计算机组成原理第四次作业
- 格式:docx
- 大小:15.50 KB
- 文档页数:1
第四章作业答案解释概念:主存、辅存,Cache, RAM, SRAM, DRAM, ROM, PROM ,EPROM ,EEPROM CDROM, Flash Memory.解:1主存:主存又称为内存,直接与CPU交换信息。
2辅存:辅存可作为主存的后备存储器,不直接与CPU交换信息,容量比主存大,速度比主存慢。
3 Cache: Cache缓存是为了解决主存和CPU的速度匹配、提高访存速度的一种存储器。
它设在主存和CPU之间,速度比主存快,容量比主存小,存放CPU最近期要用的信息。
4 RAM; RAM是随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。
5 SRAM: 是静态RAM,属于随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。
靠触发器原理存储信息,只要不掉电,信息就不会丢失。
6 DRAM 是动态RAM,属于随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。
靠电容存储电荷原理存储信息,即使电源不掉电,由于电容要放电,信息就会丢失,故需再生。
7 ROM: 是只读存储器,在程序执行过程中只能读出信息,不能写入信息。
8 PROM: 是可一次性编程的只读存储器。
9 EPROM 是可擦洗的只读存储器,可多次编程。
10 EEPROM: 即电可改写型只读存储器,可多次编程。
11 CDROM 即只读型光盘存储器。
12 Flash Memory 即可擦写、非易失性的存储器。
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。
计算机组成原理第三、四章作业题(总5页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--计算机组成原理第三、四章作业题一、选择题(共25分)1、某计算机的Cache共有16块,采用2路组相联映射方式(即每组2块)。
每个主存块大小为32字节,按字节编址。
主存129号单元所在主存块应装入到的Cache组号是( )A 0B 2C 4D 62、存储周期是指( )A.存储器的读出时间B.存储器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔C.存储器的写入时间D.存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔3、在主存和CPU之间增加cache的目的是( )A.增加内存容量B.提高内存的可靠性C.解决CPU与内存之间的速度匹配问题D.增加内存容量,同时加快存取速度4、下列外存中,属于顺序存取存储器的是( )盘 B.硬盘 C.磁带 D.光盘5、单地址指令中为了完成两个数的算术运算,除地址码指明的一个操作数外,另一个经常需采( )A.堆栈寻址方式B.立即寻址方式C.隐含寻址方式D.间接寻址方式6、相联存储器是按( )进行寻址的存储器A.地址指定方式B.堆栈存取方式C.内容指定方式D.地址指定与堆栈存取方式结合7、交叉存储器实质上是一种()存储器,它能执行独立的读写操作A.多模块,并行B.多模块,串行C.整体式,并行D.整体式,串行8、计算机系统中的存贮器系统是指( )存贮器存贮器 C.主存贮器 D.内存贮器和外存贮器9. 某SRAM芯片,存储容量为64K×16位,该芯片的地址线和数据线数目为( ),16 ,64 ,8 ,1610、某计算机主存容量为64KB,其中ROM区为4KB,其余为RAM区,按字节编址。
现要用2K×8位的ROM芯片和4K×4位的RAM芯片来设计该存储器,则需要上述规格的ROM芯片数和RAM芯片数分别是( ),15 ,l5 ,30 ,3011、下列关于RISC的叙述中,错误的是( )普遍采用微程序控制器大多数指令在一个时钟周期内完成的内部通用寄存器数量相对CISC多的指令数、寻址方式和指令格式种类相对CISC少12、假设某计算机的存储系统由Cache和主存组成。
第1章计算机系统概论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(1)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;(2)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;(3)指令和数据均用二进制表示;(4)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;(5)指令在存储器中顺序存放,通常自动顺序取出执行;(6)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:课本P9-10(1)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。
(2)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Cache)。
(3)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。
(4)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。
(5)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。
(6)存储字:一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。
(7)存储字长:一个存储单元所存储的二进制代码的总位数。
(8)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)。
(9)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。
(10)指令字长:机器指令中二进制代码的总位数。
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。
第四章作业答案4.1 解释概念:主存、辅存,Cache, RAM, SRAM, DRAM, ROM, PROM ,EPROM ,EEPROM CDROM, Flash Memory.解:1主存:主存又称为内存,直接与CPU交换信息。
2辅存:辅存可作为主存的后备存储器,不直接与CPU交换信息,容量比主存大,速度比主存慢。
3 Cache: Cache缓存是为了解决主存和CPU的速度匹配、提高访存速度的一种存储器。
它设在主存和CPU之间,速度比主存快,容量比主存小,存放CPU最近期要用的信息。
4 RAM; RAM是随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。
5 SRAM: 是静态RAM,属于随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。
靠触发器原理存储信息,只要不掉电,信息就不会丢失。
6 DRAM是动态RAM,属于随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。
靠电容存储电荷原理存储信息,即使电源不掉电,由于电容要放电,信息就会丢失,故需再生。
7ROM: 是只读存储器,在程序执行过程中只能读出信息,不能写入信息。
8 PROM: 是可一次性编程的只读存储器。
9 EPROM 是可擦洗的只读存储器,可多次编程。
10 EEPROM: 即电可改写型只读存储器,可多次编程。
11 CDROM 即只读型光盘存储器。
12 Flash Memory 即可擦写、非易失性的存储器。
4.3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。
第4章部分习题参考答案【4-4】已知X和Y,试用它们的变形补码计算出X + Y,并指出结果是否溢出(3)X = -0.10110,Y = -0.00001解:[X]补= 1.01010 [Y]补= 1.111111 1 . 0 1 0 1 0+ 1 1 . 1 1 1 1 11 1 . 0 1 0 0 1无溢出,X+Y = -0.10111【4-5】已知X和Y,试用它们的变形补码计算出X - Y,并指出结果是否溢出(3)X = 0.11011,Y = -0.10011解:[X]补= 0.11011 [-Y]补= 0.100110 0 . 1 1 0 1 1+ 0 0 . 1 0 0 1 10 1 . 0 1 1 1 0结果正溢【4-8】分别用原码乘法和补码乘法计算X * Y(1)X = 0.11011,Y = -0.11111法一:原码一位乘算法解:|X| = 0.11011→B |Y| = 0.11111→C 0→AA C 说明1 1 1 1 1C5 = 1, +|X|1 1 1 1 1 部分积右移一位→C5 = 1, +|X|0 1 1 1 1 部分积右移一位→C5 = 1, +|X|1 0 1 1 1 部分积右移一位→C5 = 1, +|X|0 1 0 1 1 部分积右移一位→C5 = 1, +|X|0 0 1 0 1 部分积右移一位→|X * Y| = 0.1101000101Ps = Xs ⊕ Ys = 0 ⊕ 1 = 1X*Y = -0.1101000101法二:补码一位乘算法解:[X]补= 0.11011→B [Y]补= 1.00001→C [-X]补= 1.00101 0→AA C 附加说明0 0. 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0+1 1. 0 0 1 0 1 C4C5 = 10 -|X|1 1. 0 0 1 0 11 1. 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 部分积右移一位→+0 0. 1 1 0 1 1 C4C5 = 01 +|X|0 0. 0 1 1 0 10 0. 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 部分积右移一位→+0 0. 0 0 0 0 0 C4C5 = 00 +00 0. 0 0 1 1 00 0. 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 部分积右移一位→+0 0. 0 0 0 0 0 C4C5 = 00 +00 0. 0 0 0 1 10 0. 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 部分积右移一位→+0 0. 0 0 0 0 0 C4C5 = 00 +00 0. 0 0 0 0 10 0. 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 部分积右移一位→+1 1. 0 0 1 0 1 C4C5 = 10 -|X|1 1. 0 0 1 0 1[X*Y]补= 11.0010111011X*Y = -0.1101000101【4-10】计算X/Y(2)X = -0.10101,Y = 0.11011原码恢复余数法:解:|X| = -0.101010→A |Y| = 0.110110→B [-|Y|]补= 1.00101 0→C0 0. 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|1 1. 1 1 0 1 0 <0+0 0. 1 1 0 1 1 +|Y|0 0. 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 商00 1. 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 左移←+1 1. 1 1 0 0 1 -|Y|0 0. 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 >0,商10 0. 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 左移←+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|0 0. 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 >0,商10 0. 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 左移←+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|1 1. 0 1 0 1 1 <0+0 0. 1 1 0 1 1 +|Y|0 0. 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 商00 0. 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 左移←+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|1 1.1 0 0 0 1 <0+0 0. 1 1 0 1 1 +|Y|0 0. 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 商00 0. 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 左移←+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|1 1. 1 1 1 0 1 <0+0 0. 1 1 0 1 1 +|Y|0 0. 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 商0Qs = Xs⊕Ys = 0⊕1 = 1Q = -0.11000,R = 0.11000*2-5【4-11】设浮点数的阶码和尾数部分均用补码表示,按照浮点数的运算规则,计算下列各题(2)X = 2-101*0.101100,Y = 2-100*(-0.101000)解:[X]补= 1011;0.101100[Y]补= 1100;1.011000对阶:△E = Ex – Ey = -5 -(-4)= -1Ex < Ey,将Mx右移一位,Ex+1→Ex[X]’补=1011;0.010110尾数求和:0 0. 0 1 0 1 1 0+1 1. 0 1 1 0 0 01 1. 1 0 1 1 1 0尾数结果规格化:尾数左移1位,阶码减1[X+Y]补=1011;1.011100X+Y = (-0.100100)*2-101减法算法过程略,X-Y = 0.111110 * 2-100【4-13】用流程图描述浮点除法运算的算法步骤设:被除数X = Mx * 2Ex; 除数Y = My * 2 Ey。
第四章部分作业题参考答案4.3 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:1)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。
2)Cache—主存层次主要解决CPU和主存速度不匹配的问题,在存储系统中主要对CPU访存起加速作用。
从CPU的角度看,该层次的速度接近于Cache,而容量和每位价格却接近于主存。
这就解决了存储器的高速度和低成本之间的矛盾;主存—辅存层次主要解决存储系统的容量问题,在存储系统中主要起扩容作用。
从程序员的角度看,其所使用的存储器的容量和每位价格接近于辅存,而速度接近于主存。
该层次解决了大容量和低成本之间的矛盾。
3)主存与Cache之间的数据调度是由硬件自动完成的,对程序员是透明的。
而主存—辅存之间的数据调动,是由硬件和操作系统共同完成的。
换言之,即采用虚拟存储技术实现。
4.5 什么是存储器的带宽?若存储器的数据总线宽度为32位,存取周期为200ns,则存储器的带宽是多少?答:1)存储器的带宽指单位时间内存储器存取的信息量。
2)存储器带宽= 1/200ns ×32位= 160M位/秒= 20MB/S (此处1M=106 )4.7 题目略。
解:地址线和数据线的总和= 14 + 32 = 46根各需128、32、32、32、16和8片。
4.8试比较静态RAM和动态RAM。
答案要点:1)静态RAM的特点:依靠双稳态触发器保存信息,不断电信息不丢失;功耗较大,集成度较低,速度快,每位价格高,适合于作Cache或存取速度要求较高的小容量主存。
2)动态RAM的特点:依靠电容存储电荷来保存信息,需刷新电路进行动态刷新;功耗较小,集成度高,每位价格较低,适合于作大容量主存。
4.14 题目略解:1)256KB ;2)8块模板;3)16片;4)128片;5)CPU 通过最高3位地址译码选模板,次高3位地址译码选择模板内芯片。
习题4 4.1设X=0.1101,Y= -0.0110,求:(1)[X]补(2)[-X]补(3)[2X]补(4)[-2X]补(5)[X/2]补(6)[-X/2]补(7)[Y]补(8)[-Y]补(9)[2Y]补(10)[-2Y]补(11)[Y/2]补(12)[-Y/2]补(13)[-Y/4]补1. (1) [X]补= 0.1101(2) [-X]补= 1.0011(3) [2X]补= 0.1010 溢出(4) [-2X]补= 1.0110 溢出(5)[X/2]补= 0.0110注意:参见P109中的补码算术移位规则,以及P110的例4.4(6)[-X/2]补= 1.1001(7)[Y]补= 1.1010(8) [-Y]补= 0.0110(9) [2Y]补=1.0100(10)[-2Y]补=0.1100(11)[Y/2]补=1.1101(12)[-Y/2]补= 0.0010(13) [-Y/4]补= 0.00014.2 已知X和Y,用变形补码计算X+Y和X-Y,并指出运算结果是否溢出:(1) X=0.11011,Y=0.11111(2) X=-0.1101,Y=0.0110答:.(1)[X]补=00.11011 [Y]补=00.11111 [-Y]补=11.00001[X]补 00.11011+ [Y]补 00.11111 [X+ Y]补 01.11010 [X]补 00.11011 + [-Y]补 11.00001 [X-Y]补 11.11100 S f1与S f2不同,溢出S f1与S f2相同,无溢出所以:[X+Y]补:发生溢出[X-Y]补= 1.11100注意:参见P107中的双符号位判溢方法原理。
(2) [X+Y]补=1.1001[X-Y]补:溢出4.4 使用原码一位乘法计算X*Y : (1) X=0.11101,Y=0.01111 (2) X=-0.10011,Y=0.11010答: (1)[X]原=0.11101 [Y]原=0.01111000s s s P X Y =⊕=⊕=部分积0.00000乘数|Y|操作说明Y 5=1,+|X |0.11101+0.11101右移一位0.011100.11101+1.01011右移一位0.10101Y 2=1,+|X |0.11101+1.10010右移一位0.11001Y 1=0,+00.11101+1.10110右移一位0.11011+0.110110.00000 0011 01 0111011 0111 01101111右移一位Y 4=1,+|X |Y 3=1,+|X |100110.01101[]0.01101100110.0110110011P X Y ∴=∴⨯=+原4.5 使用补码Booth 乘法计算X*Y : (1) X=0.01111,Y=-0.11101 (2) X=-0.10011,Y=-0.11010答:(1)[X ]补=00.01111 [Y ]补=11.00011 [-X ]补=11.10001部分积00.00000乘数Y(Y n Y n+1)操作说明11.10001+11.1000111.1100000.00000+11.1100011.1110000.01111+00.01011右移一位00.0010100.00000+00.00101右移一位00.0001000.00000+00.0001000.0000111.1000111.10010+1.0001101 1.000110 1 1.00011 0 1 1.0001101 1.00Y 5Y 6=10,+[-X ]补右移一位Y 4Y 5=11,+0右移一位Y 0Y 1=10,+[-X ]补Y 1Y 2=00,+001101 1.001101右移一位Y 3Y 4=01,+[X ]补Y 2Y 3=00,+0所以:[X*Y ]补=1.1001001101X*Y =-0.01101100114.6 分别使用原码恢复余数除法和原码加减交替除法计算X/Y : (1) X=0.0111,Y=0.1101 (2) X=0.1011,Y=-0.1110 答:(1)原码恢复余数除法注意:参见P124中例4.9。
国开电大《计算机组成原理》形考任务4答案形考任务41. 控制器的功能是_______。
A. 执行语言翻译B. 向计算机各部件提供控制信号C. 支持汇编程序D. 完成数据运算参考答案是:B2. 在控制器中,部件能提供指令在内存中的地址,服务于读取指令,并接收下条将被执行的指令的地址。
A. 指令指针IPB. 地址寄存器ARC. 指令寄存器IRD. 程序计数器PC 参考答案是:D3. 每一条指令的执行时通常有①读取指令、②执行指令、③分析指令等几个步骤,他们的执行顺序应该是。
A. ①读取指令、②执行指令、③分析指令B. ①读取指令、③分析指令、②执行指令C. ③分析指令、②执行指令、①读取指令D.②执行指令、①读取指令、③分析指令参考答案是:B4. 硬连线控制器中,使用来区别指令不同的执行步骤。
A. 节拍发生器B. 指令寄存器C. 程序计数器D. 控制信号形成部件参考答案是:C5. 微程序控制器中,机器指令与微指令的关系是。
A. 一条微指令由若干条机器指令组成B. 一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行C. 每一条机器指令由一条微指令来执行D. 每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行参考答案是:D6. 指令流水线需要处理好3个方面问题。
A. 结构相关、数据相关、控制相关B. 结构相关、数据相关、逻辑相关C. 结构相关、逻辑相关、控制相关D. 逻辑相关、数据相关、控制相关参考答案是:A7. 中央处理器包括。
A. 运算器B. 控制器C. 主存储器D. 输入输出接口参考答案是:AB8. 下列正确的是_______。
A. 取指令操作是控制器固有的功能,不需要根据指令要求进行B. 指令长度相同的情况下,所有取指令的操作都是相同的C. 单总线CPU 中,一条指令读取后PC的值是下一条指令的地址D. 计算机中一个字的长度是16位参考答案是:ABC9. 程序计数器PC主要用于解决指令的执行次序。
()A. 对B. 错参考答案是:A10. 微程序控制器的运行速度一般要比硬连线控制器更快。