1、第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論5. 馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？解：馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是：P8計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成；指令和數(shù)據(jù)以同同等地位存放于存儲(chǔ)器內(nèi)，并可以按地址訪問；指令和數(shù)據(jù)均用二進(jìn)制表示；指令由操作碼、地址碼兩大局部組成，操作碼用來表示操作的性質(zhì)，地址碼用來表示操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的位置；指令在存儲(chǔ)器中順序存放，通常自動(dòng)順序取出執(zhí)行；機(jī)器以運(yùn)算器為中心原始馮諾依曼機(jī)。7. 解釋以下概念：主機(jī)、CPU、主存、存儲(chǔ)單元、存儲(chǔ)元件、存儲(chǔ)基元、存儲(chǔ)元、存儲(chǔ)字、存儲(chǔ)字長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量、機(jī)器字長(zhǎng)、指令字長(zhǎng)。解：P9-10主機(jī)：是計(jì)算機(jī)硬件的主體局部，由 CPU和主存儲(chǔ)

2、器 MM合成為主機(jī)。CPU：中央處理器，是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件，由運(yùn)算器和控制器組成；早期的運(yùn)算器和控制器不在同一芯片上，現(xiàn)在的 CPU內(nèi)除含有運(yùn)算器和控制器外還集成了 CACHE 。主存：計(jì)算機(jī)中存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，為計(jì)算機(jī)的主要工作存儲(chǔ)器，可隨機(jī)存取；由存儲(chǔ)體、各種邏輯部件及控制電路組成。存儲(chǔ)單元：可存放一個(gè)機(jī)器字并具有特定存儲(chǔ)地址的存儲(chǔ)單位。存儲(chǔ)元件：存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的物理元件，是存儲(chǔ)器中最小的存儲(chǔ)單位，又叫存儲(chǔ)基元或存儲(chǔ)元，不能單獨(dú)存取。存儲(chǔ)字：一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的邏輯單位。存儲(chǔ)字長(zhǎng)：一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的位數(shù)。存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)器中可存二進(jìn)制代碼的總量；通常

3、主、輔存容量分開描述。機(jī)器字長(zhǎng)：指 CPU一次能處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，通常與 CPU的存放器位數(shù)有關(guān)。指令字長(zhǎng)：一條指令的二進(jìn)制代碼位數(shù)。8. 解釋以下英文縮寫的中文含義：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS解：全面的回容許分英文全稱、中文名、功能三局部。CPU：Central Processing Unit，中央處理機(jī)器，是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件，主要由運(yùn)算器和控制器組成。PC：Program Counter，程序計(jì)數(shù)器，其功能是存放當(dāng)前欲執(zhí)行指令的地址，并可自動(dòng)計(jì)數(shù)形成下一條指令地址。IR：Instruction Regi

4、ster，指令存放器，其功能是存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令。CU：Control Unit，控制單元部件，為控制器的核心部件，其功能是產(chǎn)生微操作命令序列。ALU：Arithmetic Logic Unit，算術(shù)邏輯運(yùn)算單元，為運(yùn)算器的核心部件，其功能是進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算。ACC：Accumulator，累加器，是運(yùn)算器中既能存放運(yùn)算前的操作數(shù)，又能存放運(yùn)算結(jié)果的存放器。MQ：Multiplier-QuotientRegister，乘商存放器，乘法運(yùn)算時(shí)存放乘數(shù)、除法時(shí)存放商的存放器。X： 此字母沒有專指的縮寫含義，可以用作任一部件名，在此表示操作數(shù)存放器，即運(yùn)算器中工作存放器之一，用來存放操作數(shù)；M

5、AR：MemoryAddressRegister，存儲(chǔ)器地址存放器，在主存中用來存放欲訪問的存儲(chǔ)單元的地址。MDR：Memory Data Register，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)緩沖存放器，在主存中用來存放從某單元讀出、或要寫入某存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)。I/O：Input/Output equipment，輸入/輸出設(shè)備，為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱，用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送。MIPS：Million Instruction Per Second，每秒執(zhí)行百萬條指令數(shù)，為計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度指標(biāo)的一種計(jì)量單位。第 3 章 系統(tǒng)總線1. 什么是總線？總線傳輸有何特點(diǎn)？為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng)具備什么特

6、點(diǎn)？答：P41.總線是多個(gè)部件共享的傳輸部件。總線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是：某一時(shí)刻只能有一路信息在總線上傳輸，即分時(shí)使用。為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng)通過三態(tài)驅(qū)動(dòng)緩沖電路與總線連通。4. 為什么要設(shè)置總線判優(yōu)控制？常見的集中式總線控制有幾種？各有何特點(diǎn)？哪種方式響應(yīng)時(shí)間最快？哪種方式對(duì)電路故障最敏感？答：總線判優(yōu)控制解決多個(gè)部件同時(shí)申請(qǐng)總線時(shí)的使用權(quán)分配問題；常見的集中式總線控制有三種：鏈?zhǔn)讲樵儭⒂?jì)數(shù)器定時(shí)查詢、獨(dú)立請(qǐng)求；特點(diǎn)：鏈?zhǔn)讲樵兎绞竭B線簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充，對(duì)電路故障最敏感；計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式優(yōu)先級(jí)設(shè)置較靈活，對(duì)故障不敏感，連線及控制過程較復(fù)雜；獨(dú)立請(qǐng)求方式速度最快，但硬件器件用量大，連線多，本錢

7、較高。5. 解釋以下概念：總線寬度、總線帶寬、總線復(fù)用、總線的主設(shè)備或主模塊、總線的從設(shè)備或從模塊、總線的傳輸周期和總線的通信控制。答：P46。總線寬度：通常指數(shù)據(jù)總線的根數(shù)；總線帶寬：總線的數(shù)據(jù)傳輸率，指單位時(shí)間內(nèi)總線上傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)；總線復(fù)用：指同一條信號(hào)線可以分時(shí)傳輸不同的信號(hào)。總線的主設(shè)備主模塊：指一次總線傳輸期間，擁有總線控制權(quán)的設(shè)備模塊；總線的從設(shè)備從模塊：指一次總線傳輸期間，配合主設(shè)備完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備模塊，它只能被動(dòng)接受主設(shè)備發(fā)來的命令；總線的傳輸周期：指總線完成一次完整而可靠的傳輸所需時(shí)間；總線的通信控制：指總線傳送過程中雙方的時(shí)間配合方式。10. 為什么要設(shè)置總線標(biāo)準(zhǔn)？你知

8、道目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有哪些？什么叫 plug and play？哪些總線有這一特點(diǎn)？答：總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置主要解決不同廠家各類模塊化產(chǎn)品的兼容問題；目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有：ISA、EISA、PCI等；plug and play：即插即用，EISA、PCI等具有此功能。第 四 章3. 存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)主要表達(dá)在什么地方？為什么要分這些層次？計(jì)算機(jī)如何管理這些層次？答：存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)主要表達(dá)在 Cache-主存和主存-輔存這兩個(gè)存儲(chǔ)層次上。Cache-主存層次在存儲(chǔ)系統(tǒng)中主要對(duì) CPU訪存起加速作用，即從整體運(yùn)行的效果分析，CPU訪存速度加快，接近于 Cache的速度，而尋址空間和位價(jià)卻接近于主存。主

9、存-輔存層次在存儲(chǔ)系統(tǒng)中主要起擴(kuò)容作用，即從程序員的角度看，他所使用的存儲(chǔ)器其容量和位價(jià)接近于輔存，而速度接近于主存。綜合上述兩個(gè)存儲(chǔ)層次的作用，從整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)來看，就到達(dá)了速度快、容量大、位價(jià)低的優(yōu)化效果。主存與 CACHE之間的信息調(diào)度功能全部由硬件自動(dòng)完成。而主存與輔存層次的調(diào)度目前廣泛采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，即將主存與輔存的一局部通過軟硬結(jié)合的技術(shù)組成虛擬存儲(chǔ)器，程序員可使用這個(gè)比主存實(shí)際空間物理地址空間大得多的虛擬地址空間邏輯地址空間編程，當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，再由軟、硬件自動(dòng)配合完成虛擬地址空間與主存實(shí)際物理空間的轉(zhuǎn)換。因此，這兩個(gè)層次上的調(diào)度或轉(zhuǎn)換操作對(duì)于程序員來說都是透明的。11.一個(gè)

10、8K8位的動(dòng)態(tài) RAM芯片，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列成 256s。試問采用集中刷新、分散刷新和異步刷新三種方式的刷新間隔各為多少？解：采用分散刷新方式刷新間隔為:2ms，其中刷新死時(shí)間為：256s采用分散刷新方式刷新間隔為：256s+s采用異步刷新方式刷新間隔為:2ms30. 一個(gè)組相連映射的 CACHE 由 64 塊組成，每組內(nèi)包含 4 塊。主存包含 4096 塊，每塊由 128字組成，訪存地址為字地址。試問主存和高速存儲(chǔ)器的地址各為幾位？畫出主存地址格式。解：cache組數(shù)：64/4=16 ，Cache容量為：64*128=213字，cache地址 13位主存共分 4096/16=256區(qū)，每區(qū) 1

11、6塊主存容量為：4096*128=219字，主存地址 19位，地址格式如下：主存字塊標(biāo)記8 位組地址4 位字塊內(nèi)地址7 位第 六 章12. 設(shè)浮點(diǎn)數(shù)格式為：階碼 5 位含 1 位階符，尾數(shù) 11位含 1 位數(shù)符。寫出 51/128、-27/1024所對(duì)應(yīng)的機(jī)器數(shù)。要求如下：1階碼和尾數(shù)均為原碼。2階碼和尾數(shù)均為補(bǔ)碼。3階碼為移碼，尾數(shù)為補(bǔ)碼。解：據(jù)題意畫出該浮點(diǎn)數(shù)的格式：階符 1 位 階碼 4 位數(shù)符 1 位 尾數(shù) 10位將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制：x1= 51/128=110011B= 2-1 * 0 011Bx2= -27/1024= B = 2-5*(B那么以上各數(shù)的浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)為：1x1浮

12、=1，0001；0.110 011 000 0 x2浮=1，0101；1.110 110 000 02x1浮=1，1111；0.110 011 000 0 x2浮=1，1011；1.001 010 000 03x1浮=0，1111；0.110 011 000 0 x2浮=0，1011；1.001 010 000 016設(shè)機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)為 16位，寫出以下各種情況下它能表示的數(shù)的范圍。設(shè)機(jī)器數(shù)采用一位符號(hào)位，答案均用十進(jìn)制表示。1無符號(hào)數(shù)；2原碼表示的定點(diǎn)小數(shù)。3補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)小數(shù)。4補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)整數(shù)。5原碼表示的定點(diǎn)整數(shù)。6浮點(diǎn)數(shù)的格式為：階碼 6 位含 1 位階符，尾數(shù) 10位含 1 位數(shù)符。

13、分別寫出其正數(shù)和負(fù)數(shù)的表示范圍。7浮點(diǎn)數(shù)格式同6，機(jī)器數(shù)采用補(bǔ)碼規(guī)格化形式，分別寫出其對(duì)應(yīng)的正數(shù)和負(fù)數(shù)的真值范圍。解：1無符號(hào)整數(shù)：0 216 - 1，即：0 65535；無符號(hào)小數(shù)：0 1 - 2-16 ，即：0 0.99998；2原碼定點(diǎn)小數(shù)：-1 + 2-151 - 2-15 ，即：-0.99997 3補(bǔ)碼定點(diǎn)小數(shù)：- 11 - 2-15 ，即：-14補(bǔ)碼定點(diǎn)整數(shù)：-215215 - 1 ，即：-32768327675原碼定點(diǎn)整數(shù)：-215 + 1215 - 1，即：-32767327676據(jù)題意畫出該浮點(diǎn)數(shù)格式，當(dāng)階碼和尾數(shù)均采用原碼，非規(guī)格化數(shù)表示時(shí)：最大負(fù)數(shù)= 1，11 111；1

14、.000 000 001 ，即 -2-92-31最小負(fù)數(shù)= 0，11 111；1.111 111 111，即 -1-2-9231那么負(fù)數(shù)表示范圍為：-1-2-9231 -2-92-31最大正數(shù)= 0，11 111；0.111 111 111，即 1-2-9231最小正數(shù)= 1，11 111；0.000 000 001，即 2-92-31那么正數(shù)表示范圍為：2-92-31 1-2-92317當(dāng)機(jī)器數(shù)采用補(bǔ)碼規(guī)格化形式時(shí)，假設(shè)不考慮隱藏位，那么最大負(fù)數(shù)=1，00 000；1.011 111 111，即 -2-12-32最小負(fù)數(shù)=0，11 111；1.000 000 000，即 -1231那么負(fù)數(shù)表

15、示范圍為：-1231 -2-12-32最大正數(shù)=0，11 111；0.111 111 111，即 1-2-9231最小正數(shù)=1，00 000；0.100 000 000，即 2-12-32那么正數(shù)表示范圍為：2-12-32 1-2-923117. 設(shè)機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)為 8 位包括一位符號(hào)位，對(duì)以下各機(jī)器數(shù)進(jìn)行算術(shù)左移一位、兩位，算術(shù)右移一位、兩位，討論結(jié)果是否正確。x1原=0.001 1010；y1補(bǔ)=0.101 0100；z1反=1.010 1111；1000；y2補(bǔ)=1.110 1000；z2反=1.110 1000；x3原=1.001 1001；y3補(bǔ)=1.001 1001；z3反=1.001

16、 1001。解：算術(shù)左移一位：x1原=0.011 0100；正確x2原=1.101 0000；溢出丟 1出錯(cuò)x3原=1.011 0010；正確y1補(bǔ)=0.010 1000；溢出丟 1出錯(cuò)y2補(bǔ)=1.101 0000；正確y3補(bǔ)=1.011 0010；溢出丟 0出錯(cuò)z1反=1.101 1111；溢出丟 0出錯(cuò)z2反=1.101 0001；正確z3反=1.011 0011；溢出丟 0出錯(cuò)算術(shù)左移兩位：x1原=0.110 1000；正確x2原=1.010 0000；溢出丟 11出錯(cuò)x3原=1.110 0100；正確y1補(bǔ)=0.101 0000；溢出丟 10出錯(cuò)y2補(bǔ)=1.010 0000；正確y3補(bǔ)

17、=1.110 0100；溢出丟 00出錯(cuò)z1反=1.011 1111；溢出丟 01出錯(cuò)z2反=1.010 0011；正確z3反=1.110 0111；溢出丟 00出錯(cuò)算術(shù)右移一位：x1原=0.000 1101；正確x2原=1.011 0100；正確x3原=1.000 1100(1)；丟 1，產(chǎn)生誤差y1補(bǔ)=0.010 1010；正確y2補(bǔ)=1.111 0100；正確y3補(bǔ)=1.100 1100(1)；丟 1，產(chǎn)生誤差z1反=1.101 0111；正確z2反=1.111 0100(0)；丟 0，產(chǎn)生誤差z3反=1.100 1100；正確算術(shù)右移兩位：x1原=0.000 011010；產(chǎn)生誤差x2

18、原=1.001 1010；正確x3原=1.000 011001；產(chǎn)生誤差y1補(bǔ)=0.001 0101；正確y2補(bǔ)=1.111 1010；正確y3補(bǔ)=1.110 011001；產(chǎn)生誤差z1反=1.110 1011；正確z2反=1.111 101000；產(chǎn)生誤差z3反=1.110 011001；產(chǎn)生誤差19. 設(shè)機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)為 8 位含 1 位符號(hào)位，用補(bǔ)碼運(yùn)算規(guī)那么計(jì)算以下各題。1A=9/64， B=-13/32，求 A+B。2A=19/32，B=-17/128，求 A-B。3A=-3/16，B=9/32，求 A+B。4A=-87，B=53，求 A-B。5A=115，B=-24，求 A+B。解：1

19、A=9/64= 0.001 0010B, B= -13/32= -0.011 0100BA補(bǔ)=0.001 0010, B補(bǔ)=1.100 1100= 1.1011110 無溢出A+B= -0.010 0010B = -17/642A=19/32= 0.100 1100B, B= -17/128= -0.001 0001BA補(bǔ)=0.100 1100, B補(bǔ)=1.110 1111 , -B補(bǔ)=0.001 0001= 0.1011101 無溢出A-B= 0.101 1101B = 93/128B3A= -3/16= -0.001 1000B, B=9/32= 0.010 0100BA補(bǔ)=1.110 1

20、000, B補(bǔ)= 0.010 0100+= 0.0001100 無溢出A+B= 0.000 1100B = 3/324 A= -87= -101 0111B, B=53=110 101BA補(bǔ)=1 010 1001, B補(bǔ)=0 011 0101, -B補(bǔ)=1 100 1011A-B補(bǔ)= 1 0101001 + 1 1001011 = 0 1110100 溢出5A=115= 111 0011B, B= -24= -11 000BA補(bǔ)=0 1110011, B補(bǔ)=1，110 1000A+B補(bǔ)= 0 1110011 + 1 1101000 = 0 1011011無溢出A+B= 101 1011B =

21、9126.按機(jī)器補(bǔ)碼浮點(diǎn)運(yùn)算步驟，計(jì)算xy補(bǔ).1x=2-011 0.101 100，y=2-010-0.011 100 ；2x=2-011-0.100 010 ， y=2-010-0.011 111 ；3x=2101-0.100 101 ， y=2100-0.001 111)。解：先將 x、y 轉(zhuǎn)換成機(jī)器數(shù)形式：1x=2-011 0.101 100，y=2-010-0.011 100 x補(bǔ)=1，101；0.101 100, y補(bǔ)=1，110；1.100 100Ex補(bǔ)=1,101, y補(bǔ)=1,110, Mx補(bǔ)=0.101 100, My補(bǔ)=1.100 1001對(duì)階：E補(bǔ)=Ex補(bǔ)+-Ey補(bǔ) = 11,101+ 00,010=11,111 0，應(yīng) Ey向 Ex對(duì)齊，那么：Ey補(bǔ)+1=00，100+00，001=00，101=Ex補(bǔ)y補(bǔ)=0，101；1.111 00012尾數(shù)運(yùn)算：Mx補(bǔ)+My補(bǔ)= 11.011011+ 11.1110001= 11.0100111Mx補(bǔ)+-My補(bǔ)= 11.011011+ 00.0001111= 11.10001012 結(jié)果規(guī)格化：x+y補(bǔ)=00，101；11.010 0111，已是規(guī)格化數(shù)