5．机器浮点数字长一定后，尾数位数的多少主要影响（）A．可表示数的精度
B．数在运算中的精度损失
C．可表示数的范围
D．运算速度
6.机器浮点数字长及阶码位数一定后，尾数采用什么进制影响到浮点数表示的（）
A．只是数的精度
B．只是数的范围
C．只是数的精度损失
D．精度，范围和精度损失等
7．在阶吗p位，尾数m位的浮点数中，尾数一个r m进制的数位所用的机器位数为（）
A．m
B．r m
C.[log2 r m]
D.2[log2 rm]
8．以r m 进制为尾数的浮点数，尾数右移一个r m 进制数位时，为保持数值不变，阶码应（）
A．加r m
B．加1
C．减1
D．减加r m
9.浮点数尾数基值r m=16，除尾符之外尾数机器位数为8位，可表示的规格化最大尾数值为（）
A．1/2
B．15/16
C．1/256
D．255/256
10.浮点数尾数基值r m=8，尾数数值部分长为6位，可表示的规格化正尾数的个数是（）
A．56个
B．63个
C．64个
D．84个
11.计算机中优化使用的操作码编码方法是（）
A．哈夫蔓编码
B．ASCII码
C．BCD码
D．扩展操作码
12.在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（）
A．截断法
B．恒置“1”法
C．ROM 查表法
D．舍入法
13. 尾数下溢处理平均误差可调整到零的方法是（）
A．截断法
B．恒置“1”法
C．ROM 查表法
D．舍入法
14. 在尾数下溢处理时，最大误差最大，但下溢处理不需要时间，平均误差又趋于0的是（）
A．截断法
B．恒置“1”法
C．ROM 查表法
D．舍入法
15.程序员编写程序时使用的地址是（）
A．主存地址
B．逻辑地址
C．有效地址
D．辅存实地址
16．支持动态地址再定位的寻址方式是（）
A．基址寻址
B．间接寻址
C．直接寻址
D．变址寻址
17.变址寻址的主要作用是（）
A．支持操作系统中的进程调度
B．支持程序的动态再定位
C．支持向量数组的运算寻址
D．支持访存地址的越界检查
18.信息源墒H指的是信息源各信息的（）
A．个数
B．发生概率
C．出现频度
D．平均信息量
19.设计扩展码主要依据是（）
A．指令字长
B．指令中数的寻址
C．指令中操作数字段所占用的位数
D．指令使用频度的分布及操作码长种数
20．按使用频度改进指令系统，对高频指令应（）
A．增强功能，增长字长
B．增强功能，缩短字长
C．减少功能，缩短字长
D．减少功能，增长字长
21.CISC系统在面向操作系统优化改进指令系统所缩短的语仪差是（）
A．操作系统与整个硬件系统
B．操作系统与汇编语言
C．操作系统与高级语言
D．操作系统与系统结构
二，简答题：
1.标志符数据表示和描述符数据表示有什么不同？
2.与通用寄存器的机器相比，堆栈机器有那些优点？
3.在机器中，确定和引入新的数据表示的基本原则是什么？
4.指令中指明操作数的寻址方式可以有哪两种？对他们在
寻址的灵活性，操作码的长短，指令的平均字长上做优劣对比。
5.简述CISC系统的问题；RISC机器的优点及问题；今后
计算机系统在CISC和RISC上，今后的发展趋势。
计算机系统结构-第二章自考练习题答案
第二章数据表示与指令系统 历年真题精选 1. 计算机中优先使用的操作码编码方法是（ C ）。 A. BCD码 B. ASCII码 C. 扩展操作码 D. 哈夫曼编码 2．浮点数尾数基值r m=16，除尾符之外的尾数机器位数为8位时，可表示的规格化最大尾数值为（ D ）。 A. 1/2 B. 15/16 C. 1/256 D. 255/256 3. 自定义数据表示包括（标志符）数据表示和（数据描述符）两类。 4. 引入数据表示的两条基本原则是：一看系统 的效率是否有提高；二看数据表示的（通
用）性和（利用）率是否高。 5. 简述设计RISC的一般原则。 6. 简述程序的动态再定位的思想。 7. 浮点数表示,阶码用二进制表示,除阶符之外 的阶码位数p=3,尾数基值用十进制表示,除尾符外的尾数二进制位数m=8,计算非负阶、规格化、正尾数时， （1）可表示的最小尾数值；（2）可表示的最大值；（3）可表示的尾数个数。 8. (1)要将浮点数尾数下溢处理成K—1位结 果，则ROM表的单元数和字长各是多少? 并简述ROM表各单元所填的内容与其地址之间的规则。
(2)若3位数，其最低位为下溢处理前的附 加位，现将其下溢处理成2位结果，设 计使下溢处理平均误差接近于零的 ROM表，以表明地址单元与其内容的 关系。 同步强化练习 一．单项选择题。 1. 程序员编写程序时使用的地址是（ D ）。 A．主存地址B．有效地址C．辅存实地址D．逻辑地址 2. 在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（ B ）。 A．舍入法B．截断法C．恒置“1”法
、填空题（20 每空 2 分） 1. 计数制中使用的数据个数被称为________ 。（基） 2. 移码常用来表示浮点数的_ 部分，移码和补码比较，它们除_外, 其他各位都相同。（阶码，符号位） 3. 码值80H: 若表示真值0, 则为_; 若表示-128 ，则为_ ； 若表示-127 ，则为____ ; 若表示-0, 则为 ____ 。（移码补码反 码原码） 4. 在浮点运算过程中，如果运算结果的尾数部分不是_ 形式，则需要进行规格化处理。设尾数采用补码表示形式，当运算结果—时, 需要进行右规操作；当运算结果________________________________ 时，需要进行左规操作。 （规格化溢出不是规格化数） 二、选择题（20 每题 2 分） 1. 以下给出的浮点数，_______ 规格化浮点数。（B ） A. 2 八-10 X 0.010101 B . 2 八-11 X 0.101010 C. 2 八-100 X 1.010100 D . 2 八-1 X 0.0010101 2. 常规乘除法器乘、除运算过程采用部分积、余数左移的做法，其好处是 。（ C ）
A. 提高运算速度 B. 提高运算精度 C.节省加法器的位数 D. 便于控制 3. 逻辑异运算10010011 和01011101 的结果是_____ 。（B） A.01001110 B.11001110 C.11011101 D.10001110 4. _________浮点数尾数基值rm=8, 尾数数值部分长 6 位，可表示的规 格化最小正尾数为。（Q 1. A.0.5 B.0.25 C.0.125 D.1/64 5?当浮点数尾数的基值rm=16, 除尾符之外的尾数机器位数为8 位时, 可表示的规格化最大尾数值是_____________ 。（D） A.1/2 B.15/16 C.1/256 D.255/256 6. 两个补码数相加，采用1 位符号位，当_时表示结果溢出。（D） A、符号位有进位 B、符号位进位和最高数位进位异或结果为0 C符号位为1D、符号位进位和最高数位进位异或结果为1 7. 运算器的主要功能时进行_ 。（0 A、逻辑运算 B、算术运算 C、逻辑运算和算术运算 D、只作加法 8. 运算器虽有许多部件组成，但核心部件是_______ 。（B） A、数据总线 B、算术逻辑运算单元 C、多路开关 D、累加寄存器9?在定
第二章计算机指令集结构 知识点汇总： 指令集设计、堆栈型机器、累加器型机器、通用寄存器型机器、CISC、RISC、寻址方式、数据表示 简答题 1.增强CISC机器的指令功能主要从哪几方面着手？（CISC） (1) 面向目标程序增强指令功能。 (2) 面向高级语言和编译程序改进指令系统。 (3) 面向操作系统的优化实现改进指令系统。 2.简述CISC存在的主要问题。（知识点：CISC） 答：（1）CISC结构的指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。 （2）CISC结构指令系统的复杂性带来了计算机系统结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误。 （3）CISC结构指令系统的复杂性给VLSI设计增加了很大负担，不利于单片集成。 （4）CISC结构的指令系统中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。 （5）在CISC结构的指令系统中，由于各条指令的功能不均衡性，不利于采用先进的计算机系统结构技术来提高系统的性能。 3.简述RISC的优缺点及设计RISC机器的一般原则。（知识点：RISC） 答：（1）选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令。 （2）每条指令的功能应尽可能简单，并在一个机器周期内完成。 （3）所有指令长度均相同。 （4）只有load和store操作指令才访问存储器，其它指令操作均在寄存器之间进行。 （5）以简单、有效的方式支持高级语言。 4.根据CPU内部存储单元类型，可将指令集结构分为哪几类？（知识点：堆栈型机器、累加器型机器、通用寄存器型机器） 答：堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构、通用寄存器型指令集结构。 5.常见的三种通用寄存器型指令集结构是什么？（知识点：通用寄存器型机器） 答：（1）寄存器－寄存器型。 (2)寄存器－存储器型。 (3)存储器－存储器型。
2.2 区别不同指令集结构的主要因素是什么？根据这个主要因素可将指令集结构分为哪3类？ 答：区别不同指令集结构的主要因素是CPU中用来存储操作数的存储单元。据此可将指令系统结构分为堆栈结构、累加器结构和通用寄存器结构。 2.6 简述CISC指令集结构功能设计的主要目标。从当前计算机技术观点来看，CISC指令集结构的计算机有什么缺点？ 答：主要目标是增强指令功能，把越来越多的功能交由硬件来实现，并且指令的数量也是越来越多。 缺点：(1) CISC结构的指令集中，各种指令的使用频率相差悬殊。（2）CISC结构指令的复杂性带来了计算机体系结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误。（3）CISC结构指令集的复杂性给VLSI设计增加了很大负担，不利于单片集成。（4）CISC结构的指令集中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。 (5) 在CISC结构的指令集中，由于各条指令的功能不均衡性，不利于采用先进的计算机体系结构技术（如流水技术）来提高系统的性能。 2.7 简述RISC指令集结构的设计原则。 答（1）选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令；（2）每条指令的功能应尽可能简单，并在一个机器周期内完成；（3）所有指令长度均相同；（4）只有Load和Store 操作指令才访问存储器，其它指令操作均在寄存器之间进行； (5) 以简单有效的方式支持高级语言。 2.8 指令中表示操作数类型的方法有哪几种？ 答：操作数类型有两种表示方法：（1）操作数的类型由操作码的编码指定，这是最常见的一种方法；（2）数据可以附上由硬件解释的标记，由这些标记指定操作数的类型，从而选择适当的运算。 2.9 表示寻址方式的主要方法有哪些？简述这些方法的优缺点。 答：表示寻址方式有两种常用的方法：（1）将寻址方式编于操作码中，由操作码在描述指令的同时也描述了相应的寻址方式。这种方式译码快，但操作码和寻址方式的结合不仅增加了指令的条数，导致了指令的多样性，而且增加了CPU对指令译码的难度。（2）为每个操作数设置一个地址描述符，由该地址描述符表示相应操作数的寻址方式。这种方式译码较慢，但操作码和寻址独立，易于指令扩展。 2.10 通常有哪几种指令格式？请简述其适用范围。 答：(1) 变长编码格式。如果系统结构设计者感兴趣的是程序的目标代码大小，而不是性能，就可以采用变长编码格式。（2）固定长度编码格式。如果感兴趣的是性能，而不是程序的目标代码大小，则可以选择固定长度编码格式。 (3) 混合型编码格式。需要兼顾降低目标代码长度和降低译码复杂度时，可以采用混合型编码格式。
计算机系统结构第二章自考练习题答案
第二章数据表示与指令系统 历年真题精选 1. 计算机中优先使用的操作码编码方法是（ C ）。 A. BCD码 B. ASCII码 C. 扩展操作码 D. 哈夫曼编码 2．浮点数尾数基值r m=16，除尾符之外的尾数机器位数为8位时，可表示的规格化最大尾数值为（ D ）。 A. 1/2 B. 15/16 C. 1/256 D. 255/256 3. 自定义数据表示包括（标志符）数据表示和（数据描述符）两类。 4. 引入数据表示的两条基本原则是：一看系统 的效率是否有提高；二看数据表示的（通
用）性和（利用）率是否高。 5. 简述设计RISC的一般原则。 6. 简述程序的动态再定位的思想。 7. 浮点数表示,阶码用二进制表示,除阶符之外 的阶码位数p=3,尾数基值用十进制表示,除尾符外的尾数二进制位数m=8,计算非负阶、规格化、正尾数时， （1）可表示的最小尾数值；（2）可表示的最大值；（3）可表示的尾数个数。 8. (1)要将浮点数尾数下溢处理成K—1位结 果，则ROM表的单元数和字长各是多少? 并简述ROM表各单元所填的内容与其地址之间的规则。 (2)若3位数，其最低位为下溢处理前的附 加位，现将其下溢处理成2位结果，设
计使下溢处理平均误差接近于零的 ROM表，以表明地址单元与其内容的 关系。 同步强化练习 一．单项选择题。 1. 程序员编写程序时使用的地址是（ D ）。 A．主存地址B．有效地址C．辅存实地址D．逻辑地址 2. 在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（ B ）。 A．舍入法B．截断法C．恒置“1”法D．ROM查表法 3. 数据表示指的是（ C ）。A．应用中要用到的数据元素之间的结构关系
第二章指令系统 ?指令系统是计算机系统结构的主要组成部分 ?指令系统是软件与硬件分界面的一个主要标志 ?指令系统软件与硬件之间互相沟通的桥梁 ?指令系统与软件之间的语义差距越来越大 2．1 数据表示 2．2 寻址技术 2．3 指令格式的优化设计 2．4 指令系统的功能设计 2．5 RISC指令系统 2.1 数据表示 ?新的研究成果，如浮点数基值的选择 ?新的数据表示方法，如自定义数据表示 2．1．1 数据表示与数据类型 2．1．2 浮点数的设计方法 2．1．3 自定义数据表示 2.1.1 数据表示与数据类型 ?数据的类型：文件、图、表、树、阵列、队列、链表、栈、向量、串、实数、整数、布尔数、字符 ?数据表示的定义：数据表示研究的是计算机硬件能够直接识别，可以被指令系统直接调用的那些数据类型。 例如：定点、逻辑、浮点、十进制、字符、字符串、堆栈和向量 ?确定哪些数据类型用数据表示实现，是软件与硬件的取舍问题 ?确定数据表示的原则： 一是缩短程序的运行时间， 二是减少CPU与主存储器之间的通信量， 三是这种数据表示的通用性和利用率。 例2.1：实现A＝A＋B，A和B均为200×200的矩阵。分析向量指令的作用解：如果在没有向量数据表示的计算机系统上实现，一般需要6条指令，其中有4条指令要循环4万次。因此，CPU与主存储器之间的通信量：取指令2＋4×40,000条， 读或写数据3×40,000个， 共要访问主存储器7×40,000次以上 如果有向量数据表示，只需要一条指令 减少访问主存（取指令）次数：4×40,000次 缩短程序执行时间一倍以上
N m m e r =?? 数据表示在不断扩大，如字符串、向量、堆栈、图、表 ? 用软件和硬件相结合的方法实现新的数据表示 例如：用字节编址和字节运算指令来支持字符串数据表示 用变址寻址方式来支持向量数据表示 2.1.2 浮点数的设计方法 1、浮点数的表示方式 ? 一个浮点数N 可以用如下方式表示： 需要有6个参数来定义。 两个数值： m ：尾数的值，包括尾数的码制(原码或补码)和数制(小数或整数） e ：阶码的值，移码(偏码、增码、译码、余码等)或补码，整数 两个基值： r m ：尾数的基值，2进制、4进制、8进制、16进制和10进制等 r e ：阶码的基值，通常为2 两个字长： p ：尾数长度，当r m ＝16时，每4个二进制位表示一位尾数 q ：阶码长度，阶码部分的二进制位数 p 和q 均不包括符号位 ? 浮点数的存储式 注：m f 为尾数的符号位，e f 为阶码的符号位，e 为阶码的值，m 为尾数的值。 2、浮点数的表数范围 ? 尾数为原码 尾数用原码、纯小数，阶码用移码、整数时，规格化浮点数N 的表数范围： ---?≤≤-?-111r r N r r m m p m m q e q e r r () ? 尾数为补码 尾数用补码表示时，正数区间的表数范围与尾数采用原码时完全相同，而负数区间的表数范围为： q e q e r r r N r r r m m p m m ----≤≤-+?-11() ? 浮点数在数轴上的分布情况 min max min max 例2.2：设p ＝23，q ＝7，r m ＝r e ＝2，尾数用原码、纯小数表示，阶码用移码、整数表示，求规格化浮点数N 的表数范围。 解：规格化浮点数N 的表数范围是：
1. 数据类型、数据表示和数据结构之间是什么关系？在设计一个计算机系统 时，确定数据表示的原则主要有哪几个？ 答： 略 2. 假设有A 和B 两种不同类型的处理机，A 处理机中的数据不带标志位，其 指令字长和数据字长均为32位。B 处理机的数据带有标志位，每个数据的字长增加至36位，其中有4位是标志符，它的指令条数由最多256条减少至不到64条。如果每执行一条指令平均要访问两个操作数，每个存放在存储器中的操作数平均要被访问8次。对于一个由1000条指令组成的程序，分别计算这个程序在A 处理机和B 处理机中所占用的存储空间大小（包括指令和数据），从中得到什么启发？ 答： 我们可以计算出数据的总数量： ∵ 程序有1000条指令组成，且每条指令平均要访问两个操作数 ∴ 程序访问的数据总数为：1000×2＝2000个 ∵ 每个数据平均访问8次 ∴ 程序访问的不同数据个数为：2000÷8＝250 对于A 处理机，所用的存储空间的大小为： bit 4000032250321000Mem Mem Mem data n instructio A =?+?=+= 对于B 处理机，指令字长由32位变为了30位（条数由256减少到64），这样，所用的存储空间的大小为： bit 3900036250301000Mem Mem Mem data n instructio B =?+?=+=
由此我们可以看出，由于数据的平均访问次数要大于指令，所以，采用带标志符的数据表示不会增加总的存储空间大小。 3. 对于一个字长为64位的存储器，访问这个存储器的地址按字节编址。假设 存放在这个存储器中的数据中有20％是独立的字节数据（指与这个字节数据相邻的不是一个字节数据），有30％是独立的16位数据，有20％是独立的32位数据，另外30％是独立的64位数据；并且规定只能从一个存储字的起始位置开始存放数据。 ⑴计算这种存储器的存储空间利用率。 ⑵给出提高存储空间利用率的方法，画出新方法的逻辑框图，并计算这种方法 的存储空间利用率。 答： ⑴ 由于全是独立数据，有20%浪费56位（7/8）；30%浪费48位（6/8）；20%浪费32位（4/8）；30%浪费0位（0/8）。 总共浪费：0.2×7/8＋0.3×6/8＋0.2×4/8＋0.3×0/8＝0.5 即：存储器的存储空间利用率为50%，浪费率为50%。 ⑵ 方案为：数据从地址整数倍位置开始存储，即，双字地址000结尾，单字地址00结尾，半字地址0结尾，字节地址结尾任意。 可能出现的各种情况如下：
1、试描述头指针、头结点、开始结点的区别、并说明头指针和头结点的作用。 答：开始结点是指链表中的第一个结点，也就是没有直接前趋的那个结点。 链表的头指针是一指向链表开始结点的指针(没有头结点时)，单链表由头指针唯一确定，因此单链表可以用头指针的名字来命名。 头结点是我们人为地在链表的开始结点之前附加的一个结点。有了头结点之后，头指针指向头结点，不论链表否为空，头指针总是非空。而且头指针的设置使得对链表的第一个位置上的操作与在表其他位置上的操作一致(都是在某一结点之后)。 2、何时选用顺序表、何时选用链表作为线性表的存储结构为宜? 答：在实际应用中，应根据具体问题的要求和性质来选择顺序表或链表作为线性表的存储结构，通常有以下几方面的考虑： 1) 基于空间的考虑。当要求存储的线性表长度变化不大，易于事先确定其大小时，为了节约存储空间，宜采用顺序表；反之，当线性表长度变化大，难以估计其存储规模时，采用动态链表作为存储结构为好。 2) 基于时间的考虑。若线性表的操作主要是进行查找，很少做插入和删除操作时，采用顺序表做存储结构为宜；反之，若需要对线性表进行频繁地插入或删除等操作时，宜采用链表做存储结构。并且，若链表的插入和删除主要发生在表的首尾两端，则采用尾指针表示的单循环链表为宜。 3、在顺序表中插入和删除一个结点需平均移动多少个结点?具体的移动次数取决于哪两个因素? 答：在等概率情况下，顺序表中插入一个结点需平均移动n/2个结点，删除一个结点需平均移动(n-1)/2个结点。具体的移动次数取决于顺序表的长度n以及需插入或删除的位置i。i 越接近n则所需移动的结点数越少。 4、为什么在单循环链表中设置尾指针比设置头指针更好? 答：尾指针是指向终端结点的指针，用它来表示单循环链表可以使得查找链表的开始结点和终端结点都很方便，设一带头结点的单循环链表，其尾指针为rear，则开始结点和终端结点的位置分别是rear->next->next 和rear, 查找时间都是O(1)。 若用头指针来表示该链表，则查找终端结点的时间为O(n)。 5、在单链表、双链表和单循环链表中，若仅知道指针p指向某结点，不知道头指针，能否将结点*p从相应的链表中删去?若可以，其时间复杂度各为多少? 答：我们分别讨论三种链表的情况。 1) 单链表。当我们知道指针p指向某结点时，能够根据该指针找到其直接后继，但是由于不知道其头指针，所以无法访问到p指针指向的结点的直接前趋。因此无法删去该结点。 2) 双链表。由于这样的链表提供双向链接，因此根据已知结点可以查找到其直接前趋和直接后继，从而可以删除该结点。其时间复杂度为O(1)。 3) 单循环链表。根据已知结点位置，我们可以直接得到其后相邻的结点位置(直接后继)，又因为是循环链表，所以我们可以通过查找，得到p结点的直接前趋。因此可以删去p所指结点。其时间复杂度应为O(n)。
第二章指令系统 指令系统是计算机系统结构的主要组成部分 指令系统是软件与硬件分界面的一个主要标志 指令系统软件与硬件之间互相沟通的桥梁 指令系统与软件之间的语义差距越来越大 2．1 数据表示 2．2 寻址技术 2．3 指令格式的优化设计 2．4 指令系统的功能设计 2．5 RISC指令系统 2.1 数据表示 新的研究成果，如浮点数基值的选择 新的数据表示方法，如自定义数据表示 2．1．1 数据表示与数据类型 2．1．2 浮点数的设计方法 2．1．3 自定义数据表示 2.1.1 数据表示与数据类型 数据的类型：文件、图、表、树、阵列、队列、链表、栈、向量、串、实数、整数、布尔数、字符 数据表示的定义：数据表示研究的是计算机硬件能够直接识别，可以被指令系统直接调用的那些数据类型。 例如：定点、逻辑、浮点、十进制、字符、字符串、堆栈和向量确定哪些数据类型用数据表示实现，是软件与硬件的取舍问题 确定数据表示的原则： 一是缩短程序的运行时间， 二是减少CPU与主存储器之间的通信量， 三是这种数据表示的通用性和利用率。 例2.1：实现A＝A＋B，A和B均为200×200的矩阵。分析向量指令的作用解：如果在没有向量数据表示的计算机系统上实现，一般需要6条指令，其中有4条指令要循环4万次。因此，CPU与主存储器之间的通信量：取指令2＋4×40,000条，
N m m e r =? 读或写数据3×40,000个， 共要访问主存储器7×40,000次以上 如果有向量数据表示，只需要一条指令 减少访问主存（取指令）次数：4×40,000次 缩短程序执行时间一倍以上 数据表示在不断扩大，如字符串、向量、堆栈、图、表 用软件和硬件相结合的方法实现新的数据表示 例如：用字节编址和字节运算指令来支持字符串数据表示 用变址寻址方式来支持向量数据表示 2.1.2 浮点数的设计方法 1、浮点数的表示方式 一个浮点数N 可以用如下方式表示： 需要有6个参数来定义。 两个数值： m ：尾数的值，包括尾数的码制(原码或补码)和数制(小数或整数） e ：阶码的值，移码(偏码、增码、译码、余码等)或补码，整数 两个基值： r m ：尾数的基值，2进制、4进制、8进制、16进制和10进制等 r e ：阶码的基值，通常为2 两个字长： p ：尾数长度，当r m ＝16时，每4个二进制位表示一位尾数 q ：阶码长度，阶码部分的二进制位数 p 和q 均不包括符号位 浮点数的存储式 1位 1位 q 位 p 位 m f e f e m 注：m f 为尾数的符号位，e f 为阶码的符号位，e 为阶码的值，m 为尾数的值。 2、浮点数的表数范围 尾数为原码 尾数用原码、纯小数，阶码用移码、整数时，规格化浮点数N 的表数范围： ---?≤≤-?-111r r N r r m m p m m q e q e r r () 尾数为补码 尾数用补码表示时，正数区间的表数范围与尾数采用原码时完全相同，而负数区间的表数范围为：
第二章计算机指令集结构设计 2.1 名词解释 堆栈型机器——CPU中存储操作数的单元是堆栈的机器。 累加型机器——CPU中存储操作数的单元是累加器的机器。 通用寄存器型机器——CPU中存储操作数的单元是通用寄存器的机器。 CISC——复杂指令集计算机。 RISC——精简指令集计算机。 2.2 堆栈型机器、累加器型机器和通用寄存器型机器各有什么优缺点？ 2.3 常见的三种通用寄存器型机器的优缺点各有哪些？ 2.4 指令集结构设计所涉及的内容有哪些？ 指令集功能设计：主要有RISC和CISC两种技术发展方向； 寻址方式的设计：设置寻址方式可以通过对基准程序进行测试统计，察看各种寻址方式的
使用频度，根据适用频度设置相应必要的寻址方式； 操作数表示和操作数类型：主要的操作数类型和操作数表示的选择有，浮点数据类型（可以采用IEEE 754标准）、整型数据类型（8位、16位、32位的表示方法）、字符型（8位）、十进制数据类型（压缩十进制和非压缩十进制数据表示）等等。 寻址方式的表示：可以将寻址方式编码与操作码中，也可将寻址方式作为一个单独的域来表示。 指令集格式的设计：有固定长度编码方式、可变长编码方式和混合编码方式三种选择。2.5 简述CISC计算机结构指令集功能设计的主要目标。从当前的计算机技术观点来看，CISC 结构有什么缺点？ CISC结构追求的目标是强化指令功能，减少程序的指令条数，以达到提高性能的目的。 从目前的计算机技术观点来看，CISC结构存在以下几个缺点： (1) 在CISC结构的指(2) 令系统中，(3) 各种指(4) 令的使用频率相差悬殊。 (5) CISC结构的指(6) 令系统的复(7) 杂性带来了计算机体系结构的复(8) 杂性， (9) 这不(10) 仅增加了研制时间和成本，而(11) 且还容易造成设计错误。 (12) C ISC结构的指(13) 令系统的复(14) 杂性给VLSI设计带来了很大负担，(15) 不 (16) 利于单片集成。 (17) C ISC结构的指(18) 令系统中，(19) 许多复(20) 杂指(21) 令需要很复(22) 杂 的操作，(23) 因而(24) 运行速度慢。 (25) 在结构的指(26) 令系统中，(27) 由于各条指(28) 令的功能不(29) 均衡 性，(30) 不(31) 利于采用先进的计算机体系结构技术（如流水技术）来提高系 统的性能。 2.6 简述RISC结构的设计原则。 选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令； 每条指令的功能应尽可能简单，并在一个机器周期内完成； 所有指令长度均相同； 只有Load和Store操作指令才访问存储器，其它指令操作均在寄存器之间进行 以简单有效的方式支持高级语言。 2.7 简述操作数的类型及其相应的表示方法。 操作数的类型主要有：整数（定点）、浮点、十进制、字符、字符串、向量、堆栈等。 操作数类型有两种表示方法： （1）操作数的类型由操作码的编码指定，这也是最常见的一种方法； （2）数据可以附上由硬件解释的标记，由这些标记指定操作数的类型，从而选择适当的运算。
5．机器浮点数字长一定后，尾数位数的多少主要影响（）A．可表示数的精度 B．数在运算中的精度损失 C．可表示数的范围 D．运算速度 6.机器浮点数字长及阶码位数一定后，尾数采用什么进制影响到浮点数表示的（） A．只是数的精度 B．只是数的范围 C．只是数的精度损失 D．精度，范围和精度损失等 7．在阶吗p位，尾数m位的浮点数中，尾数一个r m进制的数位所用的机器位数为（） A．m B．r m C.[log2 r m] D.2[log2 rm] 8．以r m 进制为尾数的浮点数，尾数右移一个r m 进制数位时，为保持数值不变，阶码应（） A．加r m B．加1 C．减1
D．减加r m 9.浮点数尾数基值r m=16，除尾符之外尾数机器位数为8位，可表示的规格化最大尾数值为（） A．1/2 B．15/16 C．1/256 D．255/256 10.浮点数尾数基值r m=8，尾数数值部分长为6位，可表示的规格化正尾数的个数是（） A．56个 B．63个 C．64个 D．84个 11.计算机中优化使用的操作码编码方法是（） A．哈夫蔓编码 B．ASCII码 C．BCD码 D．扩展操作码 12.在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（） A．截断法 B．恒置“1”法 C．ROM 查表法
D．舍入法 13. 尾数下溢处理平均误差可调整到零的方法是（） A．截断法 B．恒置“1”法 C．ROM 查表法 D．舍入法 14. 在尾数下溢处理时，最大误差最大，但下溢处理不需要时间，平均误差又趋于0的是（） A．截断法 B．恒置“1”法 C．ROM 查表法 D．舍入法 15.程序员编写程序时使用的地址是（） A．主存地址 B．逻辑地址 C．有效地址 D．辅存实地址 16．支持动态地址再定位的寻址方式是（） A．基址寻址 B．间接寻址 C．直接寻址 D．变址寻址
一、填空题（20每空2分） 1.计数制中使用的数据个数被称为。（基） 2.移码常用来表示浮点数的部分，移码和补码比较，它们除外，其他各位都相同。（阶码，符号位） 3.码值80H： 若表示真值0，则为；若表示-128，则为； 若表示-127，则为；若表示-0，则为。（移码补码反码原码） 4. 在浮点运算过程中，如果运算结果的尾数部分不是形式，则需要进行规格化处理。设尾数采用补码表示形式，当运算结果时，需要进行右规操作；当运算结果时，需要进行左规操作。 （规格化溢出不是规格化数） 二、选择题（20每题2分） 1.以下给出的浮点数，______是规格化浮点数。（B） A．2^-10×0.010101 B．2^-11×0.101010 C．2^-100×1.010100 D．2^-1×0.0010101 2.常规乘除法器乘、除运算过程采用部分积、余数左移的做法，其好处是______。（C） A．提高运算速度 B. 提高运算精度 C. 节省加法器的位数 D. 便于控制 3.逻辑异运算10010011和01011101的结果是。（B） A.01001110 B.11001110
C.11011101 D.10001110 4.浮点数尾数基值rm=8,尾数数值部分长6位，可表示的规格化最小正尾数为。（C） 1.A.0.5 B.0.25 C.0.125 D.1/64 5.当浮点数尾数的基值rm=16,除尾符之外的尾数机器位数为8位时，可表示的规格化最大尾数值是。（D） A.1/2 B.15/16 C.1/256 D.255/256 6.两个补码数相加，采用1位符号位，当时表示结果溢出。（D） A、符号位有进位 B、符号位进位和最高数位进位异或结果为0 C、符号位为1 D、符号位进位和最高数位进位异或结果为1 7.运算器的主要功能时进行。（C） A、逻辑运算 B、算术运算 C、逻辑运算和算术运算 D、只作加法 8.运算器虽有许多部件组成，但核心部件是。（B） A、数据总线 B、算术逻辑运算单元 C、多路开关 D、累加寄存器 9.在定点二进制运算中，减法运算一般通过来实现。（D） A、原码运算的二进制减法器 B、补码运算的二进制减法器 C、补码运算的的十进制加法器 D、补码运算的的二进制加法器 10.ALU属于部件。（A） A、运算器 B、控制器 C、存储器 D、寄存器 三、判断题（10每题2分） 1.计算机表示的数发生溢出的根本原因是计算机的字长有限。（错误）
《数据结构》 第二章线性表习题 一、单项选择题 1. 线性表是________。 A．一个有限序列，可以为空B．一个有限序列，不可以为空 C．一个无限序列，可以为空D．一个无限序列，不可以为空 2. 在一个长度为n的顺序表中删除第i个元素(0<=i<=n)时，需向前移动个元素。 A．n-i B．n-i+l C．n-i-1 D．i 3. 线性表采用链式存储时，其地址________。 A．必须是连续的B．一定是不连续的 C．部分地址必须是连续的D．连续与否均可以 4. 从一个具有n个结点的单链表中查找其值等于x的结点时，在查找成功的情况下，需平均比较________个元素结点。 A．n/2 B．n C．（n+1）/2 D．（n-1）/2 5. 在双向循环链表中，在p所指的结点之后插入s指针所指的结点，其操作是____。 A． p->next=s; s->prior=p; p->next->prior=s; s->next=p->next; B． s->prior=p; s->next=p->next; p->next=s; p->next->prior=s; C． p->next=s; p->next->prior=s; s->prior=p; s->next=p->next; D． s->prior=p; s->next=p->next; p->next->prior=s; p->next=s; 6. 设单链表中指针p指向结点m，若要删除m之后的结点（若存在），则需修改指针的操作为________。A．p->next=p->next->next; B．p=p->next; C．p=p->next->next; D．p->next=p; 7. 在一个长度为n的顺序表中向第i个元素(0< i
第二章习题( P69-70) 一、复习题 1．简述冯?诺依曼原理，冯?诺依曼结构计算机包含哪几部分部件，其结构以何部件为中心？ 答：冯?诺依曼理论的要点包括：指令像数据那样存放在存储器中，并可以像数据那样进行处理；指令格式使用二进制机器码表示；用程序存储控制方式工作。这3条合称冯?诺依曼原理 OgtiojD。冯?诺依曼计算机由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，整个结构一般以运算器为中心，也可以以控制器为中心。 (P51-P54) r1fI4bu 。 2．简述计算机体系结构与组成、实现之间的关系。答：计算机体系结构通常是指程序设计人员所见到的计算机系统的属性，是硬件子系统的结构概念及其功能特性。计算机组成( computer organization) 是依据计算机体系结构确定并且分配了硬件系统的概念结构和功能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成，它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特性。同时，为实现指令的控制功能，还需要设计相应的软件系统来构成一个完整的运算系统。计算机实现，是计算机组成的物理实现,就是把完 成逻辑设计的计算机组成方案转换为真实的计算机。计算机体系结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念，各自有不同的含义，但是又有着密切的联系，而且随着时间和技术的进步，这些含意也会有所改变。在某些情况下，有时也无须特意地去区分计算机体系结构和计算机组成的不同含义。 (P47-P48) 28BoSAn。 3．根据指令系统结构划分，现代计算机包含哪两种主要的体系结构？ 答：根据指令系统结构划分，现代计算机主要包含：CISC和RISC两种结构。(P55)4简述RISC技术的特点？
第二章练习 一、 单项选择题 在下面各题的4个备选答案中，只有一个答案是正确的，请把正确答案的标号（A~D ）填入题后面的括号中。 1．数据表示的含义是（ B ）。 A ． 表示数据所采用的数制和码制 B ． 硬件能够直接识别的数据类型 C ． 数据类型 D ． 浮点数的表示方式 2．浮点数表示的尾数的基r m =8，尾数长度p=2，可以表示的规格化最小正尾数的值是（ C ）。 A ．0.5 B ．0.25 C ．0.125 D ．0.015625 3．浮点数表示的尾数的基r m =16，尾数长度p=2，可以表示的规格化最大正尾数的值是（ D ）。 A ．2 1 2 B ．1615 C ．2561 D ．256 255 4.多维数组的自定义数据表示通常采用（ B ）。 A ． 浮点数表示 B ． 带数据描述符的数据表示 C ． 带标志符的数据表示
D．带标志符和数据描述符的数据表示 5.不需要编址的数据存储空间是（ C ）。 A．CPU中通用寄存器 B．主存储器 C．堆栈 D．I/O接口中的寄存器 6.平均码长最短的编码是（ D ）。 A．定长码 B．扩展码 C．需要根据编码使用的频度计算平均码长后确定 D．Huffman编码 7.下述4种编码中，不是2-4扩展编码的是（ D ）。 A．1/12 B．2/8 C．3/4 D．4/8 8. 2-4扩展编码最多可以得到的码点数是（ D ）。 A．6 B．9 C．10 D．13 9.RISC执行程序的速度比CIRC要快的原因是（ C ）。
A．RISC的指令系统的指令数比较少 B．程序在RISC上编译生成的目标程序比较短 C．R ISC的指令平均周期数比较少 D．RISC只允许Load指令和Store指令访问存储器 10. RISC采用交叉寄存器窗口技术，从而大大减少了（ B ）。 A．绝大多数指令的执行时间 B．程序调用引起的访问存储器的次数 C．目标程序的指令条数 D．CPU访问存储器的访问周期 二、填空题 1．设计一种浮点数据表示方式需要确定的6个参数分别是：（尾数的基），（尾数的值），（尾数的长度），（阶码的基），（阶码的值）, （阶码长度）。 2．浮点数的表数范围是指（用有限的q位阶码和p位尾数能够表示的数值大小的范围）。3．可表示浮点数的正数区间： 规格化浮点数的最大正数值由尾数的（最大正数值）与阶码（最大正数值）组合而成；规格化浮点数的最小正数值由尾数的（最小正数值）与阶码（最小负数值）组合而成。规格化浮点数的最大负数值由尾数的（最大负数值）与阶码（最小负数值）组合而成；规格化浮点数的最小负数值由尾数的（最小负数值）与阶码（最大正数值）组合而成。 4．若浮点数尾数的长度为p位，尾数的基为r m，那么，尾数的r m进制数的位数是
1. 数据类型、数据表示和数据结构之间是什么关系在设计一个计算机系统时， 确定数据表示的原则主要有哪几个 答： 略 2. 假设有A 和B 两种不同类型的处理机，A 处理机中的数据不带标志位，其 指令字长和数据字长均为32位。B 处理机的数据带有标志位，每个数据的字长增加至36位，其中有4位是标志符，它的指令条数由最多256条减少至不到64条。如果每执行一条指令平均要访问两个操作数，每个存放在存储器中的操作数平均要被访问8次。对于一个由1000条指令组成的程序，分别计算这个程序在A 处理机和B 处理机中所占用的存储空间大小（包括指令和数据），从中得到什么启发 答： 我们可以计算出数据的总数量： ∵ 程序有1000条指令组成，且每条指令平均要访问两个操作数 ∴ 程序访问的数据总数为：1000×2＝2000个 ∵ 每个数据平均访问8次 ∴ 程序访问的不同数据个数为：2000÷8＝250 对于A 处理机，所用的存储空间的大小为： bit 4000032250321000Mem Mem Mem data n instructio A =?+?=+= 对于B 处理机，指令字长由32位变为了30位（条数由256减少到64），这样，所用的存储空间的大小为： bit 3900036250301000Mem Mem Mem data n instructio B =?+?=+= 由此我们可以看出，由于数据的平均访问次数要大于指令，所以，采用带标志符的数据表示不会增加总的存储空间大小。 3. 对于一个字长为64位的存储器，访问这个存储器的地址按字节编址。假设 存放在这个存储器中的数据中有20％是独立的字节数据（指与这个字节数据相邻的不是一个字节数据），有30％是独立的16位数据，有20％是独立
计算机系统结构 - 第二章自考练习题答案
第二章数据表示与指令系统 历年真题精选 1.计算机中优先使用的操作码编码方法是（C）。 A. BCD 码 B. ASCII 码 C. 扩展操作码 D. 哈夫曼编码 2 ．浮点数尾数基值r m =16 ，除尾符之外的尾数 机器位数为 8 位时，可表示的规格化最大尾 数值为（D）。 A. 1/2 B. 15/16 C. 1/256 D. 255/256 3.自定义数据表示包括（标志符）数据表示和（数据描述符）两类。 4.引入数据表示的两条基本原则是：一看系统 的效率是否有提高；二看数据表示的（通
用）性和（利用）率是否高。 5.简述设计 RISC 的一般原则。 6.简述程序的动态再定位的思想。 7.浮点数表示,阶码用二进制表示,除阶符之外 的阶码位数p=3, 尾数基值用十进制表示,除尾符外的尾数二进制位数m=8, 计算非负阶、规格化、正尾数时， （1）可表示的最小尾数值；（2）可表示 的最大值；（3）可表示的尾数个数。 8. (1) 要将浮点数尾数下溢处理成K—1 位结 果，则 ROM 表的单元数和字长各是多少 ? 并简述 ROM 表各单元所填的内容与其地址之间 的规则。
(2)若 3 位数，其最低位为下溢处理前的附 加位，现将其下溢处理成 2 位结果，设 计使下溢处理平均误差接近于零的ROM 表，以表明地址单元与其内容的关系。 同步强化练习 一．单项选择题。 1.程序员编写程序时使用的地址是 （D）。 A．主存地址B．有效地址C．辅存实地址 D ．逻辑地址 2.在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（B）。 A．舍入法B．截断法C．恒置“1”法
第二章计算机网络体系结构与协议 【计划课时】4课时(教材第二、三章 2.1网络通信协议 2.1.1 协议(protocol教材P29 网络传送是个很复杂的过程,为了实现计算机之间可靠地交换数据,许多工作要协调(如发送信号的数据格式,通信协调与出错处理,信号编码与电平参数,传输速度匹配等。 假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据,由于各个厂家有其各自的实现方法,这些设备可能不完全兼容,它们相互之间不可能识别和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家的专有技术和设备,在网络互连的今天已不可行。另一种方法就是制定一套实现互连的规范(标准,即所谓“协议”。该标准允许每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造,当按同一协议制造的设备连入同一网络时,它们完全兼容,仿佛是由同一厂家生产的一样。 【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范,即通信技术标准(也是软硬件厂商开发网络产品的标准 协议由语义、语法和时序三部分组成。语义规定通信双方彼此“讲什么”(含义,语法规定“如何讲”(格式,时序关系则规定了信息交流的次序(顺序。P29 实际上,生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件,都必须有“协议”(例:讲话/赛跑廖鸿鹏《NT Server 4.0建站指南》:“当一个中国人碰上一个日本人时,如果中国人说他的中文,日本人说他的日文,那么恐怕两个人就是讲到天黑,都不会有什么结果……网络上各节点之间 若需要传送数据时,也要有一个共通的语言,这就是通信协议”。
理论上只要有一套协议即可,但由于网络技术在不断发展,应用领域在不断拓宽,加上历史的原因(7 0年代各大计算机公司在网络领域“诸侯割据”,纷纷推出自己的网络通信协议,既为网络技术的发展作出了贡献,亦造成协议品种杂多的局面,所以目前一套统一可用的网络协议。 正如理论上人类只要一种语言就可以相互沟通,但实际上却有许许多多的语言存在一样。 学习网络的重要任务之一就是了解各种常用的通信协议。对于网络开发/集成工程师,则需要深入理解甚至精通工程中所涉及到的各种协议。 用于普通网络用户,则只需知道访问网络资源你的系统或机器上需要配备何种协议,而无须知道这些协议的具体含义。 封闭的协议——协议内容(规范不对公众公布 开放的协议——协议内容对公众公布 NT4.0可同时具有5种协议,犹如一个懂最常用的五国语言的人,在世界各地旅行,便畅行无阻。 2.1.2 常用的网络通信协议 有三个最具影响力的团体为网络通信制定了各自的协议: ·OSI(开放系统互连,Open Systems Interconnection协议