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计算机组成实验 (151-301288-J03084-2) >
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总复习
复查测验： 总复习
用户
沈伟康 计算机1304
已提交 15-6-16 下午12:59 名称 总复习 状态 已完成
分数 得 80 分，满分 1,590 分 说明
问题 1
得 10 分，满分 10 分
文件exer1的访问权限为rw-r--r--，现要增加所有用户的执行权限和同组用户的写权限，
下列命令正确的是（ ）。
所选答案： B. chmod a+x g+w exer1
正确答案：
B. chmod a+x g+w exer1
问题 2
音频、视频和图像等文件格式或者处理程序不涉及字节顺序问题。
所选答案： 错 正确答案： 错
问题 3
怎样新建一个新文件：（ ）
所选答案：
B. touch hello.c
正确答案：
B. touch hello.c
问题 4
以下关于开源软件的说法，哪一个说法一定是正确的？
所选答案： A.
开源软件也有许可协议
正确答案： A.
开源软件也有许可协议
问题5
运行以下程序，show_ueg()的输出是（）typedef unsigned char *byte_pointer;
void show_bytes(byte_pointer start, int len) { int i;
for (i = 0; i < len; i++)
printf(" %.2x", start[i]);
printf("\n");
}
void string_ueg() {
const char *s = "DEF";
show_bytes((byte_pointer) s, strlen(s));
}
所选答案： C.
68 68 70
正确答案： A. 44 45 46
问题6
浮点数在计算机中的表示采用IEEE754标准。
所选答案：是
正确答案：是
问题7
以下关于
所选答案： A. 李纳斯十分仰慕马化腾；
正确答案： A. 李纳斯十分仰慕马化腾；
问题8
已知short x = -12345;执行x<<2；和x>>2;的结果分别是[x]和[y]。
x 的指定答案： [未给定] y 的指定答案：
[未给定]
x 的正确答案： 16156 y 的正确答案： -3087
问题
9
带符号数x 和y 相加，x+y=sum ，如果sum 的符号位与x 和y 的符号都相反，则结果溢
出。
所选答案： 对 正确答案： 对
问题 10
以下哪个系统诞生的最早？
所选答案： C.
UNIX
正确答案： C.
UNIX
问题 11
gcc 支持的目标文件的扩展名[x]
x 的指定答案：
[未给定]
x 的正确答案： .o
o
问题 12
表达式-2147483648<2147483647的值是（）
所选答案： [未给定]
正确答案：
A. 取决于C 语言的标准
问题
13
内核相当于
所选答案： [未给定] 正确答案： C.
心脏和大脑
问题 14
已知函数如下：
void xor_swap(int *x,int *y) { //(1) *y=*x^*y;//(2)
*x=*x^*y;//(3)
*y=*x^*y;//(4) }
执行xor_swap(3,5);语句，则在上述程序中表达式（2）执行完毕，*y 的值是[x].
x 的指定答案：
[未给定]
x 的正确答案： 6
问题 15
在Linux 中可以用带-d 选项的[1]命令来对目标代码进行反汇编。
1 的指定答案：
[未给定]
1 的正确答案： objdump
问题 16
如果要列出一个目录下的所有文件需要使用命令行( )
所选答案： [未给定] 正确答案：
C. ls -a
问题 17
在计算机数据存储中，大端方式（
big endian ）是指（）
所选答案：
[未给定]
正确答案：
D. 将数据的最高有效字节存放在低地址单元中
问题 18
在32位机器上运行以下代码，sizeof （void*）的值是（） void show_pointer(void *x) {
show_bytes((byte_pointer) &x, sizeof(void *)); }
所选答案： [未给定]
正确答案：
A. 4
问题 19
以下关于所选答案： [未给定]
正确答案： A. /sbin 目录下存放的命令任何普通用户都不能执行
D. 内核存放在/boot 目录下
问题 20
在32位机器上，float 类型的精度是（）
所选答案：
[未给定]
正确答案：
C. 7
问题 21
用命令ls -al 显示出文件ff 的描述如下所示，由此可知文件ff 的类型为（ ）。 -rwxr-xr-- 1 root root 599 Cec 10 17:12 ff
所选答案： [未给定]
正确答案：
A. 普通文件
问题 22
改变文件所有权的命令是（）
所选答案：[未给定] 正确答案： D. chown
问题23
删除文件命令为
( )
所选答案：[未给定]
正确答案： B. rm
问题24
IEEE754标准32位单精度数尾数的位数是（）
所选答案：[未给定]
正确答案： D. 23
问题25
IA-32结构中，两个专用寄存器分别是指令指针寄存器[x]和标志寄存器[y]。
x 的指定答案： [未给定]
y 的指定答案： [未给定]
x 的正确答案： EIP
y 的正确答案： EFLAGS
问题26
sizeof(int)=4, 声明int a[10]，数组a的首地址在寄存器ecx中，数组下标i存放在edx 中，表达式的结果存在eax中，则表达式&a[i]对应的汇编代码是（）
所选答案：[未给定]
正确答案： C. leal (%ecx,%edx,4),%eax
问题27
gcc支持的C语言源程序扩展名为[x]
x 的指定答案： [未给定]
x 的正确答案： .c
c
问题28
有以下C源码：
void cond(int a,int *p)
{
if(p&&a>0)
*p+=a;
}
补充以下汇编代码，使其功能和以上C程序一致：
cond:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
movl 8(%ebp), %edx
movl 12(%ebp), %eax
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
.L4:
popl %ebp
ret
所选答案：有以下C源码：
void cond(int a,int *p)
{
if(p&&a>0)
*p+=a;
}
补充以下汇编代码，使其功能和以上C程序一致：
cond:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
movl 8(%ebp), %edx
movl 12(%ebp), %eax
[未给定]
[未给定]
[未给定]
[未给定]
[未给定]
.L4:
popl %ebp
ret
正确答案：有以下C源码：
void cond(int a,int *p)
{
if(p&&a>0)
*p+=a;
}
补充以下汇编代码，使其功能和以上C程序一致：
cond:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
movl 8(%ebp), %edx
movl 12(%ebp), %eax
testl %eax, %eax
je .L4
testl %edx, %edx
jle .L4
addl %edx, (%eax)
.L4:
popl %ebp
ret
问题 29
在文件内进行搜索的命令（）
所选答案：
[未给定]
正确答案：
B.
grep
问题 30
（ ）命令可更改一个文件的权限设置.
所选答案：
[未给定]
正确答案：
A. chmod
问题 31
Linux
所选答案： [未给定]
正确答案： A. 根分区/
D. SWAP 分区
问题 32
若x=2,y=3,则x&y 的结果是（）
所选答案：
[未给定]
正确答案：
D. 2
问题 33
要给文件file1加上其他人可执行属性的命令是（ ）
所选答案：
[未给定]
正确答案：
A. chmod o+x
问题 34
下列那一个指令可以设定使用者的密码( )
所选答案：
[未给定]
正确答案：
A. passwd
问题 35
对文件重命名的命令为( )
正确答案：
D. mv
问题 36
机器中浮点数的表示包括（）（多选）
所选答案：
[
未给定] 正确答案： B. 阶码
C. 符号位
D. 尾数
问题 37
下面哪个系统目录中包含Linux 使用的外部设备 ( )
所选答案：
[未给定] 正确答案：
D. /dev
问题 38
在使用mkdir 命令创建新的目录时，在其父目录不存在时先创建父目
录的选项是( )
所选答案：
[未给定] 正确答案：
C. -p
问题 39
如果linux 在启动的时候，默认进入了字符界面，采用以下哪个命令可以进入X-Window
界面？
所选答案： [未给定] 正确答案： D. startx
问题 40
两个无符号数x 和y 相加，和sum 如果小于x ，则表示结果溢出。
所选答案： [未给定] 正确答案： 对
问题 41
在整数加减运算器中，表示运算结果的进位/借位标志位是[x]
x 的正确答案： CF
问题42
C语言中的整数分有符号数，0和无符号数。
所选答案：[未给定]
正确答案：否
问题43
计算机在底层的机器级层次区分无符号整数和带符号整数的运算，分别采用不同的运算方法。
所选答案：[未给定]
正确答案：错
问题44
C语言中对同一类型的数据，并不是所有机器都采用相同的数据宽度，分配的字节数随处理器和编译器的不同而不同。
所选答案：[未给定]
正确答案：对
问题45
IA-32指令系统中，根据指令给定信息得到操作数或者操作数地址的方式称为[x]。
x 的指定答案： [未给定]
x 的正确答案：寻址方式
问题46
已知汇编，补充完整对应的C代码（填空的各个符号之间不要加空格）。
c:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
subl $16, %esp
movl $0, -8(%ebp)
movl $0, -4(%ebp)
jmp .L4
.L5:
movl 8(%ebp), %eax
imull -8(%ebp), %eax
addl 12(%ebp), %eax
movl %eax, -4(%ebp)
addl $1, -8(%ebp)
.L4:
cmpl $29, -8(%ebp) jle .L5
movl -4(%ebp), %eax leave ret
对应的C 代码： int c(int x, int y) {
int i=0,result=0; while([1]) {
result=[2]; i++; }
return result; }
1 的指定答案： [未给定]
2 的指定答案：
[未给定]
1 的正确答案： i<30
i<=29
2 的正确答案： x*i+y
i*x+y y+x*i y+i*x
问题
47
已知unsigned short y = -12345;执行y<<2;和y>>2;的结果分别是[x]和[y]。
x 的指定答案： [未给定] y 的指定答案：
[未给定]
x 的正确答案： 16156 y 的正确答案： 13297
问题 48
阅读以下代码：
int exchange(int *xp,int y) {
int x = *xp; *xp = y; return x; }
该代码中的变量x 在对应的机器级代码中，通常是保存在[x]中，而不是存储器中。当过程体开始执行时，过程参数xp 和y 存储在相对于寄存器%ebp 中地址值偏移[y]和[z]中。
x 的指定答案： [未给定] y 的指定答案： [未给定] z 的指定答案：
[未给定]
x 的正确答案： 寄存器 y 的正确答案： 8 z 的正确答案： 12
问题 49
根据以下代码，以下描述正确的是： typedef unsigned char *byte_pointer; void show_bytes(byte_pointer start, int len) { int i;
for (i = 0; i < len; i++) printf(" %.2x", start[i]);
printf("\n"); }
所选答案： [未给定]
正确答案：
A. show_bytes 函数以16进制显示起始地址start 开始的len 个单元内的内容
问题 50
已知汇编，补充完整对应的C 程序（填空的各个符号之间不要加空格） b:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
subl $16, %esp
movl $0, -4(%ebp)
movl $0, -8(%ebp)
jmp .L7
.L8:
movl 12(%ebp), %eax
imull -8(%ebp), %eax
addl 8(%ebp), %eax
movl %eax, -4(%ebp)
addl $1, -8(%ebp)
.L7:
cmpl $29, -8(%ebp)
jle .L8
movl -4(%ebp), %eax
leave
ret
C源程序：
int b(int x, int y)
{
int i,result=0;
for(i=0;[1];i++)
result=[2];
return result;
}
1 的指定答案： [未给定]
2 的指定答案： [未给定]
1 的正确答案： i<30
i<=29
2 的正确答案： x+y*i
y*i+x
x+i*y
i*y+x
问题51
gdb下设置观察点的命令是( )
所选答案：[未给定]
正确答案： D. watch
问题52
C语言中表达式x|0xFF的功能是（）
所选答案：[未给定]
正确答案： B. x 的最低有效字节全变1，其余各位不变
问题53
C语言中的位运算是一种数值运算，运算时将两个操作数中对应的各二进制位按照指定的逻辑运算规则逐位进行计算。
所选答案：[未给定]
正确答案：对
问题54
以下哪些是汇编语言的缺点？（多选）
所选答案：[未给定]
正确答案： A.
●很容易产生bug，难于调试；
C.
●编写的代码非常难懂，不好维护；
D.
●开发效率很低，时间长且单调。
问题55
已知C语言源码如下：
int a【M】【N】;
int b【N】【M】;
int fun(int i,int j)
{
return a【i】【j】+b【j】【i】;
}
对应的汇编代码如下：
fun:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
movl 8(%ebp), %edx
movl 12(%ebp), %eax
leal (%edx,%edx,2), %ecx addl %eax, %ecx
leal (%edx,%eax,4), %eax movl b(,%eax,4), %eax
addl a(,%ecx,4), %eax
popl %ebp
ret
则M=（[1]）,N=（[2]）。
1 的指定答案： [未给定]
2 的指定答案： [未给定]
1 的正确答案： 4
2 的正确答案： 3
问题56
默认情况下管理员创建了一个普通用户，就会在( )目录下创建一个用户主目录。
所选答案：[未给定]
正确答案： A. /home
问题57
如下哪一个命令可以帮助你知道shell命令的用法（）
所选答案：[未给定]
正确答案： A. man
问题58
无符号数x和y相减x-y=diff, 如果diff>x, 表示结果溢出。
所选答案：[未给定]
正确答案：对
问题59
gdb的内存查看命令x的使用格式为： x /nfu
所选答案：[未给定] 正确答案： D. n
问题
60
除非特别指定，cp假定要拷贝的文件在下面哪个目录下( )
所选答案：[未给定]
正确答案： D. 当前目录
问题61
关于
所选答案：[未给定]
正确答案： B.
贝贝尔实验室如果当年属于微软，UNIX一定会更牛；
问题62
假设：sizeof(int)=4, 声明int a[10]，数组a的首地址在寄存器ecx中，数组下标i存放在edx中，表达式的结果存在eax中，则表达式a[i]对应的汇编代码是（）
所选答案：[未给定]
正确答案： C. movl (%ecx,%edx,4),%eax
问题63
gdb下列出源代码的命令是[x]
x 的指定答案： [未给定]
x 的正确答案： list
l
问题64
阅读以下C代码，补充完整对应的汇编代码：
int loop(int x,int y,int n)
{
do{
x += n;
y *= n;
n--;
}
while((n>0)&&(y return x; } 汇编代码： loop: pushl %ebp movl %esp, %ebp movl 8(%ebp), %eax movl 12(%ebp), %ecx movl 16(%ebp), %edx .L3: [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] .L5: popl %ebp ret 所选答案：阅读以下C代码，补充完整对应的汇编代码：int loop(int x,int y,int n) { do{ x += n; y *= n; n--; } while((n>0)&&(y return x; } 汇编代码： loop: pushl %ebp movl %esp, %ebp movl 8(%ebp), %eax movl 12(%ebp), %ecx movl 16(%ebp), %edx .L3: [未给定] [未给定] [未给定] [未给定] [未给定] [未给定] [未给定] .L5: 第一章计算机系统概论p.19 1.1什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？ 计算机系统：计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体 计算机硬件：计算机的物理实体 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料 硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要 1.2如何理解计算机系统的层次结构？ 实际机器M1向上延伸构成了各级虚拟机器，机器M1内部也可向下延伸而形成下一级的微程序机器M0，硬件研究的主要对象归结为传统机器M1和微程序机器M0，软件研究对象主要是操作系统及以上的各级虚拟机 1.3说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。 机器语言是可以直接在机器上执行的二进制语言 汇编语言用符号表示指令或数据所在存储单元的地址，使程序员可以不再使用繁杂而又易错的二进制代码来编写程序 高级语言对问题的描述十分接近人们的习惯，并且还具有较强的通用性 1.4如何理解计算机组成和计算机体系结构？ 计算机体系结构是对程序员可见的计算机系统的属性 计算机组成对程序员透明，如何实现计算机体系结构所体现的属性 1.5冯·诺依曼计算机的特点是什么？ 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成 指令和数据以同一形式（二进制形式）存于存储器中 指令由操作码、地址码两大部分组成 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行 以运算器为中心（原始冯氏机） 1.6画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。 计算机硬件各部件 运算器：ACC, MQ, ALU, X 控制器：CU, IR, PC 主存储器：M, MDR, MAR I/O设备：设备，接口 计算机技术指标： 机器字长：一次能处理数据的位数，与CPU的寄存器位数有关 存储容量：主存：存储单元个数×存储字长 运算速度：MIPS, CPI, FLOPS 1.7解释概念 主机：计算机硬件的主体部分，由CPU+MM（主存或内存）组成 CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成 主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成 存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位 存储元件/存储基元/存储元：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，不能单独存取 存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位 存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数 一、填空题 1．对存储器的要求是速度快，_容量大_____，_价位低_____。为了解决这方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构。 2．指令系统是表征一台计算机__性能__的重要因素，它的____格式__和___功能___不仅直接影响到机器的硬件结构而且也影响到系统软件。 3．CPU中至少有如下六类寄存器__指令____寄存器，__程序_计数器，_地址__寄存器，通用寄存器，状态条件寄存器，缓冲寄存器。 4．完成一条指令一般分为取指周期和执行周期，前者完成取指令和分析指令操作，后者完成执行指令操作。 5．常见的数据传送类指令的功能可实现寄存器和寄存器之间，或寄存器和存储器之间的数据传送。 6．微指令格式可分为垂直型和水平型两类，其中垂直型微指令用较长的微程序结构换取较短的微指令结构。 7．对于一条隐含寻址的算术运算指令，其指令字中不明确给出操作数的地址，其中一个操作数通常隐含在累加器中 8．设浮点数阶码为8位（含1位阶符），尾数为24位（含1位数符），则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是：最大正数为 2^127(1-2^－23) ，最小正数为 2^－129 ，最大负数为 2^－128(-2^－1-2^－23) ，最小负数为 -2^127 。 9．某小数定点机，字长8位（含1位符号位），当机器数分别采用原码、补码和反码时，其对应的真值范围分别是 -127/128 ～+127/128 -1 ～+127/128 -127/128 ～+127/128 （均用十进制表示）。 10．在DMA方式中，CPU和DMA控制器通常采用三种方法来分时使用主存，它们是停止CPU访问主存、周期挪用和DMA和CPU交替访问主存。 11．设 n = 8 （不包括符号位），则原码一位乘需做 8 次移位和最多 8 次加法，补码Booth算法需做 8 次移位和最多 9 次加法。 12．设浮点数阶码为8位（含1位阶符），尾数为24位（含1位数符），则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是：最大正数为，最小正数为，最大负数为，最小负数为。 13．一个总线传输周期包括申请分配阶段、寻址阶段、传输阶段和结束阶段四个阶段。 14．CPU采用同步控制方式时，控制器使用机器周期和节拍组成的多极时序系统。 计算机组成原理简答题 第四章 1、存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？ 答：存储器的层次结构主要体现在Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。 Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU 访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。 主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。 综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。 主存与CACHE之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存与辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现，即将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存储器，程序员可使用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）编程，当程序运行时，再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此，这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。 2. 说明存取周期和存取时间的区别。 解：存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次操作的时间，而存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。即： 存取周期 = 存取时间 + 恢复时间 3. 什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。 解：刷新：对DRAM定期进行的全部重写过程； 刷新原因：因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作； 常用的刷新方法有三种：集中式、分散式、异步式。 集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新，存在CPU访存死时间。 分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无CPU访存死时间。 异步式：是集中式和分散式的折衷。 4. 半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？ 解：半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种：线选法和重合法。 线选法：地址译码信号只选中同一个字的所有位，结构简单，费器材； 重合法：地址分行、列两部分译码，行、列译码线的交叉点即为所选单元。这种方法通过行、列译码信号的重合来选址，也称矩阵译码。可大大节省器材用量，是最常用的译码驱动方式。 5. 什么是“程序访问的局部性”？存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理？ 解：程序运行的局部性原理指：在一小段时间内，最近被访问过的程序和数据很可能再次被访问；在空间上，这些被访问的程序和数据往往集中在一小片存储区；在访问顺序上，指令顺序执行比转移执行的可能性大 (大约 5:1 )。存储系统中Cache—主存层次采用了程序访问的局部性原理。 6. Cache做在CPU芯片内有什么好处？将指令Cache和数据Cache分开又有什么好处？ 答：Cache做在CPU芯片内主要有下面几个好处： 第一章 1．比较数字计算机和模拟计算机的特点 解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。两者主要区别见 P1 表 1.1 。 2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？ 解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。通用计算机又分为巨型机、大型机、 中型机、小型机、微型机和单片机六类。分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。 通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、 指令系统规模和机器价格等因素。 3．数字计算机有那些主要应用？（略） 4．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？ 解：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。 5．什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？ 解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB MB GB来度量，存储 容 量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。单元地址：单元地址简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地 址。 数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。 6．什么是指令？什么是程序？ 解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。 7．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？ 解：一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的信息即为数据信息。 计算机组成与设计答案——节选 9. 设计算机A有60条指令，指令操作码为6位固定长度编码，从000000到111011。其后继产品B需要增加32条指令，并与A保持兼容， (1) 试为计算机B设计指令操作码。(2) 计算操作码平均长度。答:：（1）6位操作码中保留了111100到111111四个码字，如果不再保留码字可增加3位扩展码，这样增加的32条指令的操作码为111100,000到111111,111中的一个。（2）如果每条指令的使用概率相等，则平均指令长度为： (6×60 + 9×32)/(60+32) = 7.04 注意：B计算机与A计算机保持兼容意味着B计算机原封不动地采纳A计算机的指令，可增加新的指令，但A计算机中已有的指令不能做任何改动。 10. 某计算机的指令系统字长定长为16位，采用扩展操作码，操作数地址需要4位。该指令系统已有三地址指令M条，二地址指令N 条，没有零地址指令，问系统最多还有多少条一地址指令？ 答：三种指令的操作码长度分别为4位、8位和12位。设系统最多有L条一地址指令，则有 L=((24-M) ?24-N) ?24 13. 在一个单地址指令的计算机系统中有一个累加器，给定以下存储 器数值： 单元20中的内容是40 单元30中的内容是50 单元40中的内容是60 单元50中的内容是70 求以下指令分别将什么数值装入到累加器中？(1) load #20 (2) load 20 (3) load (20) (4) load #30 (5) load 30 (6) load (30) 答：(1) 20 (2) 40 (3) 60 (4) 30 (5) 50 (6) 70 15. 一条双字长的指令存储在地址为W的存储器中。指令的地址字段位于地址为W+1处，用Y表示。在指令执行中使用的操作数存储在地址为Z的位置。在一个变址寄存器中包含X的值。试叙述Z是怎样根据其他地址计算得到的，假定寻址方式为 (1) 直接寻址(2) 间接寻址(3) 相对寻址(4) 变址寻址 答：根据题意画出如下示意图： WW+1变址寄存器XZ存储器?OP（操作码）Y（地址码）?A (1) 在直接寻址方式下，指令中存放的就是操作数的地址。即操作数的地址Z在地址为W+1处，Z从指令中得到，所以有Z=Y。(2) 在存储器间接寻址方式下，操作数的地址在某一个存储单元中，其地址在指令中。Z根据Y访存后得到，所以有Z = (Y)。 (3) 在相对寻址方式下，操作数的地址为PC的值（取完指令后PC的值为W+2)加上Y得到。所以有Z=W+Y+2。 (4) 在变址寻址方式下，操作数的地址为变址寄存器的值加上Y得到。所以有Z=X+Y .简述计算机系统 计算机系统是由硬件、软件组成的多级层次结构。 计算机硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。传统上将运算器和控制器称为ＣＰＵ，而将ＣＰＵ和存储器称为主机。 计算机软件是计算机系统结构的重要组成部分，也是计算机不同于一般电子设备的本质所在。计算机软件一般分为系统程序和应用程序两大类。系统程序用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能和用途，它包括：()各种服务程序，()语言类程序，()操作系统，()数据库管理系统。应用程序是针对某一应用课题领域开发的软件。 .冯·诺依曼型计算机设计思想、主要特点。 计算机由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备五部分组成。 数据以二进制码表示。 采用存储程序的方式，程序和数据放在同一个存储器中并按地址顺序执行。 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。 已知和，用变形补码计算，同时指出运算结 果是否溢出。 () () 解：() [ｘ]补＝,[ｙ]补＝ [ｘ]补 ＋[ｙ]补 两个符号位出现“”,表示无溢出 []补, () [ｘ]补＝,[ｙ]补＝ [ｘ]补 ＋[ｙ]补 两个符号位出现“”,表示有正溢出。 .已知和，用变形补码计算，同时指出运算结果是否溢出。 (）(） （）[ｘ]补＝,[ｙ]补＝, [ｙ]补＝ [ｘ]补 ＋[ｙ]补 两个符号位出现“”,表示有正溢出。 （）[ｘ]补＝,[ｙ]补＝, [ｙ]补＝ [ｘ]补 ＋[ｙ]补 两个符号位出现“”,表示无溢出 []补, . 简要说明存储器层次结构、采用层次结构的目的，说明每一层次的存储器所用的存储介质的特性。 计算机存储系统中，一般分为高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器三个层次。 采用层次模型的目标是为了解决对存储器要求容量大，速度快，成本低三者之间的矛盾，即在合理的成本范围内，通过对各级存储器的容量配置，达到可接受的性能。 高速缓冲存储器：即，它一般用的是，其特点是速度快、价格高。 主存储器：一般是，其速度相对快，价格居中。 辅助存储器：一般是硬盘，可以断电后保存数据，容量大，但速度慢。 . 比较和的主要特性，用其组成系统时，从设计和使用角度看两 者有何区别。 ()和的主要性能 区别 特性静态存储器动态存储器 存储信息触发器电容 破坏性读出非是 需要刷新不要需要 送行列地址同时送分两次送 运行速度快慢 集成度低高 发热量大小 存储成本高低 ()器件的特点是速度快、不用刷新，但集成度不高，价格贵。它一般用于做高速缓存。 器件的特点是相对廉价和大容量，但须定时刷新。它一般用于做主存储器。 . 一个具有位地址和位字长的存储器，问： .该存储器能够存储多少字节的信息? .如果存储器由位的芯片组成，需要多少片? .需要多少位作芯片选择? .存储单元数为＝, 故能存储个字节的信息。 所需芯片数为( )()＝片 (地址线位），(地址线位） 片位组成位，地址总线的低位可以直接连到芯片的管脚 组位组成位，地址总线的高两位(，)需要通过：线译码器进行芯片选择 . 设有一个具有位地址和位字长的存储器，问： （）该存储器能够存储多少个字节的信息? （）如果存储器由位的芯片组成，需要 … 第一章计算机系统概论 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件硬件和软件哪个更重要 计算机系统：计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体 计算机硬件：计算机的物理实体 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料 硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要 如何理解计算机系统的层次结构 实际机器M1向上延伸构成了各级虚拟机器，机器M1内部也可向下延伸而形成下一级的微程序机器M0，硬件研究的主要对象归结为传统机器M1和微程序机器M0，软件研究对象主要是操作系统及以上的各级虚拟机 》 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。 机器语言是可以直接在机器上执行的二进制语言 汇编语言用符号表示指令或数据所在存储单元的地址，使程序员可以不再使用繁杂而又易错的二进制代码来编写程序 高级语言对问题的描述十分接近人们的习惯，并且还具有较强的通用性 如何理解计算机组成和计算机体系结构 计算机体系结构是对程序员可见的计算机系统的属性 计算机组成对程序员透明，如何实现计算机体系结构所体现的属性 冯·诺依曼计算机的特点是什么 。 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成 指令和数据以同一形式（二进制形式）存于存储器中 指令由操作码、地址码两大部分组成 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行 以运算器为中心（原始冯氏机） 画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。 计算机硬件各部件 运算器：ACC, MQ, ALU, X ' 控制器：CU, IR, PC 主存储器：M, MDR, MAR I/O设备：设备，接口 计算机技术指标： 机器字长：一次能处理数据的位数，与CPU的寄存器位数有关 存储容量：主存：存储单元个数×存储字长 运算速度：MIPS, CPI, FLOPS 解释概念 & 主机：计算机硬件的主体部分，由 CPU+MM（主存或内存）组成 CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成 主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成 2 Solutions Solution 2.1 2.1.1 a.add f, g, h add f, f, i add f, f, j b.addi f, h, 5 addi f, f, g 2.1.2 a.3 b.2 2.1.3 a.14 b.10 2.1.4 a. f = g + h b. f = g + h 2.1.5 a.5 b.5 Solution 2.2 2.2.1 a.add f, f, f add f, f, i b.addi f, j, 2 add f, f, g S20 Chapter Solutions 2 2.2.2 a.2 b.2 2.2.3 a.6 b.5 2.2.4 a. f += h; b. f = 1–f; 2.2.5 a.4 b.0 Solution 2.3 2.3.1 a.add f, f, g add f, f, h add f, f, i add f, f, j addi f, f, 2 b.addi f, f, 5 sub f, g, f 2.3.2 a.5 b.2 2.3.3 a.17 b.–4 Chapter 2 Solutions S21 2.3.4 a. f = h – g; b. f = g – f – 1; 2.3.5 a.1 b.0 Solution 2.4 2.4.1 a.lw $s0, 16($s7) add $s0, $s0, $s1 add $s0, $s0, $s2 b.lw $t0, 16($s7) lw $s0, 0($t0) sub $s0, $s1, $s0 2.4.2 a.3 b.3 2.4.3 a.4 b.4 2.4.4 a. f += g + h + i + j; b. f = A[1]; (一)说明计算机系统得层次结构。 计算机系统可分为:微程序机器级,一般机器级(或称机器语言级),操作系统级,汇编语言级,高级语言级。 (二)请说明ＳRAM得组成结构,与ＳＲAＭ相比,ＤRAM在电路组成上有什么不同之处？ SRＡM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成,DRAM还需要有动态刷新电路。 (三)请说明程序查询方式与中断方式各自得特点、 程序查询方式,数据在ＣPU与外围设备之间得传送完全靠计算机程序控制,优点就是硬件结构比较简单,缺点就是CPＵ效率低,中断方式就是外围设备用来“主动”通知CPＵ,准备输入输出得一种方法,它节省了ＣPU时间,但硬件结构相对复杂一些、 (四)简要描述外设进行ＤMＡ操作得过程及DMA方式得主要优点、 (1)外设发出ＤＭA请求;(2)CＰU响应请求,ＤMＡ控制器从ＣＰU接管总线得控制;(３)由DMA控制器执行数据传送操作;(4)向CＰU报告ＤMA操作结束。主要优点就是数据数据速度快、 (五)在寄存器—寄存器型,寄存器—存储器型与存储器—存储器型三类指令中,哪类指令得执行时间最长?哪类指令得执行时间最短？为什么？ 寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中,后者操作数在存储器中,而访问一次存储器所需得时间一般比访问一次寄存器所需时间长。 (六)什么就是存储保护？通常采用什么方法？ 当多个用户共享主存时,为使系统能正常工作,应防止由于一个用户程序出错而破坏其它用户得程序与系统软件,还要防止一个用户程序不合法得访问不就是分给它得主存区域。为此,系统提供存储保护。通常采用得方法就是:存储区域保护与访问方式保护。 (七)说明计数器定时查询工作原理。 计数器定时查询方式工作原理:总线上得任一设备要求使用总线时,通过BR线发出总线请求。总线控制器接到请求信号以后,在BＳ线为“0"得情况下让计数器开始计数,计数值通过一组地址线发向各设备。每个设备接口都有一个设备地址判别电路,当地址线上得计数值与请求总线得设备相一致时,该设备置“1”BＳ线,获得总线使用权,此时中止计数查询。(八)什么就是刷新存储器？其存储容量与什么因素有关？ 为了不断提供刷新图像得信号,必须把一帧图像信息存储在刷新存储器,也叫视频存储器。其存储容量由图像灰度级决定、分辨率越高,灰度级越多,刷新存储器容量越大。 (九)什么就是指令周期？什么就是机器周期?什么就是时钟周期?三者有什么关系？ 指令周期就是指取出并执行一条指令得时间,指令周期常常用若干个ＣPU周期数来表示,C ＰU周期也称为机器周期,而一个CPＵ周期又包含若干个时钟周期(也称为节拍脉冲或Ｔ周期) (十)简述CPU得主要功能。 ＣＰＵ主要有以下四方面得功能:(1)指令控制:程序得顺序控制,称为指令控制。(２)操作控制:CPU管理并产生由内存取出得每条指令得操作信号,把各种操作信号送往相应部件,从而控制这些部件按指令得要求进行动作。(3)时间控制:对各种操作实施时间上得控制,称为时间控制。(4)数据加工:对数据进行算术运算与逻辑运算处理,完成数据得加工处理。 (十一)举出CPU中6个主要寄存器得名称及功能. CＰＵ有以下寄存器: (1) 指令寄存器(ＩＲ):用来保存当前正在执行得一条指令。 (2) 程序计数器(PC):用来确定下一条指令得地址。 (３) 地址寄存器(AR):用来保存当前ＣPU所访问得内存单元得地址。 (4) 缓冲寄存器(ＤＲ): ＜1>作为CPU与内存、外部设备之间信息传送得中转站。 〈2〉补偿CPＵ与内存、外围设备之间在操作速度上得差别。 <3〉在单累加器结构得运算器中,缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器。 (5) 通用寄存器(AC):当运算器得算术逻辑单元(ALU)执行全部算术与逻辑运算时,为ＡLU 提供一个工作区。 1 说明计算机系统的层次结构。 计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。 3 请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？ SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。 4 请说明程序查询方式与中断方式各自的特点。 程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU，准备输入输出的一种方法，它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些。 5 指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。 时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。 6 什么是指令周期？什么是机器周期？什么是时钟周期？三者之间的关系如何？ 指令周期是完成一条指令所需的时间。包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间。机器周期也称为CPU周期，是指被确定为指令执行过程中的归一化基准时间，通常等于取指时间（或访存时间）。 时钟周期是时钟频率的倒数，也可称为节拍脉冲或T周期，是处理操作的最基本单位。一个指令周期由若干个机器周期组成，每个机器周期又由若干个时钟周期组成。 7 简要描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点。 (1)外设发出DMA请求； （2）CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线的控制； （3）由DMA控制器执行数据传送操作； （4）向CPU报告DMA操作结束。 主要优点是数据数据速度快 8 在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？ 哪类指令的执行时间最短？为什么？ 寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。 9 说明计数器定时查询工作原理。 计数器定时查询方式工作原理：总线上的任一设备要求使用总线时，通过BR线发出总线请求。总线控制器接到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。每个设备接口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的设备相一致时，该设备置“1”BS线，获得总线使用权，此时中止计数查询。 10 什么是刷新存储器？其存储容量与什么因素有关？ 为了不断提供刷新图像的信号，必须把一帧图像信息存储在刷新存储器，也叫视频存储器。其存储容量由图像灰度级决定。分辨率越高，灰度级越多，刷新存储器容量越大 11 外围设备的I/O控制方式分哪几类？各具什么特点？ 外围设备的I/O控制方式分类及特点： （1）程序查询方式：CPU的操作和外围设备的操作能够同步，而且硬件结构比较简单 （2）程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，节省了CPU的时间，但硬件结构相对复杂一些。 （3）直接内存访问（DMA）方式：数据传输速度很高，传输速率仅受内存访问时间的限制。需更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批交换数据的场合。 （4）通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，大大提高了CPU的工作效率。 （5）外围处理机方式：通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结果更接近一般处理机。 第1章计算机系统概论 1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？ 解： 计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。 计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。 硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。 2. 如何理解计算机的层次结构？ 答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。 （1）硬件系统是最层的，它是整个计算机系统的基础和核心。 （2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。 （3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。 通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。 3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。 答：机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言，汇编语言是机器语 言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）之后才能被执行。 4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？ 答：计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。 5. ?诺依曼计算机的特点是什么？ 解：?诺依曼计算机的特点是：P8 ●计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大 部件组成； ●指令和数据以同同等地位存放于存储器，并可以按地址访问； ●指令和数据均用二进制表示； ●指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的 性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置； ●指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行； ●机器以运算器为中心（原始?诺依曼机）。 解决方案4第4章解决方案S-34.1 4.1.1信号值如下：RegWrite MemReadALUMux MemWrite aloop RegMux Branch 0 0 1（Imm）1 ADD X 0 ALUMux是控制ALU输入处Mux 的控制信号，0（Reg）选择寄存器文件的输出，1（Imm）从指令字中选择立即数作为第二个输入。铝合金是控制Mux输入寄存器文件的控制信号，0（ALU）选择ALU的输出，1（Mem）选择存储器的输出。X值表示“不关心”（不管信号是0还是1）4.1.2除了未使用的寄存器4.1.3分支添加单元和写入端口：分支添加，寄存器写入端口没有输出：无（所有单元都生成输出）4.2 4.2.1第四条指令使用指令存储器、两个寄存器读取端口、添加Rd和Rs的ALU，寄存器中的数据存储器和写入端口。4.2.2无。此指令可以使用现有的块来实现。4.2.3无。此指令可以在不添加新的控制信号的情况下实现。它只需要改变控制逻辑。4.3 4.3.1时钟周期时间由关键路径决定。对于给定的延迟，它正好得到加载指令的数据值：I-Mem（读取指令）、Regs（长于控制时间）、Mux（选择ALU）输入）、ALU、数据存储器和Mux（从内存中选择要写入寄存器的值）。这个路径的延迟是400ps 吗？200秒？30秒？120秒？350马力？30秒？1130马力。1430马力（1130马力？300 ps，ALU在关键路径上）。4.3.2第4.3.2节加速度来自于时钟周期时间和程序所需时钟周期数的变化：程序要求的周期数减少了5%，但循环时间是1430而不是1130，所以我们的加速比是（1/0.95）*（1130/1430）？0.83，这意味着我们实际上在减速。S-4第4章解决方案4.3.3成本始终是所有组件（不仅仅是关键路径上的组件）的总成本，因此原处理器的成本是I-Mem、Regs、Control、ALU、D-Mem、2个Add单元和3个Mux单元，总成本是1000？200？500？100？2000年？2*30？3*10？3890我们将计算与基线相关的成本。相对于此基线的性能是我们先前计算的加速，相对于基线的成本/性能如下：新成本：3890？600？4490相对成本：4490/3890？1.15性价比：1.15/0.83？1.39条。我们必须付出更高的代价来换取更差的性能；成本/性能比未经修改的处理器差得多。4.2.2的单位是4.2倍，所以指令选择4.2倍的时间，而不是4.2倍的时间？4注意，通过另一个加法单元的路径较短，因为I-Mem的延迟比加法单元的延迟长。我们有：200秒？15磅？10磅？70秒？20秒？315 ps4.4.3条件分支和无条件分支具有相同的长延迟路径来计算分支地址。此外，它们还有一个长延迟路径，通过寄存器、Mux和ALU计算PCSrc 一、cache的映射方式及特点 1.全相联方式的主要缺点是比较器电路难于设计和实现，因此只适合于小容量cache采用。 2.直接映射方式的优点是硬件简单，成本低。缺点是每个主存块只有一个固定的行位置可存放。 3.组相联映射的方式是前两种方式的折中方案，它适度地兼顾了二者的优点又尽量避免二者的缺点，因此被普遍采用。 二、cache的替换策略及特点 1.最不经常使用算法，LFU算法认为应将一段时间内被访问次数最少的那行数据换出。 2.近期最少使用算法，LRU算法将近期内长久未被访问过的行换出。 3.随机替换策略实际上是不要什么算法，从特定的行位置中随机地选取一行换出即可。 三、cache的写回策略方式及特点 1.写回法：当CPU写cache命中时，只修改cache的内容，而不立即写入主存；只有当此行被换出时才写回主存。减少了访问主存的次数,但是存在不一致性的隐患，实现时，每个cache行必须配置一个修改位，以反映此行是否被CPU修改过。 2.全写法：当写cache命中时，cache与主存同时发生写修改，因而较好地维护了cache 与主存的内容的一致，当写cache未命中时，直接向主存进行写入。cache中每行无需设置一个修改位以及相应的判断逻辑，缺点是降低了cache的功效。 3.写一次法：基于写回法并结合全写法的写策略,写命中与写未命中的处理方法与写回法基本相同，只是第一次写命 中时要同时写入主存。这便于维护系统全部cache的一致性 四、对指令系统性能的要求有哪些？ 1.完备性，要求指令系统丰富、功能齐全、使用方便。 2.有效性，利用该指令系统所编写的程序能够高效率的运行。 3.规整性包括指令系统的对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。 4.系列机各机种之间具有相同的基本结构和共同的基本指令集，因而指令系统是兼容的，即各机种上基本软件可以通用。 五、精简指令系统的特点 RISC指令系统的最大特点是： ⑴选取使用频率最高的一些简单指令，指令条数少； ⑵指令长度固定，指令格式种类少； 第一章计算机系统概论 1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？ 解：P3 计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。 计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。 硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。 5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么？ 解：冯?诺依曼计算机的特点是：P8 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；指令和数据均用二进制表示；指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；机器以运算器为中心（原始冯?诺依曼机）。 7. 解释下列概念： 主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。 解：P9-10主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CAC HE）。 主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。 存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。 存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。 存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。 存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数。 存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。 机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。指令字长：一条指令的二进制代码位数。 8. 解释下列英文缩写的中文含义： CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS 解：全面的回答应分英文全称、中文名、功能三部分。 CPU：Central Processing Unit，中央处理机（器），是计算机硬件的核心部件，主要由运算器和控制器组成。 PC：Program Counter，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地址。 IR：Instruction Register，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。 CU：Control Unit，控制单元（部件），为控制器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列。 ALU：Arithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，为运算器的核心部件，其功能是进行算术、逻辑运算。 ACC：Accumulator，累加器，是运算器中既能存放运算前的操作数，又能存放运算结果的寄存器。 附录各章习题参考答案 第1章习题参考答案 1. （1）D （2）D （3）B （4）C （5）D （6）D 2. 答：计算机是一种以电子器件为基础的，不需人的直接干预，能够对各种数字化信息进行快速算术和逻辑运算的工具，是一个由硬件﹑软件组成的复杂的自动化设备。 理解计算机的概念，应从六个方面：（1）以电子器件为物质基础，即研究的对象是电子数字计算机（Digital Computer）；（2）不需要人的直接干预，说明具有自动化能力，其前提是存储程序；（3）处理各种数字化信息，计算机以二进制编码作为数字化编码及运算的基础；（4）具有算逻运算能力，基本运算操作是算术和逻辑运算；（5）计算机是快速工具，主要取决于两个因素：一是电子器件，二是存储程序。（6）由硬件和软件组成。 3. 答：见本章小结。 4. 答：计算机的生命力在于它的广泛应用，应用的范围几乎涉及人类社会的所有领域。归纳起来，在科学计算、过程检测与控制、信息管理、计算机辅助系统等领域中的应用成就最为突出。 举例：计算机辅助教学CAI；学生的学籍管理系统；数字图书馆系统；虚拟现实系统；售票系统；学校的一卡通系统等。 5. 答：冯?诺依曼原理的基本思想是： ?采用二进制形式表示数据和指令。指令由操作码和地址码组成。 ?将程序和数据存放在存储器中，使计算机在工作时从存储器取出指令加以执行，自动完成计算任务。这就是“存储程序”和“程序控制”（简称存储程序控制）的概念。 ?指令的执行是顺序的，即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移指令实现。 ?计算机由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成，并规定了5部分的基本功能。 《计算机组成原理》简答题 第1章计算机系统概述 1．什么是计算机系统的层次结构？ 通常，把一个计算机硬、软件系统的完整内容划分为6个层次。分层能够更精准地理解、说明每一个层次的功能和运行机制，表明各层次之间相互依存、彼此支持的关系。下一层是实现上一层的基础，上一层是对下一层的功能扩展。 ①数字电路与逻辑设计是实现计算机硬件的基础，处于最底层； ②由5个部件组成的计算机硬件系统构成微体系结构层，接在数字 逻辑层上面； ③硬件系统实现了全部指令系统的运行功能，提供了设计软件的能 力，处在硬件系统的顶层和软件系统的底层； ④最底层的软件是操作系统，提供了管理和运行计算机系统的能力； ⑤在此基础上设计的汇编语言，提供了设计程序的功能较弱的基本 工具； ⑥再往上实现了功能更强的高级语言，设计各种程序更容易，使用 计算机更方便。 2．什么是计算机系统中的硬件系统和软件系统？ 计算机硬件系统是一种高度复杂的、由多种电子线路、精密机械装置等构成的、能自动并且高速地完成数据处理、计算的装置或者工具。硬件系统由运算器部件、控制器部件、存储器部件、输入设备和输出设备5个大的功能部件组成。其中运算器和控制器共同构成了大家熟知的CPU，各部件间通过总线连接。显然，这些部件中运算器用于完成对数据暂存、运算处理功能；控制器向各个部件、设备提供协调运行所需要的控制信号；存储器用于完成对数据存储功能；输入设备和输出设备分别用于完成对原始数据输入功能和对运算结果输出功能。 计算机软件系统是由完成计算机资源管理、方便用户使用的系统软件（厂家提供），和完成用户对数据的预期处理功能（用户设计，自己使用）的程序这样两大部分构成的。基本系统软件主要由3个部分组成： （1）分担计算机系统中的资源管理与分配，也向使用者和程序设计人员提供简单、方便、高效服务的操作系统； （2）支持用户按照计算机最基本功能（指令）设计程序的汇编语言； （3）支持用户按照解题算法设计程序的高级语言。 在一个完整的计算机系统中，软件系统是建立在硬件系统层次之上的部分，它的存在以已有硬件系统为前提，并且必须在已有硬件上才能运行。 硬件系统也必须在软件系统的调度指挥下才能发挥出应有的运行效率，体现出它的使用价值。 指令系统是设置在硬件系统和软件系统之间的结合点和纽带，硬件系统实现每一条指令的功能，全部软件系统都是由指令序列组成的程序。 第2章数据表示和运算方法 1．数制转换（二进制需要小数点后保留8位）： （1）将十进制数（0.71）10分别转换成二进制数、十六进制数和BCD码； （2）将十六进制数（1AB）16转换为二进制数和十进制数。 答：（0.71）10＝（0.01110001）BCD＝（0.10110101）2＝（0.B5）16 （1AB）16＝（000110101011）2＝（427）10 2．在16位定点原码整数中，什么是能表示的最大正数，最小正数，最大负数和最小负数的机器数形式？对应的十进制数的数值范围是什么？ 答：最大正数：0111 1111 1111 1111 最小正数：0000 0000 0000 0001 最大负数：1000 0000 0000 0001 最小负数：1111 1111 1111 1111 数值表示范围：-（215-1）~ +（215-1） 第1章计算机组成原理考试大纲 第一章 计算机体系结构和计算机组成 冯。诺伊曼体系的特点 Amdahl定律 第二章 数制和数制转换 各种码制的表示和转换 浮点数的表示 补码加减法 布思算法 浮点数的加减法 海明码的计算 练习：5，6，7，8，10 1、已知X=19，Y=35，用布思算法计算X×Y和X×(-Y)。 2、使用IEEE 754标准格式表示下列浮点数：-5，-1.5，1/16，-6，384，-1/32。 3、已知X=-0.1000101×2-111，Y=0.0001010×2-100。试计算X+Y，X-Y，X×Y和X/Y。 4、某浮点数字长12位，其中阶符1位，阶码数值3位，尾符1位，尾数数值7位，阶码和尾数均 用补码表示。它所能表示的最大正数是多少？最小规格化正数是多少？绝对值最大的负数是多少？ 5、求有效信息位为01101110的海明码校验码。 第三章 练习：5 解释下列概念：PROM，EPROM，E2PROM，Flash memory，FPGA，SRAM和DRAM。 第四章 总线的分类 总线操作周期的四个传输阶段 总线仲裁的概念及其分类 异步通信方式的种类 总线的最大传输率 第五章 存储器的分类 存储容量的扩展 RAID的概念、特点以及分类 Cache的地址映射 Cache的写策略 Cache的性能分析 3C 练习：4，5，7 1．一个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少?用下列存储芯片时，各需要多少片? 1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×l位，4K×8位，8K×8位 2．现有1024×l的存储芯片，若用它组成容量为16K×8的存储器。 (1)实现该存储器所需的芯片数量? (2)若将这些芯片分装在若干块板上，每块板的容量为4K×8，该存储器所需的地址线总数是多少?计算机组成原理 课后答案
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