下载文档原格式
计算机组成原理与汇编语⾔复习题⼀、填空题1.8位⼆进制补码所能表⽰的⼗进制整数范围是-128⾄+127，前者的⼆进制补码表⽰为10000000，后者的⼆进制补码表⽰为01111111。
2.浮点数表⽰中，数据的范围由阶码的位数决定，数据的精度由尾数决定。
3.已知0和9的ASCII码分别为0110000和0111001，则3的ASCII码为0110011，5的ASCII码为0110101。
4.每条指令由两部分组成，即操作码部分和地址码部分。
5.微程序顺序控制常⽤的两种⽅式是增量⽅式和断定⽅式。
6. 8086CPU从结构上可以分为执⾏单元和总线接⼝单元。
7.在控制器中，程序计数器（PC）的作⽤是存放现⾏指令的地址，并有计数功能。
8.半导体动态RAM靠电容暂存电荷原理存贮信息，⽽半导体静态RAM靠双稳电路（内部交叉反馈）原理存贮息。
9.操作数有三种类型，分别为⽴即数操作数、寄存器操作数和存储器操作数。
10.控制器的控制⽅式有同步控制、异步控制和联合控制三种形式，其中异步控制⽅式最节省时间，同步控制⽅式最浪费时间。
11.某机器定点整数格式字长8位（包括1位符号位），⽤⼆进制表⽰最⼩负数的反码为10000000，最⼤正数的反码为01111111。
12.在数的表⽰范围⽅⾯，浮点⽐定点⼤。
在运算规则⽅⾯，浮点⽐定点复杂。
在运算精度⽅⾯，浮点⽐定点⾼。
13.已知字符A的ASCII码为1000001，则字符B的ASCII码为1000010，字符D的ASCII码为1000100。
14.SN74181 ALU是⼀个4位运算单元，由它组成16位ALU需使⽤4⽚和1⽚SN74182 ,其⽬的是为了实现16位并⾏操作。
15.存储器堆栈中，需要⼀个有加减计数功能寄存器作为堆栈指⽰器SP，来指明堆栈的栈顶位置的变化。
16. 8086CPU具有20根地址线，直接寻址能⼒可达1MB。
17. 运算器的主要功能是进⾏算术运算/逻辑运算。
存储器的层次结构及组成原理一、引言存储器是计算机中非常重要的组成部分，它用于存储和读取数据。
随着计算机技术的发展，存储器也在不断地升级和改进。
存储器的层次结构是指不同类型的存储器按照速度、容量和成本等方面的差异被组织成一种层次结构。
本文将介绍存储器的层次结构及其组成原理。
二、存储器的层次结构1. 存储器分类根据存取速度不同，可将存储器分为主存（RAM）、高速缓存（Cache）、二级缓存、三级缓存等多级缓存以及辅助存储器（ROM、磁盘等）。
2. 层次结构主要分为三个层次：CPU内部高速缓冲寄存器（L1 Cache）、CPU外部高速缓冲寄存器（L2 Cache）和主内存（RAM）。
3. 层次结构优点层次结构能够充分利用各种类型的硬件设备，使得计算机系统能够更加高效地运行。
在执行指令时，CPU首先从最快的L1 Cache中查找数据，如果没有找到，则会查找L2 Cache，最后才会查找主内存。
这样的层次结构设计可以大大提高CPU访问数据的速度，减少CPU等待的时间。
三、存储器的组成原理1. 静态随机存取存储器（SRAM）SRAM是一种使用静电场来存储数据的存储器。
它由多个存储单元组成，每个单元由一个触发器和两个传输门组成。
SRAM的读写速度非常快，但是它比较昂贵，并且需要更多的电源。
2. 动态随机访问存储器（DRAM）DRAM是一种使用电容来存储数据的存储器。
它由多个存储单元组成，每个单元由一个电容和一个开关组成。
DRAM比SRAM更便宜，但是读写速度相对较慢。
3. 双倍数据率SDRAM（DDR SDRAM）DDR SDRAM是一种高速内存技术，可以在每个时钟周期传输两次数据。
这使得DDR SDRAM比普通SDRAM更快。
4. 图形双倍数据率SDRAM（GDDR SDRAM）GDDR SDRAM是一种专门为图形处理器设计的高速内存技术。
它具有更高的频率和带宽，适用于处理大量图像和视频数据。
5. 闪存闪存是一种非易失性存储器，可以在断电时保存数据。
第七章储存系统 C ---SZU-- HUQB7.1.在计算机中，为什么要采用多级结构的存储器系统？它们的应用是建立在程序的什么特性之上的？答：在现代的计算机系统中，通常总是采用由三种运行原理不同，性能差异很大的存储介质分别构建高速缓冲存储器、主存储器和虚拟存储器，再将它们组成三级结构的统一管理、高度的一体化存储器系统。
由高速缓冲存储器缓解主存储器读写速度慢，不能满足CPU运行速度需要的矛盾；用虚拟存储器更大的存储空间，解决主存储器容量小，存不下更大程序与更多数据的难题。
这种三级结构的存储器系统的运行原理，是建立在程序运行的局部性原理之上的。
即在一小段时间内，运行的程序只使用少量的指令和少量的数据，而这少量的指令和少量的数据往往又集中在存储器的一小片存储区域中，指令顺序执行比转移执行的比例要大，故可以按对所使用的指令和数据的急迫和频繁程度，将其存入容量、速度、价格不同的存储器中，从而取得更高的性能价格比。
主要体现在时间、空间、指令执行顺序三个方面。
7.2多级结构的存储器是由哪三级存储器组成的？每一级存储器使用什么类型的存储器介质，这些介质的主要特性是什么？在多级结构的存储器系统中，何谓信息的一致性原则和包含性原则？答：三级存储器由高速缓冲储存器，主存储器，虚拟存储器组成。
使用的存储器介质：高速缓存SRAM、主存DRAM、虚存DISC。
这些介质的主要特性：高速缓存块传送、主存以页传送、虚存以文件传送；它们的速度依次降低，每位价格依次降低；它们的管理依次由硬件、OS、OS/用户；。
一致性原则：同一个信息会同时存放在几个级别的存储器中，此时，这一信息在几个级别的存储器中必须保持相同的值。
包含性原则：处在内层（更靠近CPU）存储器中的信息一定被包含在各外层的存储器中，即内层（更靠近CPU）存储器中的全部信息一定是各外层存储器中所存信息中一小部分的副本。
7.3比较DRAM和SRAM芯片的主要特性。
答：从所用的半导体生产工艺区分，存储器芯片又可以分为静态存储器和动态存储器两种类型。
计算机系统层次存储结构当前计算机系统⼀般会采⽤层次结构存储数据，请介绍下典型计算机存储系统⼀般分为哪⼏个层次，为什么采⽤分层存储数据能有效提⾼程序的执⾏效率？答：所谓存储系统的层次结构，就是把各种不同存储容量，存取速度和价格的存储器按照层次结构组成多层存储器，并通过管理软件和辅助硬件有机的组合成为⼀个整体，使所存放的程序和数据按照层次分布在各种存储器中。
⽬前，在计算机系统中通常采⽤三级层次结构来构成存储系统，主要是由⾼速缓冲存储器cache，主存储器，和辅助存储器组成。
存储系统多级层次结构中，由上向下分为三级，其容量逐渐增⼤，速度逐渐降低，成本则逐次减少。
整个结构⼜可以看成两个层次：他们分别是主存---辅存层次和Cache---主存层次。
这个层次系统中的每⼀种存储器都不再是孤⽴的存储器，⽽是⼀个有机的整体。
他们在辅助硬件和计算机操作系统的管理下，可以把主存--辅存层次作为⼀个存储整体，形成的可寻存储空间⽐主存储器空间⼤得多。
由于辅存的容量⼤，价格低，是的存储系统的整体平均价格低。
由于Cache的存取速度可以喝cpu的⼯作速度相媲美，所以cache--主存层次可以缩⼩主存和cpu 之间的速度差距，从整体上提⾼存储器系统的存取速度。
尽管cache成本⾼，但是由于容量⼩，故不会使存储系统的整体价格增加。
综上所述，⼀个较⼤的存储系统是由各种不同类型的存储设备构成的，是⼀个具有多级层次结构的存储系统。
该系统既有与cpu相近的速度，⼜有极⼤的容量，⽽且成本较低。
其中⾼速缓存解决了存储系统的速度问题，辅助存储器则解决了系统的容量问题。
采⽤多级层次结构的存储器可以有效的解决存储器的速度，容量，价格之间的⽭盾。
5.1 解释下列术语多级存储层次：由若干个采用不同实现技术的存储器构成的存储器系统，各存储器处在离CPU不同距离的层次上。
使得靠近CPU的存储器速度较快，容量较小。
整个存储系统的速度接近与离CPU最近的存储器的速度，而容量和每位价格接近于最低层次的容量和价格。
全相联映像：指主存中的任一块可以被放置到Cache中的任意一个位置。
直接映像：指主存中的每一块只能被放置到Cache中唯一的一个位置。
组相联映像：指主存中的每一块可以被放置到Cache中固定的一个组中的任意位置。
替换算法：由于主存中的块比Cache中的块多，所以当要从主存中调入一个块到Cache中时，会出现该块所映像的Cache块位置已经被占用的情况。
替换算法即解决如何选择替换块的问题。
LRU：最近最少使用法。
选择近期最少被访问的块作为被替换的块。
写直达法：在执行“写”操作时，不仅把信息写入Cache中相应的块，而且也写入下一级存储器中相应的块。
写回法：只把信息写入Cache中相应的块，该块只有在被替换时才被写回主存。
按写分配法：在写失效时，先把所写单元所在的块从主存调入Cache，然后再进行写入。
不按写分配法：写失效时，直接写入下一级存储器而不将相应的块调入Cache。
命中时间：CPU所要访问的块在Cache中，确认并取走所花费的时间开销。
失效率：CPU一次访存不命中的概率。
失效开销：CPU一次访存不命中，而额外增加的访存开销。
强制性失效：当第一次访问一个块时，该块不在Cache中，需从下一级存储器中调入Cache。
容量失效：如果程序执行执行时所需的块不能全部调入Cache中，则当某些快被替换后，若又重新被访问，就会发生失效。
冲突失效：在组相联或直接映像Cache中，若不多的块映像到同一组中，则会出现该组中某个块被别的块替换，然后又重新被访问的情况。
2：1 Cache经验规则：大小为N的直接映像Cache的失效率约等于大小为N/2的2路组相联Cache的失效率。
多级存储层次名词解释
多级存储层次 (Multi-Level Storage Hierarchy)是一种存储层次结构，它包含不同的存储层次，各层级之间交换数据，旨在以最小的存储空间和最短的时间储存、访问数据。
它提供了一种满足不同需求的存储模型，以实现有效的内存管理。
多级存储层次系统由若干层级组成，从高级到低级分别是：主存储器、中央处理器（CPU）存储器、辅助存储器、外部存储器、多媒
体存储器等。
主存储器是最高级的存储器，通常位于CPU中，用于存储未处理的机器指令和数据。
它是一种静态存储器，速度很快，容量很小，由内存模块组成，它的存取时间通常小于1微秒（μs）。
中央处理器（CPU）存储器用于缓存临时性的指令和数据。
它被
称为寄存器（register），位于CPU内部，提供高速内存存储，如果
将要使用的指令和数据存放在寄存器中，可大大提高CPU的运行速度。
辅助存储器装有可使操作系统长期或永久保存的数据，而且可以在主存储器不足时扩充存储空间。
它们通常位于计算机内部，而且速度快于外部存储器，如硬盘驱动器、光盘驱动器。
外部存储器是位于外部的非易失性的存储设备，如USB存储磁盘、模拟磁带和数字磁带，它们的读写速度比主存储器和辅助存储器慢很多，但其容量很大。
多媒体存储器用于存储和处理多媒体文件，如图片、视频和音频，它可以帮助计算机通过提供快速访问和快速存取大量数据来改善操
作性能。
1．冯·诺依曼计算机体系的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成？它们各起什么作用？（1）存储程序、指令执行、顺序存储。
（2）计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大基本部分。
（3）存储器：存放程序和数据的元件。
（4）运算器：信息加工，算术运算和逻辑运算。
（5）控制器：从存储器取出程序中的控制信息经过分析后，按照要求给其它部分发出控制信息。
（6）输入设备：把程序和数据等信息转换成计算机所能识别的编码，并按顺序送往内存。
（7）输出设备：把计算机处理的数据，计算结果等内部信息按人的要求输出。
2. 什么是寻址方式，简述计算机中常用的基本寻址方式。
答：寻址方式就是寻找操作数或操作数地址的方式。
从形式地址生成有效地址的各种方式称为寻址方式。
8086提供了与操作数有关和与I/O端口地址有关的两类寻址方式。
与操作数有关的寻址方式有七种，分别是立即寻址，寄存器寻址，直接寻址，寄存器间接寻址，寄存器相对寻址，基址加变址寻址，相对基址加变址寻址；与I/0端口有关的寻址方式有直接端口寻址和间接端口寻址方式。
另外还有隐含寻址，即把要寻找的地址包含在操作码中。
（1）指令寻址顺序寻址方式跳跃寻址方式（2）操作数寻址隐含寻址立即寻址直接寻址间接寻址寄存器寻址方式和寄存器间接寻址方式相对寻址方式基址寻址方式变址寻址方式块寻址方式3. 简述计算机控制器的功能和基本组成，微程序的控制器和组合逻辑的控制器有何不同之处？答：由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。
主要功能：从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中位置对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作；指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动的方向。
从存储器取出程序中的控制信息经过分析后，按要求发出控制信号。
