2017秋华师计算机组成原理答案---副本

1、2013秋华师网院计算机组成原理作业答案第1题（3）分存储器的刷新操作有集中式刷新和分散式刷新两种方式，后者把每一行的刷新插入到正常的读/写周期之中，如下图所示，现有一 256Kx 8位白D DRAM芯片，其存储体结构中，每行256X 8个存储元，如单元刷新间隔不超过 8ms,其平均行刷新时间t= s。 （取最接近计算值的 0.5 s的整数倍）1024 行，8000us/1024=7.8us 取 7.5us第2题（3）分DM标用三种传送方式：即： 方式、周 期挪用方式和 方式。停止CPU访问内存，DMA 与CPU交替访内第3题（3）分某指令格式结构如下所示，操作码 OP可指定条指令。15107

2、430OP I |国标寄存器源寄存器I64第 4 题 (3) 分 按 照 冯 . 诺 伊 曼 的 思 想 ， 将 解 决 问 题 的 指 令 序 列 存 放 到 存 储 器 中 ， 这 叫。存储程序第 5 题 (3) 分总线是构成计算机系统的互联机构，是多个之间进行 的公共通路。系统功能部件,数据传送第 6 题 (3) 分计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由 、 、操作系统级、汇编语言级和高级语言级组成微程序级 ,一般机器级第 7 题 (3) 分在相对寻址方式中，操作数的有效地址等于 的内容加上指令中的形式地址D 。程序计数器PC第 8 题 (3) 分通常存储器利用三组信号

3、线与外部打交道，这三组信号线分别是、 数据线。地址线、控制线第 9 题 (3) 分用8位(含 符号位)补码表示整数，能表示的最大正整数和最小负整数分别 是和。127,-128第 10题 (3) 分若浮点数据格式中阶码的基数已确定， 且尾数采用规格化表示法， 则浮点数表示数的范围取决于浮点数 的位数，而精度则取决于 的位数。A,B第 11 题 (3) 分cache地址映射方式，方式命中率最高但比较电路很复杂，而方式比较电路与cache容量大小无关，适合于大容量cache。全相联映射,直接相联映射第 12题 (3) 分某CPU微程序控制器控存容量为512X20位，需要分别根据 OP字段和ZF条件码

4、进行分支转移，则 P 字段和后继地址字段应分别为 和 位。2,9第 13题 (3) 分 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。停止CPU 访问内存第 14题 (3) 分在总线的三种集中式仲裁方式中，响应速度最快的是 ；对询问链的电路故障很敏感的是 。独立请求方式, 链式查询方式第 15题 (3) 分计算机的硬件包括：运算器、 、 、适配器、输入输出设备。控制器,存储器第 16题

5、(3) 分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1800/(1800+100)=0.95250/50=51/(5+(1-5)*0.95)=83.3%效率为 83.3%第 17题 (3) 分数的真值变成机器码时有四种表示方法，分别是补码，源码，反码，移码第 18题 (3) 分若 x=01001011 ， y=10001011, 则逻辑加运算x+y= 。解：若 x=01001011, y=10001011，则 x+y=11000000第 19题 (3) 分

6、 为了使 CPU 能受理新的中断源发出中断请求，中断服务子程序在返回前一定要执行指令。在中断接口电路中，控制是否允许设备发出中断请求的触发器是。开中断， EI第 20 题 (3) 分 磁盘的最小寻址单位是。扇区第 21 题 (4) 分已知二进制数 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

7、y 浮=11101 ，00.0101011 卜y 浮=00011, 11.1010101 对阶 E/卜=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) +11.101010111.1000010(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- 100X ( -0.11

8、11011)第 22 题 (4) 分 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=+1.1000>1第23题(4)分 设存储器容量为64M字，字长128位，模块数m=8,采用交叉方式进 行组织。存储周期 T= 160ns,数据总线宽度为128位，总线传送周期

9、b40ns。假设连续读 取 8 个字。(1)交叉存储器的带宽是多少？(2)如果其它条件不变，总线传送周期提速到>10ns,则交叉存储器的带宽是多少？解：(1)信息总量：q=128位X 8=1024位交叉存储器读出 n=8 个字的时间是：t1=T+ (n-1)maxT/m, t =160+7 X40= 4.4 x 10(s)交叉存储器带宽是：W1=q/t1=1024 + ( 4.4 X 10) =232.7 X10 (位/S)(2) 交叉存储器读出 8 个字的时间变为是：t2=T+ (n- 1) maxT/m, t =160+7 X20= 3X10(s)交叉存储器带宽是：W1=q/t1=1

10、024 + ( 3X 10)=341.3 X 10 (位/S )第24题(4)分 有一个具有22位地址和16位字长的存储器，由512Kx4位DRAM芯片 构成。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？1)2A22*16/8=8M 字节2)(2A22/512K)*(16/4)=8*4=32片32=2A5 所以需要 5 位地址作芯片选择第 25 题 (4) 分 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

11、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=22400/1024MB=21.875 MB非格式化容量 W面磁道数*记录面*无*内直径*记录位密度/8 (单位为字节) =400*4*3.14*200*300 约 =829.9MB第 26 题 (4) 分 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

12、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.第 27 题 (4) 分 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是：存储程序和程序控制。存储程序：将解题的程序(指令序列)存放到存储器中；程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。第 28 题 (4) 分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

13、简述各级存储器承担的职能。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CP阴勺运算速度相匹配；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。第 29 题 (4) 分 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

14、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