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文档简介

第1章计算机系统概论1、冯.诺依曼体系构造计算机包括几部分:答:运算器、控制器、存放器、输入设备及输出设备。2、何谓计算机体系构造?计算机组成?计算机实现?答:计算机体系构造指程序员(主要是指汇编、操作系统程序员)所看到机器属性,即机器概念性构造和功能体现。计算机组成是计算机体系构造逻辑实现。计算机实现是计算机组成物理实现。第1页第1章计算机系统概论3、计算机主要性能指标是速度。衡量速度参数有主频、CPI、MIPS、MFLOPS。请解释这些参数含义。答:主时钟频率(f)叫CPU主频。主频倒数称为:CPU时钟周期(T),即T=1/f。CPI:表达每条指令周期数,即执行一条指令所需平均时钟周期数。MIPS:表达每秒钟执行百万条指令数。(定点机速度指标)MFLOPS:表达每秒百万次浮点操作次数。第2页第2章运算办法和运算器1、8位补码定点整数范围是:-128+127

2、写出8位补码(F9)16所对应定点整数十进制真值:(F9)16=(11111001)2真值为:-(0000111)2=-(7)10

第3页3、将十进制数-35.875转化为IEEE754标准32位单精度浮点数。答:-35.875=-100011.111=-1.00011111

2+101

S=1E=101+01111111=10000100M=00011111000000000000000浮点数为:11000010000011111000000000000000第4页4、英文字母编码是什么?占几个字节?答:ASCII码,用1个字节存放。

5、国标码用于表达什么?如何表达与存放?答:用于表达汉字。用4位16进制数字表达,2个字节存放。第5页第3章多层次存放器1、存放器主要功能是什么?答:存放程序和数据。2、计算机字长16位,其存放容量为32MB,若按双字编址,它寻址范围是多少?答:(32M8位)/32位=8M3、某SRAM芯片,其存放容量为64K×16位,该芯片地址线和数据线数目各为多少?答:地址线:16位。数据线:16位。第6页4、按照小端及大端寄存规则,写出数据12345678H在连续4个内存单元(00050H

00053H)中寄存成果。

答:小端规则大端规则78563412000500005100052000531234567800050000510005200053第7页5、存放器分级目标是什么?Cache-主存存放层次用来处理什么问题?主存-辅存存放层次用来处理什么问题?答:Cache-主存存放层次用来处理主存速度低问题,弥补CPU与主存在速度上差异,在主存和Cache之间增加辅助硬件使主存和Cache组成一种整体,从CPU角度看,CPU访问Cache存放系统时,速度接近Cache速度,而容量是主存容量,价格/容量比接近主存。Cache存放系统对系统程序员和应用程序员都是透明,由于CPU对Cache和主存层次调度所有由硬件实现。主存-辅存存放层次用来处理主存容量小问题,在主存和辅存之间增加辅助硬件和辅助软件,使主存和辅存组成一种整体,扩大程序可访问存放空间,通过把磁盘空间当作主存空间供程序使用,建立起一种虚拟存放器。第8页6、存放器扩展技术主要处理什么?什么是位扩展,什么是字扩展?

答:处理芯片容量与系统容量匹配问题。当芯片数据线位数少于系统数据位数时,需要位扩展;单芯片地址位数少于系统地址位数时。需要字扩展。7、提升访存速度可采取哪些措施?答:(1)采取高速器件,例如SDRAM、DDRSDRAM、DDR2SDRAM、DDR3SDRAM。(2)增加高速缓冲存放器cache。(3)并行存放构造等。第9页8、主存与Cache地址映射有几个方式?都是什么方式?哪种方式比较实用?答:三种映射方式:全相联映射、直接映射、组相联映射。其中组相联映射融合了前两种映射长处,最实用。9、主存和辅存在存放程序方面有什么区分?CPU访问这两种存放器方式是否相同?答:主存存放正在或将要执行程序。执行过程序也也许寄存在主存中。主存只能临时保存程序,断电即消失。辅存寄存暂不执行或不准备执行程序;能够长期保存。CPU能够直接访问主存,无需任何软件驱动。但不能直接访问辅存,需要操作系统将辅存内容调入主存方可访问。第10页10、存放器有24位地址,16位字长。现有芯片

512K8位,需要如何扩展?扩展几片芯片?用几位

地址进行片选?

答:需要进行字、位扩展;

扩展芯片数为=(16M16位)/(0.5M8位)=322=64片

用5位地址(A23—A19)进行片选,使用5—32译码器。

第11页11.一台计算机按字节寻址,其内存为1M。数据块大小是16个字节,Cache大小是64K字节。采取两路组相联映射,给内存地址为F0010H和CABBEH两个地址对应标识、组号和字号。解:主存1M,地址总线是20位。每个数据块16个字节=24B,字号=4位

Cache组数=216/(2

24)=211

组号=11位

标识=20-11-4=5位主存地址格式如下:标识5位组号11位字号4位第12页

F0010=11110000000000010000

字号=0000

组号=00000000001

标识=11110

CABBE=11001010101110111110

字号=1110

组号=01010111011

标识=11001

第13页第4章指令系统1、什么是指令系统?为何说指令系统是计算机中软件和硬件分界接口?答:一台计算机中所有机器指令集合,称为这台计算机指令系统。它就是这台机器机器语言。在它之下是硬件实现电路,之上是多种软件程序实现。因此说指令系统是计算机中软件和硬件分界接口。第14页2、指令格式分为几个字段,各字段表达什么内容?答:指令格式分为操作码和操作数两个字段。操作码OP表达该指令应进行什么性质操作。不一样指令用操作码字段不一样编码来表达,每一种编码代表一种指令。若操作码字段有n位,则可表达2n条指令—有2n种不一样基本操作。操作数表达指令所要处理数据。常以数据所在单元地址形式给出。也称“地址码A”。操作数起源一般为一种立即数(在指令代码中直接给出)、寄存器中内容、存放单元内容或I/O端口内容。第15页3、操作数为何又被称为地址码?指令中常用操作数个数是多少?答:操作数常以数据所在单元地址形式给出。因此又称为地址码A。指令中常用操作数个数为3、2、1、0.对应指令称为三地址指令、二地址指令、单地址指令和零地址指令。第16页4、指令系统中采取不一样寻址方式主要目标是什么?答:缩短指令字长,扩大寻址空间,提升编程灵活性。5、哪种寻址方式获取操作数速度最快?答:立即寻址。6、单地址指令中为了完成两个数算术运算,除地址码指明一种操作数以外,另一种数常需采取何种寻址方式?答:隐含寻址。7、说明指令寻址。答:次序寻址、跳跃寻址(相对寻址)。第17页8、指出四种不一样寻址方式;说明每种寻址方式操作数位置及寻址过程。答:(1)立即寻址:操作数在指令中。取出指令立即得到操作数。(2)寄存器寻址:操作数在寄存器中,指令中给出寄存器地址,用此地址访问寄存器得到操作数。(3)直接寻址:操作数在存放器中,指令中给出存放器地址,用此地址访问存放器得到操作数。(4)寄存器间接寻址:操作数在存放器中,指令中给出寄存器地址为形式地址,用此地址访问寄存器得到操作数实际地址,再用该地址访问存放器得到操作数。第18页9、指令格式如下所示,其中OP为操作码,试分析指令格式特点。1597430OP—源寄存器目标寄存器解:指令格式特点为(1)单字长(16位)二地址指令;(2)操作码字段OP能够指定27=128条指令;(3)源寄存器和目标寄存器都是通用寄存器(可分别指定16个寄存器),是RR(寄存器-寄存器)型指令,两个操作数均在寄存器中;(4)操作数寻址方式是寄存器寻址。第19页10.指令构造如下:分析该指令格式及寻址方式答:双字长指令,OP=6,最多可定义64条不一样指令;指令类型为RS型,源操作数采取寄存器寻址,目标操作数采取变址寻址(操作数在内存,有效地址为变址寄存器内容加上偏移量)。15107430OP源寄存器变址寄存器偏移量(16位)第20页11、基本指令类型有哪些?答:数据传送类、运算(算数、逻辑、移位运算)类及控制转移类指令。12、执行子程序调用指令时,如何保护断点信息?答:断点信息即PC值,保存到堆栈中。第21页13、比较转移指令和子程序调用指令在功能上异同点。答:转移指令和子程序调用指令都属于控制转移类指令;转移指令

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