电大《计算机组成形成性考核册》形考作业及答案

PAGE计算机组成原理A形考作业一（参考答案）一、选择题：1．机器数_____中，零的表示形式是唯一的。A．原码B．补码C．移码D．反码答案：B，C2．某计算机字长16位，采用补码定点小数表示，符号位为1位，数值位为15位，则可表示的最大正小数为_____，最小负小数为_____。A．B．C．D．答案：C3．加法器采用并行进位的目的是_____。A．提高加法器的速度B．快速传递进位信号C．优化加法器结构D．增强加法器功能答案：B4．组成一个运算器需要多个部件，但下面所列_____不是组成运算器的部件。A．状态寄存器B．数据总线C．ALUD．地址寄存器答案：D二、判断题：判断下列说法是否正确，并说明理由。1．ASCII编码是一种汉字字符编码；×答：ASCII编码是西文字符集，共能表示128个字符。2．一般采用补码运算的二进制减法器，来实现定点二进制数加减法的运算；×答：补码表示适合于进行加减法运算，对符号位与数值位同等处理，只要结果不超出机器所能表示的范围，将直接得到正确的运算结果，并且可以用实现加法运算的电路完成减法运算。3．在浮点数表示法中，阶码的位数越多，能表达的数值精度越高；×答：在浮点数表示法中，阶码的位数越多，能表达的数值越大；尾数的位数越多，能表达的数值精度越高。4．只有定点数运算才可能溢出，浮点数运算不会产生溢出。×答：不仅定点数运算可能溢出，浮点数运算也会产生溢出。三、简答题：1．简述奇偶校验码和海明校验码的实现原理。答：奇偶校验码是一种最简单的数据校验码，可以检测出一位错误（或奇数个位错误），但不能确定出错的位置，也不能检测出偶数个位出错。通常是在有效的数据位之外再增加一个二进制位，称为校验位，通过异或门线路判断数据位中取值为1的位数是奇数和偶数，来决定校验位的值为1或0，使新得到的码字中取值为1的位数凑成为奇数或偶数，这项操作被称为编码过程，凑成奇数的方案称为奇校验，凑成偶数的方案称为偶校验。海明校验码原理：海明码是对多个数据位使用多个校验位的一种检错纠错编码方案。是在k个数据位之外加上r个校验位，从而形成一个k+r位的新的码字，使新的码字的码距比较均匀地拉大。把数据的每一个二进制位分配在几个不同的偶校验位的组合中，当某一位出现错误，就会引起相关的几个校验位的值发生变化，这不但可以发现错误，还可以指出哪一位出错，并能恢复该出错位的正确值。2．简述教材中给出的MIPS计算机的运算器部件的功能和组成。答：MIPS计算机是上个世纪八十年代中期推出的典型RISC结构、非常成功的系统，国内外许多教材都把MIPS的指令系统和实现技术选为教学内容。下图是MIPS计算机的运算器部件的内部组成。由图可见，它主要包括两个重要部分，一个是由128个寄存器组成的寄存器堆，另一个是执行数据运算的ALU。这个运算器被用于多周期CPU系统（对不同类型的指令选用不同的周期数）时，ALU既用于计算数据，又用于计算数据和指令在存储器中的地址，故还需要向ALU提供计算指令地址的相关信息。寄存器堆REGs由4组各32个寄存器组成，有3个控制端口(5位)提供寄存器编号，其中的2个(rs、rt)用于读，读出的数据将保存到寄存器A和B。1个(rd)用于写，写入的数据由DI引脚提供，可以是寄存器C或从内存读出的内容，寄存器B的内容可以写到内存。算逻运算单元ALU能完成加、减、与、或、异或等运算，用ALU-func信号选择，一路运算数据包括寄存器A和程序计数器PC2个来源，用A-sel选择，另一路包括寄存器B、常数4、两个立即数Immed-1和Immed-2（两个立即数来自指令寄存器IR并经过扩展得到）4个来源，用B-sel选择，产生运算结果R(送到PC)或保存到结果寄存器C，还产生结果为0的标志位信息Z。ALU完成数据运算，数据、指令在内存中的地址计算这三种操作。3．浮点运算器由哪几部分组成？答：浮点运算器总是由处理价码和处理尾数的这样两部分逻辑线路组成。例如：以Intel80827浮点协处理器为例，80827内部有处理浮点数指数部分的部件和处理尾数部分的部件，还有加速移位操作的移位寄存器线路以及寄存器堆栈等组成。4．假定X=0.0110011*211，Y=0.1101101*2-10（此处的数均为二进制），在不使用隐藏位的情况下，回答下列问题：（1）浮点数阶码用4位移码、尾数用8位原码表示（含符号位），写出该浮点数能表示的绝对值最大、最小的（正数和负数）数值；（2）写出X、Y的浮点数表示。（3）计算X+Y（1）答：阶码用4位移码表示、尾数用8位原码表示：绝对值最大：111101111111阶码尾数符号位尾数111111111111绝对值最小：100001000000100011000000（2）答：写出X、Y的浮点数表示。[X]浮＝101100110011[Y]浮＝011001101101（3）答：计算X+YA：求阶差：|△E|=|1011-0110|=0101B：对阶：Y变为10110000001101101C：尾数相加：00011001100000+00000001101101=00011011001101D：规格化：左规：尾数为011011001101，阶码为1010F：舍入处理：采用0舍1入法处理，则有001101100+1=001101101E：不溢出所以，X+Y最终浮点数格式的结果：101001101101，即0.1101101*210四、计算题：1．将十六进制数据14.4CH表示成二进制数，然后表示成八进制数和十进制数。解：14.4CH=(10100.01001100)2=(24.23)8=(20.296875)102．对下列十进制数表示成8位（含一位符号位）二进制数原码和补码编码。（1）17；（2）-17；解：（1）x=17=(10001)2；则[X]原＝00010001，[X]补＝00010001（2）x=-17=(-10001)2；则[X]原＝10010001，[X]补＝111011113．已知下列各[x]原，分别求它们的[x]反和[x]补。（1）[X]原＝0.10100；（2）[x]原＝1.00111；（3）[x]原＝010100；（4）[x]原＝110100；解：（1）已知[X]原＝0.10100；则[X]反＝010100，[X]补＝010100（2）已知[X]原＝1.00111；则[X]反＝111000，[X]补＝111001（3）已知[X]原＝010100；则[X]反＝010100，[X]补＝010100（4）已知[X]原＝110100；则[X]反＝101011，[X]补＝1011004．写出X＝10111101，Y＝－00101011的双符号位原码、反码、补码表示，并用双符号补码计算两个数的差。解：[X]原＝0010111101,[X]反＝0010111101,[X]补＝0010111101[Y]原＝1100101011,[Y]反＝1111010100,[Y]补＝1111010101[X–Y]补＝[X]补+[-Y]补＝0010111101+0000101011＝0011101000注意：补码、移码表示中零是唯一的。

计算机组成原理A形成性考核作业二(参考答案)一、选择题：1．计算机硬件能直接识别和运行的只能是_______程序。A．机器语言B．汇编语言C．高级语言D．VHDL答：A2．指令中用到的数据可以来自_______（可多选）。A．通用寄存器B．微程序存储器C．输入输出接口D．指令寄存器E.内存单元F.磁盘答：A、C、E3．汇编语言要经过_______的翻译才能在计算机中执行。A．编译程序B．数据库管理程序C．汇编程序D．文字处理程序答：C4．在设计指令操作码时要做到_______（可多选）。A．能区别一套指令系统中的所有指令B．能表明操作数的地址C．长度随意确定D．长度适当规范统一答：A、B、D5．控制器的功能是_______。A．向计算机各部件提供控制信号B．执行语言翻译C．支持汇编程序D．完成数据运算答：A6．从资源利用率和性能价格比考虑，指令流水线方案_______，多指令周期方案_______，单指令周期方案_______。A．最好B．次之C．最不可取D．都差不多答：A、B、C二、判断题：判断下列说法是否正确，并说明理由。1．变址寻址需要在指令中提供一个寄存器编号和一个数值。√答:对的。变址寻址就是将寄存器（该寄存器一般称作基址寄存器）的内容与指令中给出的地址偏移量相加，从而得到一个操作数的有效地址。变址寻址方式常用于访问某基地址附近的地址单元。2．计算机的指令越多，功能越强越好。×答:错的。并不一定，CISC比RISC指令更多，功能更强大，但并不比RISC好3．程序计数器PC主要用于解决指令的执行次序。√4．微程序控制器的运行速度一般要比硬连线控制器更快。×答:错的。正好相反.三、简答题：1．一条指令通常由哪两个部分组成？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：一条指令通常由操作码和操作数两个部分组成。指令的操作码一般有定长的操作码、变长的操作码两种组织方式。定长操作码的组织方式应用在当前多数的计算机中；变长的操作码组织方式一般用在小型及以上的计算机当中。定长操作码的组织方式对于简化计算机硬件设计，提高指令译码和识别速度有利。变长的操作码组织方式可以在比较短的指令字中，既能表示出比较多的指令条数，又能尽量满足给出相应的操作数地址的要求。2．如何在指令中表示操作数的地址？通常使用哪些基本寻址方式？答：是通过寻址方式来表示操作数的地址。通常使用的基本寻址方式有：立即数寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址、间接寻址、堆栈寻址等。3．为读写输入/输出设备，通常有哪几种常用的寻址方式用以指定被读写设备？答：为了便于CPU对外部设备的快速识别和选择，即为读写输入/输出设备，必须对接口中所有可访问的寄存器（I/O端口）进行编址。通常有两种常用的编址方式用以指定被读写设备，一是I/O端口与主存储器统一的编制方式，另一种是I/O端口与主存储器彼此独立的编制方式。4．简述计算机中控制器的功能和基本组成，微程序的控制器和硬连线的控制器在组成和运行原理方面有何相同和不同之处？答：控制器主要由下面4个部分组成：（1）程序计数器（PC），是用于提供指令在内存中的地址的部件，服务于读取指令，能执行内容增量和接收新的指令地址，用于给出下一条将要执行的指令的地址。（2）指令寄存器（IR），是用于接收并保存从内存储器读出来的指令内容的部件，在执行本条指令的整个过程中，为系统运行提供指令本身的主要信息。（3）指令执行的步骤标记线路，用于标记出每条指令的各个执行步骤的相对次序关系，保证每一条指令按设定的步骤序列依次执行。（4）全部控制信号的产生部件，它依据指令操作码、指令的执行步骤（时刻），也许还有些另外的条件信号，来形成或提供出当前执行步骤计算机各个部件要用到的控制信号。计算机整机各硬件系统，正是在这些信号控制下协同运行，执行指令，产生预期的执行结果。由于上述后两个部分的具体组成与运行原理不同，控制器被分为硬连线控制器（又称为组合逻辑的控制器）和微程序控制器两大类。微程序的控制器和组合逻辑的控制器是计算机中两种不同类型的控制器。共同点：①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；②组成部分都有程序计数器PC，指令寄存器IR；③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。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，应提供的控制信号从控制存储器中读出，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件。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。微程序的控制器的优点是设计与实现简单些，易用于实现系列计算机产品的控制器，理论上可实现动态微程序设计，缺点是运行速度要慢一些。组合逻辑控制器的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EDA工具的成熟，该缺点已得到很大缓解。5．控制器的设计和该计算机的指令系统是什么关系？答：控制器的的基本功能，是依据当前正在执行的指令，和它所处的执行步骤，形成并提供在这一时刻整机各部件要用到的控制信号。所以，控制器的设计和该计算机的指令系统是一一对应的关系，也就是控制器的设计应依据指令的要求来进行，特别是要分析每条指令的执行步骤，产生每个步骤所需要的控制信号。6．指令采用顺序方式、流水线方式执行的主要差别是什么？各有什么优点和缺点？顺序方式是，在一条指令完全执行结束后，再开始执行下一条指令。优点是控制器设计简单，容易实现，；缺点是速度比较慢。在计算机中，完成一条指令实际上可分为几个步骤，如取指令、译码、指令执行、存结果等步骤，指令流水线方式是提高计算机硬件性能的重要技术和有效措施，在成本增加不多的情况下很明显地提高了计算机的性能。实现的思路是把一条指令的处理过程分解为不同的几个步骤、使用不同的执行部件去完成，在时间上又允许这几个部件可以并行运行，例如当某一条指令在进行译码阶段时、下一条指令即可进入取指令阶段，这样可以大大提高指令的执行的速度，缺点是控制器设计复杂，比较不容易实现，；突出的优点是速度明显提高。

计算机组成原理A形成性考核作业三参考答案一、选择题：1．下列部件（设备）中，存取速度最快的是______。答：BA．光盘存储器B．CPU的寄存器C．软盘存储器D．硬盘存储器2．某SRAM芯片，其容量为1K×8位，加上电源端和接地端，该芯片引出线的最少数目应为______。答：DA．23B．25C．50D．203．在主存和CPU之间增加Cache的目的是______。A．扩大主存的容量B．增加CPU中通用寄存器的数量C．解决CPU和主存之间的速度匹配D．代替CPU中的寄存器工作答：C4．在独立编址方式下，存储单元和I/O设备是靠______来区分的。A．不同的地址和指令代码B．不同的数据和指令代码C．不同的数据和地址D．不同的地址答：A5．随着CPU速度的不断提升，程序查询方式很少被采用的原因是______。A．硬件结构复杂B．硬件结构简单C．CPU与外设串行工作D．CPU与外设并行工作答：C6．在采用DMA方式的I/O系统中，其基本思想是在____之间建立直接的数据通路。A．CPU与外设B．主存与外设C．CPU与主存D．外设与外设答：B二、判断题：判断下列说法是否正确，并说明理由。1．CPU访问存储器的时间是由存储器的容量决定的，存储器容量越大，访问存储器所需的时间越长。×答:错的。它是由存储器的的带宽，字长和存储周期决定的2．引入虚拟存储系统的目的，是为了加快外存的存取速度。×答:错的。虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。在虚拟存储器系统中，作业无需全部装入，只要装入一部分就可运行。引入虚拟存储技术之后,可以:（1、提高内存利用率；（如：定义100*100大小的数组，可能只用到10*10个元素）（2、程序不再受现有物理内存空间的限制；编程变得更容易；（3、可以提高多道程序度，使更多的程序能够进入内存运行3．按主机与接口间的数据传送方式，输入/输出接口可分为串行接口和并行接口。√4．DMA控制器通过中断向CPU发DMA请求信号。√三、简答题：1．在三级存储体系中，主存、外存和高速缓存各有什么作用？各有什么特点？答：主存储器：简称为主存或内存，主存储器速度快，但容量较小。它用来存放计算机运行时正在执行的程序和数据，CPU可以直接对主存内的单元进行读写操作。辅助存储器：。简称为外存，位于系统主机的外部，辅助存储器速度慢、容量大。它通常它用来存放需要长期保留的或是暂时不用的程序和数据信息，但需要处理这些信息时，CPU要将它调入内存后，才能使用。高速缓冲存储器：高速缓冲存储器（Cache）是为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项技术。高速缓冲存储器，是一个相对于主存来说容量很小、速度特快、用静态存储器器件实现的存储器系统。它的作用在于缓解主存速度慢、跟不上CPU读写速度要求的矛盾。它的实现原理，是把CPU最近最可能用到的少量信息（数据或指令）从主存复制到Cache中，当CPU下次再用这些信息时，它就不必访问慢速的主存，而直接从快速的CACHE中得到，从而提高了得到这些信息的速度，使CPU有更高的运行效率。2．什么是随机存取方式？哪些存储器采用随机存取方式？答：RAM,即随机存储器，可以看作是由许多基本的存储单元组合起来构成的大规模集成电路。按工作原理的不同，随机存储器存取方式可分为：静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）两种类型。3．什么是虚拟存储器？它能解决什么问题？为什么？答：虚拟存储器属于主存－外存层次，由存储器管理硬件和操作系统中存储器管理软件支持，借助于硬磁盘等辅助存储器，并以透明方式提供给用户的计算机系统具有辅存的容量，接近主存的速度，单位容量的成本和辅存差不多的存储器。主要用来缓解内存不足的问题，当内存占用完时，计算机系统就会自动调用一部分硬盘空间来补充内存。4．什么是串行接口和并行接口？简述它们的数据传输方式和适用场合。答：串行接口只需要一对信号线来传输数据，主要用于传输速度不高、传输距离较长的场合。并行接口传输按字或字节处理数据，传输距离短、传输速率较高，实用于传输速度较高的设备，如打印机等。5．CPU在每次执行中断服务程序前后应做哪些工作？答：CPU在响应中断应满足下列条件：（中断条件）①CPU处于开中断状态；②CPU已经结束一条指令的执行；③新任务的优先级高于CPU正在处理的任务。CPU在每次执行中断服务程序前通常需要经过如下步骤：（中断处理）①关中断。②保存断点和被停下来的程序的现场信息。③判别中断源；，转中断服务程序的入口地址。④执行开中断指令，以便可以进入响应更高级别中断请求的运行状态。⑤若有更高级别中断请求来到，则可以进入新的中断响应过程，否则执行中断服务程序。CPU在每次执行中断服务程序后通常需要经过如下步骤：（中断返回）①执行完中断服务程序后，执行关中断，准备返回主程序。②恢复现场信息，恢复断点。③执行开中断。④开中断之后，若有更高级别中断请求来到，则可以进入新的中断响应过程，否则，返回断点进入主程序的执行过程。6．总线的信息传输有哪几种方式？具体说明几种方式的特点。答：总线的传输方式有：串行传送、并行传送、复用传送和数据包传送。串行传送方式：是n位字长的数据通过一条通信信号线一位一位地传送。并行传送方式：是字长n位的数据由n条信号线同时传送，数据传输速度快。复用传送方式：是将数据分时分组传送的方式，它由同步信号控制，在一组通信线上采用分时的办法，轮流地并行传送不同组的信号。数据包传送方式：是将被传送的信息组成一个固定的数据结构，通常包含数据、地址和时钟等信息，这样可减少通信中同步操作的时间。一辈子活得就是这一颗人心！但是善良，要有个度，因为总有人利用你的善良伤害你。人善，人欺，天不欺；人好，心好，有好报为人行善，你把善良给对了人，别人就会对你感恩；为人行善，你把善良给错了人，那么别人就会让你寒心。真心待人，你把心软给对了人，别人会感谢你情深意重；真心待人，你把心软给错了人，那就会让你痛心疾首。心软做人，你把宽容给对了人，别人会对你热忱款待；心软做人，你把宽容给错了人，别人就会让你窝心难受。人善，人欺，天不欺；人好，心好，有好报你做人谦让可以，但要看情况，如果遇到善解人意的人，那么就会各退一步；如果遇到得寸进尺的人，那么就会更近一步。你待人善良可以，但要看什么样的人，如果遇到有良心的人，他就会知恩图报；如果遇到没良心的人，他就会卸磨杀驴。人善，人欺，天不欺；人好，心好，有好报现实这么的残酷，别想拿什么装无辜。改变不了的事就别太在意，太在意只会让自己更伤心，留不住的人就试着学会放弃，强行留下，也是留下人，却留不住心，受了伤的心就尽力自愈，没有人会替你治疗，活在世上，除了生死，都是小事，别为难自己。04、淑女就是未进化的比卡丘。绅士就是披着羊毛的狼。想在朋友圈文雅地爆粗，这些句子最适合不过了05、世界上的脑残这么多，可是你却成了其中的佼佼者。06、谢你抢了我对象，让我知道他是人模狗样。07、生下来的人没有怕死的，怕死的都没生下来，所以谁都别装横！08、我的心就算是驴肝肺，也足以喂饱一条狗的胃了。想在朋友圈文雅地爆粗，这些句子最适合不过了09、勃起不是万能的，但不能勃起却是万万都不能的！10、过去一直喜欢她的胸怀宽广，其实那也无非是一片飞机场！11、长得真有创意，活得真有勇气！12、大哥，把你脸上的分辨率调低点好吗？想在朋友圈文雅地爆粗，这些句子最适合不过了13、谁骂我傻B我跟谁好，我就喜欢和2B交朋友。14、你若废我现在，我必废你将来。15、承诺，就像放屁，当时惊天动地，过后苍白无力。排在第一的是工作群，缓存1.1G这个群刚组建的时候，大家聊得很热乎。办公室里压抑的焦虑，都在这里得到了释放。可是自从有领导进群后，大家就开始有点忌惮，真正扯闲篇的越来越少。群里的内容，要么是组织活动时，大家言不由衷的狂欢；要么是领导发话的时候，大家无精打采的应付。其余时间，冷清僻静。群里真正占空间的都是同事们传的一些共享模板，集体活动照片和公司精神文件。虽然都是一些空而无用的东西，但在需要它们的时候，找起来很头疼。思考良久，觉得还是算了，有点危险，这个不能删。排在第二的是女朋友，缓存825M我是在一次聚会时要到她微信的。刚开始聊天的时候，我们都很谨慎，每一句话都是小心翼翼。由段子和查户口式的问答组成的聊天内容，记录了我们从开始到熟悉的全过程。从某一句话开始，我们聊得越来越投机，也悄然地走进了彼此的内心。一个深夜，我向她表白。过了许久，她答应了我。我现在还能想起那个激动得睡不着的夜晚。谈恋爱以来，我们几乎每天都有聊天。刚开始是从早聊到晚，彼此都充满了新鲜感。我们聊生活，聊工作，谈梦想，谈人生，忆童年，似乎总有聊不完的话题。后来我们住到了一起，每天都可以见面了，聊的内容精简到“回不回来吃饭”和“你死哪去了”.虽然我们现在聊天的话题越来越少，但是它像一本字典，记录着我们第一次聊天、第一次约会、第一次表白、第一次见父母、第一次吵架等的时间。哪一天她质问我某一个重要的日子，我还有这样一数据库来备查，不至于会死得太难看。显然，这个是救命法宝，千万不能删。再往后的都是好朋友，缓存200~300M不等有的是同学，有的是生活中认识的。我们无话不谈，都是借钱时说一声，马上支付宝就能弹出收款信息的朋友。平常相互喊一声，就可以出来吃肉喝酒。有话我们一般都在夜宵桌上讲，很少会在微信上腻歪。所以，这些都是百宝箱，最好也不删。排在第十的老妈，缓存82M我完全想不到老妈竟然给我发过这么多消息，明明我教会她玩微信还不到半年。平常我们基本都不用微信聊天，有事情都是打电话。现在想想，我们连电话都打得很少，一个月也就那么两次吧。可这82M的内容究竟是什么呢？它就像一个黑匣子，记着一段故事。而我就像一个失忆者，印象里没有半点头绪。我突然想起三个月前，老妈给我发过养生文章。一天三四条，内容都是《上班族千万不要吃它，太可怕了！》或者《绿豆才是治脊椎的灵丹妙药》之类。我觉得这些太幼稚太无聊了，当时果断给她的消息设置了防干扰，换来了几个月的清静。所以，如今让我去想老妈究竟发过什么，大脑里是一片空白。不用想，这82M无非都是一些朋友圈谣言。这个可以删！当我刚准备去点的时候，手机用完最后1%的电，关机了。充了电重新开机后，微信可以直接打开。反正没事干，我点开老妈的窗口，往上翻，从第一条消息看起。半年前，老妈给我发了第一条微信，只有两个字，叫的是我小名。那是在过年的时候，我教她玩微信，教她打字，她在窗口折腾了七八分钟，才打出我的名字。还是我帮她点的发送。第二条消息是在今年三月份。那时候我已经离开家，出来上班了。内容依然是我的小名。距离我教她发第一条消息已