式、 DMA 方式、通道方式。 程序查询是 CPU管理 I/O

26、 设备最简单方式， CPU定期执行设备服务程序， 主动了解设备工作状态。程序中断是计算机广泛使用的数据交换方式。 CPU 响应中断请求后，暂 停主程序，自动转到该设备中断服务程序，结束时返回主程序。 中断处理过程可嵌套，优先级高的设备可中断优先级低的中断服务程序。 中断系统包括中断机构、中断控制器、中断服务程序等。 中断响应的条件是外设有中断请求、 CPU 允许中断、当前一条指令执行 完毕。DMA 方式是在存储器与外设间开辟一条高速数据通道，使外设与内存之 间直接交换数据。通道是一个特殊功能的处理器。 采用自己的指令和程序专门负责数据输入 输出的传输控制。SCSI 是系统级接口，是处于主适配器

27、和智能设备控制器之间的并行 I/O 接口。IEEE 1394是串行 I/O 标准接口。具有更高的数据传输速率和数据传送的 实时性，具有更小的体积和连接的方便性。课堂练习题解析一、单项选择题1. 以下哪项不是 I/O 接口的功能（ B ）。A. 数据缓冲B. 地址锁存C. 格式转换D. 控制和检测2. 以下数据传递方式中， CPU 利用率最高的是（ D）方式。A. 程序查询B. 程序中断C. DMA 控制D. 通道传送3. 以下哪项是产生程序中断请求的基本条件（ D）。A. 机器内部发生故障B. 一次 I/O 操作结束C. 一次 DMA 操作结束D. 一条指令执行完毕4. 如果有多个中断同时发生

28、， 系统将根据中断优先级响应并处理级别最高的中断 请求，若要调整中断事件的处理次序，可以利用（ C）。A. 中断向量B. 中断嵌套C. 中断屏蔽D. 中断响应B. 传送数据的起始地址5. 中断向量可提供（ C）。A. 被选中设备的地址C. 中断服务程序入口地址 D. 主程序的断点地址6. 为便于实现多级中断，保存现场信息最有效的办法是采用（ B）。A. 通用寄存器B. 堆栈C. 内存储器D. 外存储器7. DMA 方式用来实现以下功能（ D）。A. CPU 和内存之间的数据传送B. 外围设备和外围设备之间的数据传送C. CPU和外围设备之间的数据传送D. 内存和外围设备之间的数据传送8. DM

29、A 控制器中不包含以下哪个部件（ A）。A. 设备地址寄存器B. 数据缓冲寄存器C. 内存地址计数器D. 字计数器9. 将 IEEE1394与 SCSI接口进行比较，下面陈述中不正确的是（ D）。A. 前者数据传输率高B. 前者数据传送的实时性好C. 前者使用 6 芯电缆，体积小D. 前者不具有热插拔能力二、填空题1. 计算机输入输出系统中， I/O 端口的编址方式通常有 统一 和 独立 。2. I/O 数据传送控制方式中，主要由硬件电路实现的是 DMA 和 通道 。3. 在 的条件下， CPU 可以响应外设提出的中断。4. DMA 技术的出现使得 外设可通过 DMA 控制器 直接访问 内存5

30、. CPU 在处理中断过程中有新的中断请求出现，若暂停现行中断服务程序，转 去处理新的请求， 称为 中断嵌套 ；如有多个中断同时发生， 系统将根据 优先 级 进行响应并处理。6. 计算机系统中一般存在多种类型的通道，按照通道组织结构，可分为 选择型 和多路型三、判断题1. 在 I/O 接口信号中，状态信号是 CPU 向外设传递的信号。（F）2. 程序查询方式中，其主机与外设的数据交换采用的是串行工作模式。（ T）3. 计算机在执行当前程序的过程中不可以响应外设的中断。 （ F）4. 在系统要求批量、高速的数据传送时应采用 DMA 方式。 （T）5. 通道可实现 CPU 内部数据处理与外设的并行工作。 （T）6. SCSI是位于计算机主机和外设之间的串行 I/O 接口。 （F）并行第十章本章小结 64 位安腾体系结构通过提高指令执行并行性， 增强了系统整体计算性能。 安腾体系结构核心是显式并行指令计算 （EPIC）技术。 EPIC 编译器能把在 编译过程中发现的并行性显式传递给处理机。 与传统基于超标量流水技术的处理机相比， 处理机充分利用