計(jì)算機(jī)組成原理練習(xí)冊(cè)

1、PAGE PAGE 34計(jì)算機(jī)組成原理練習(xí)冊(cè)習(xí)題一1、比較數(shù)字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)？前者能夠直接對(duì)模擬量信號(hào)進(jìn)行加工處理，主要由處理連續(xù)信號(hào)的模擬電路組成；后者能夠直接對(duì)離散信號(hào)進(jìn)行加工處理，主要由脈沖數(shù)字電路組成。2、數(shù)字計(jì)算機(jī)如何分類？分類的依據(jù)是什么？數(shù)字計(jì)算機(jī)可分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)，專用和通用是根據(jù)計(jì)算機(jī)的效率、速度、價(jià)格、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性來劃分的。3、數(shù)字計(jì)算機(jī)有哪些主要應(yīng)用？科學(xué)計(jì)算、自動(dòng)控制、測(cè)量和測(cè)試、信息管理、教育和衛(wèi)生、家用電器和人工智能。4、馮諾依曼型計(jì)算機(jī)的主要設(shè)計(jì)思想是什么？它包括那些主要組成部分？計(jì)算機(jī)的硬件是由有形的電子器件等構(gòu)成的，它包括運(yùn)算器、存

2、儲(chǔ)器、控制器、適配器、輸入輸出設(shè)備。傳統(tǒng)上將運(yùn)算器和控制器成為CPU，而將CPU和存儲(chǔ)器成為主機(jī)。存儲(chǔ)程序并按地址順序執(zhí)行，這就是馮諾依曼型計(jì)算機(jī)的主要設(shè)計(jì)思想。5、什么是存儲(chǔ)容量？什么是單元地址？什么是數(shù)據(jù)字？什么是指令字？存儲(chǔ)器所有存儲(chǔ)單元的總數(shù)成為存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量；存儲(chǔ)器中是由許多存儲(chǔ)單元組成的，每個(gè)存儲(chǔ)單元都有編號(hào)，稱為單元地址；如果某字代表要處理的數(shù)據(jù)，則稱為數(shù)據(jù)字；如果某字為一條指令，則稱為指令字。6、CPU中有哪些主要寄存器？指令寄存器（IR）程序計(jì)數(shù)器（PC）地址寄存器（AR）緩沖寄存器（DR）累加寄存器（AC）狀態(tài)條件寄存器（PSW）7、說明軟件發(fā)展的演變過程。算法語言的變化

3、：機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言操作系統(tǒng)的變化：從最初的單一操作系統(tǒng)到目前的批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。8、說明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可分為：微程序機(jī)器級(jí)，一般機(jī)器級(jí)（或稱機(jī)器語言級(jí)），操作系統(tǒng)級(jí)，匯編語言級(jí)，高級(jí)語言級(jí) 高級(jí)語言級(jí)5級(jí)高級(jí)語言級(jí) 編譯程序匯編語言級(jí)4級(jí)匯編語言級(jí) 匯編程序操作系統(tǒng)級(jí)3級(jí)操作系統(tǒng)級(jí) 操作程序一般機(jī)器級(jí)2級(jí)一般機(jī)器級(jí) 微程序微程序設(shè)計(jì)級(jí)1級(jí)微程序設(shè)計(jì)級(jí) 微程序直接由硬件執(zhí)行9、什么是指令？什么是程序？指令是機(jī)器所能領(lǐng)會(huì)的一組編排成特定格式的代碼串，它要求機(jī)器在一個(gè)指令周期內(nèi)，完成一組特定的操作。程序是為特定問題求解而設(shè)計(jì)的指令

4、序列10、計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件包括哪幾類？舉例說明它們的用途（1）各種服務(wù)性程序，如診斷程序、排錯(cuò)程序、聯(lián)系程序等；（2）語言程序，如匯編程序、編譯程序、解釋程序等；（3）操作系統(tǒng)，如DOS、WINDOW9X/NT/XP等；（4）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如DBMS等習(xí)題二1、寫出下列各數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼表示（用8位二進(jìn)制數(shù)）。其中MSB是最高位（又是符號(hào)位），LSB是最低位。如果是小數(shù)，小數(shù)點(diǎn)在MSB之后；如果是整數(shù)，小數(shù)點(diǎn)在LSB之后。（1）35/64 （2）23/128 （3）127 （4）用小數(shù)表示1 （5）用整數(shù)表示1（1）原碼=11000110 反碼=10111001 補(bǔ)碼=10111010（

5、2）原碼=00010111 反碼=00010111 補(bǔ)碼=00010111（3）原碼=11111111 反碼=10000000 補(bǔ)碼=10000001（4）沒有原碼和反碼 補(bǔ)碼=10000000 （5）原碼=10000001 反碼=11111110 補(bǔ)碼=111111112、設(shè)x補(bǔ)=a0.a1a2a6,其中a取0或1，若要x0.5，求a0,a1,a2,a6的取值。解： -0.5補(bǔ)=1100000若x-0.5 0a0= 1 a1=1 0a2a6= 13、正規(guī)化數(shù)與負(fù)有一個(gè)字長為32位的浮點(diǎn)數(shù)，階碼10位，用移碼表示；尾數(shù)22位，用補(bǔ)碼表示；基數(shù)為2。請(qǐng)寫出。（1）最大數(shù)的二進(jìn)制表示，（2）最小數(shù)

6、的二進(jìn)制表示，（1）1，11111111101111，1111，1111，1111，1111，1（2）1，11111111110000，1111，1111，1111，1111，14、將下列十進(jìn)制數(shù)表示成浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)，階碼3位，用補(bǔ)碼表示；尾數(shù)9位，用補(bǔ)碼表示。（1）27/64 （2）27/64（1）101011011000 （2）101100101000 5、x和y，用變形補(bǔ)碼計(jì)算x+y，同時(shí)指出結(jié)果是否溢出。（1）x= 0.11011 y= 0.00011X補(bǔ)=0.11011 Y補(bǔ)=0.00011X補(bǔ) 00.11011+ Y補(bǔ) 00.00011X補(bǔ)+ Y補(bǔ) 00.11110 結(jié)果未溢出（2）

7、x= 0.11011 y= 0.10101x補(bǔ)= 00.11011 + y補(bǔ)= 11.01011 x+y補(bǔ)= 00.00110 所以，x+y=0.00110 （3）x= 0.10110 y= 0.00001x補(bǔ)= 11.01010 + y補(bǔ)= 11.11111 x+y補(bǔ)= 11.01001 所以，x+y= -0.10111 6、求十進(jìn)制數(shù)-113的原碼表示，反碼表示，補(bǔ)碼表示和移碼表示（用八位二進(jìn)制表示，并設(shè)最高位為符號(hào)位，真值為7位）。原碼 11110001 反碼 10001110 補(bǔ)碼 10001111 移碼 000011117、已知：X=0.1011,Y=0.0101,求X/2補(bǔ),X/4

8、補(bǔ)X補(bǔ)及Y/2補(bǔ),Y/4補(bǔ)Y補(bǔ)解：X補(bǔ) = 0.1011 X/2補(bǔ) = 0.01011 X/4補(bǔ) = 0.001011 X補(bǔ) = 1.0101Y 補(bǔ) = 1.1011 Y/2補(bǔ) = 1.11011 Y/4補(bǔ) = 1.111011 Y補(bǔ) = 0.01018、數(shù)字長8位（含1位符號(hào)位），若機(jī)器數(shù)為81（十六進(jìn)制），當(dāng)它分別表示原碼、補(bǔ)碼、反碼和移碼時(shí)，等價(jià)的十進(jìn)制數(shù)分別是多少？原碼： -1，補(bǔ)碼： -127， 反碼：-126，移碼：+1。9、已知N1補(bǔ)=(011011)2, N2補(bǔ)= (101101)2,求N1補(bǔ),N2補(bǔ)具有的十進(jìn)制數(shù)值。解:N1補(bǔ)=（011011）2 利用補(bǔ)碼與真值換算公式,得N

9、1 = 025+124+123+022+121+120 = 27N2補(bǔ)=（101101）2所以 N2 = 125+024+123+122+021+120 = -1910、若浮點(diǎn)數(shù)X的二進(jìn)制存儲(chǔ)格式為（41360000）16，求其32位浮點(diǎn)數(shù)的十進(jìn)制值。解：將16進(jìn)制數(shù)展開后，可得二進(jìn)制格式為0 1000 0010 0110 1100 0000 0000 0000 000 S 階碼8位 尾數(shù)23位 指數(shù)e = 階碼-127 = 10000010-01111111 = 00000011 = （3）10包括隱藏位1的尾數(shù)1.M = 1.011 0110 0000 0000 0000 0000 = 1

10、.011011于是有 X =（-1）S1.M2e = +（1.011011）23 = +1011.011 = （11.375）10習(xí)題三1、設(shè)有一個(gè)具有20位地址和32位字長的存儲(chǔ)器，問：（1）該存儲(chǔ)器能存儲(chǔ)多少字節(jié)的信息？（2）如果存儲(chǔ)器由512K8位SRAM芯片組成，需要多少片？（3）需要多少位地址做芯片選擇？解：（1）存儲(chǔ)單元數(shù)：220=1024*1024=1M 1B=8bit 32/8=4（B） 1M*4B=4MB 該存儲(chǔ)器能存儲(chǔ)4MB的信息 （2）（1024*1024*32）/（512*1024*8）=8 如果存儲(chǔ)器由512K8位SRAM芯片組成，需要8片。（3）因?yàn)?19 = 51

11、2K，即芯片片內(nèi)地址線19位，存儲(chǔ)器容量為1M,地址線為20位，需1位地址線作芯片片選選擇（CS），用A19選第1個(gè)模塊，用A19選第2個(gè)模塊。2、已知某64位機(jī)主存采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其地址碼為26位，若使用256K16位的DRAM芯片組成該機(jī)所允許的最大主存空間，并選用模塊板結(jié)構(gòu)形式，問：（1）若每個(gè)模塊板為1024K64位，共需要幾個(gè)模板塊？（2）每個(gè)模板塊內(nèi)共有多少DRAM芯片？（3）主存共需多少DRAM芯片？CPU如何選擇各模塊板？解：（1） （226*64）/（1024K*64）=64答：若每個(gè)模塊板為1024K64位，共需要64個(gè)模板塊 （2） （1024K*64）/（256K*1

12、6）=16答：每個(gè)模板塊內(nèi)共有16個(gè)DRAM芯片 （3） （226*64）/（256K*16）=1024答：主存共需1024個(gè)DRAM芯片？CPU如何選擇各模塊板3、用16K8位的DRAM芯片構(gòu)成64K32位的存儲(chǔ)器，要求：（1）共需16K8位的DRAM芯片。解：根據(jù)題意存儲(chǔ)器總?cè)萘繛?4K*32=256KB，故地址線共需18位?，F(xiàn)使用16K*8位的DRAM芯片，共需（64K*32）/（16K*8）=16（片）。4、一個(gè)1024K32位的存儲(chǔ)器，由128K8位的DRAM芯片構(gòu)成。問：（1）總共需要多少DRAM芯片？DRAM芯片容量為128K8位 = 128KB 存儲(chǔ)器容量為1024K32位 =

13、 1024K4B =4096KB所需芯片數(shù) 4096KB128KB = 32片 （2）采用異步刷新方式，如單元刷新間隔補(bǔ)超過8 ms，則刷新信號(hào)周期是多少？解：對(duì)于128K8位的DRAM片子，選擇一行地址進(jìn)行刷新，取刷新地址A8A0，則8ms內(nèi)進(jìn)行512個(gè)周期的刷新。按此周期數(shù)，5124096 = 128KB，對(duì)一行上的4096個(gè)存儲(chǔ)元同時(shí)進(jìn)行刷新。采用異步刷新方式刷新信號(hào)的周期為 8ms512 = 15.6s5、要求用256K16位的SRAM芯片設(shè)計(jì)1024K32位的存儲(chǔ)器，SRAM芯片有兩個(gè)控制器：當(dāng)CS有效時(shí)，該片選中。當(dāng)W/R=1時(shí)執(zhí)行讀操作，當(dāng)W/R=0時(shí)執(zhí)行寫操作?？偣残枰嗌賁R

14、AM芯片?解：（1024K*32）/（256K*16）=8（片）答：共需要8片SRAM芯片6、設(shè)有一個(gè)具有20位地址和32位字長的存儲(chǔ)器，問：（1）該存儲(chǔ)器能存儲(chǔ)多少個(gè)字節(jié)的信息？應(yīng)為32位字長為4B，220 = 1M = 1024K,存儲(chǔ)器容量為2204B = 4MB，可存儲(chǔ)4M字節(jié)的信息（2）如果存儲(chǔ)器由512K8位SRAM芯片組成，需要多少片？SRAM芯片容量為512K8位 = 512KB = 0.5MB所需芯片數(shù)目為：4MB 0.5MB = 8片（3）需要多少位地址作芯片選擇？因?yàn)?19 = 512K，即芯片片內(nèi)地址線19位，存儲(chǔ)器容量為1M,地址線為20位，故需1位地址線作芯片片選選

15、擇（CS），用A19選第1個(gè)模塊，用A19選第2個(gè)模塊。7、用16K16位的DRAM芯片構(gòu)成64K32位存儲(chǔ)器。問需要多少個(gè)這樣的DRAM芯片？畫出該存儲(chǔ)器的組成邏輯框圖。所需芯片總數(shù)（64K32）（16K16）= 8片 因此存儲(chǔ)器可分為4個(gè)模塊，每個(gè)模塊16K32位，各模塊通過A15、A14進(jìn)行2：4譯碼 圖C3.28、DRAM存儲(chǔ)器為什么要刷新？DRAM存儲(chǔ)元是通過柵極電容存儲(chǔ)電荷來暫存信息。由于存儲(chǔ)的信息電荷終究是有泄漏的，電荷數(shù)又不能像SRAM存儲(chǔ)元那樣由電源經(jīng)負(fù)載管來補(bǔ)充，時(shí)間一長，信息就會(huì)丟失。為此必須設(shè)法由外界按一定規(guī)律給柵極充電，按需要補(bǔ)給柵極電容的信息電荷，此過程叫“刷新”。

16、9、主存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)有哪些？含義是什么？主存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)有存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間、存儲(chǔ)周期和存儲(chǔ)器帶寬。在一個(gè)存儲(chǔ)器中可以容納的存儲(chǔ)單元總數(shù)通常稱為該存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。存取時(shí)間又稱存儲(chǔ)器訪問時(shí)間，是指從啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時(shí)間。存儲(chǔ)周期是指連續(xù)啟動(dòng)兩次讀操作所需間隔的最小時(shí)間。存儲(chǔ)器帶寬是單位時(shí)間里存儲(chǔ)器所存取得信息量。10、什么是閃速存儲(chǔ)器？它有哪些特點(diǎn)?閃速存儲(chǔ)器是高密度、 非易失性的讀/寫半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。從原理上看，它屬于ROM型存儲(chǔ)器，但是它又可隨機(jī)改寫信息；從功能上看，它又相當(dāng)于RAM，所以傳統(tǒng)ROM與RAM的定義和劃分已失去意義。因而它是一種全新的存儲(chǔ)器技術(shù)。閃速存

17、儲(chǔ)器的特點(diǎn)：（1）固有的非易失性，（2）廉價(jià)的高密度，（3）可直接執(zhí)行，（4）固態(tài)性能。習(xí)題四1、何謂RISC？何謂CISC？簡(jiǎn)化指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱RISC；復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱CISC.2、什么叫指令？什么叫指令系統(tǒng)？指令是機(jī)器所能領(lǐng)會(huì)的一組編排成特定格式的代碼串，它要求機(jī)器在一個(gè)指令周期內(nèi)，完成一組特定的操作。 一臺(tái)計(jì)算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合，稱為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。3、數(shù)字計(jì)算機(jī)如何分類？分類的依據(jù)是什么？數(shù)字計(jì)算機(jī)可分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)，專用和通用是根據(jù)計(jì)算機(jī)的效率、速度、價(jià)格、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性來劃分的。4、假設(shè)某計(jì)算機(jī)指令長度為20位，具有雙操作數(shù)、單操作數(shù)、無操作數(shù)三

18、類指令格式，每個(gè)操作數(shù)地址規(guī)定用6位表示。 問：若操作碼字段固定為8位，現(xiàn)已設(shè)計(jì)出m條雙操作數(shù)指令，n條無操作數(shù)指令，在此情況下，這臺(tái)計(jì)算機(jī)最多可以設(shè)計(jì)出多少條單操作數(shù)指令？解：由于設(shè)定全部指令采用8位固定的OP字段，故這臺(tái)計(jì)算機(jī)最多的指令條數(shù)為28=256條。因此最多還可以設(shè)計(jì)出（256-m-n）條單操作數(shù)指令。5、指令格式結(jié)構(gòu)如下所示，試分析指令格式及尋址方式特點(diǎn)。 15 10 7 4 3 0 OPOP目標(biāo)寄存器目標(biāo)寄存器 源寄存器源寄存器 單子長二地址指令。操作碼字段OP可以指定26=64條指令。源和目標(biāo)都是通用寄存器（可分別指定32個(gè)寄存器），所以是RR型指令，兩個(gè)操作數(shù)均在寄存器中。

19、這種指令結(jié)構(gòu)常用于算術(shù)邏輯類指令。6、指令格式結(jié)構(gòu)如下所示，試分析指令格式及尋址方式特點(diǎn)。15 10 7 4 3 0 OPOP目標(biāo)寄存器目標(biāo)寄存器 源寄存器源寄存器偏移量（16位）偏移量（16位） 雙字長二地址指令，用于訪問存儲(chǔ)器，。操作碼字段可指定64種操作。RS型指令，一個(gè)操作數(shù)在通用寄存器（共16個(gè)），另一個(gè)操作數(shù)在主存中。有效地址可通過變址尋址求得，即有效地址等于變址寄存器（共16個(gè)）內(nèi)容加上位移量。7、指令格式結(jié)構(gòu)如下所示，試分析指令格式尋址方式特點(diǎn)。15 12 11 9 8 6 5 3 2 0OP尋址方式寄存器尋址方式寄存器 源地址 目標(biāo)地址（1）OP字段指定16種操作 （2）單字

20、長二地址指令 （3）每個(gè)操作數(shù)可以指定8種尋址方式 （4）操作數(shù)可以是RR型、RS型、SS型8、 指令格式如下所示，OP為操作碼字段，試分析指令格式特點(diǎn)15 10 7 4 3 0OP源寄存器 基值寄存器 位移量（16位） （1）雙字長二地址指令，用于訪問存儲(chǔ)器（2）操作碼字段OP為六位，可以指定64種操作（3）一個(gè)操作數(shù)在源寄存器（共16個(gè)），另一個(gè)操作數(shù)在存儲(chǔ)器中（由基址寄存器和位移量決定），所以是RS型指令。9、指令格式如下所示，OP為操作碼字段，試分析指令格式特點(diǎn)15 10 7 4 3 0 OP 源寄存器基址存儲(chǔ)器 位移量（16位）（1）雙字長二地址指令，用于訪問存儲(chǔ)器（2）操作碼字段O

21、P為六位，可以指定64種操作（3）一個(gè)操作數(shù)在源寄存器（共16個(gè)），另一個(gè)操作數(shù)在存儲(chǔ)器中（由基址寄存器和位移量決定），所以是RS型指令。10、什么是RISC？RISC指令系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？簡(jiǎn)化指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱RISC。RISC指令系統(tǒng)的特點(diǎn)是：（1）選取使用頻率最高的一些簡(jiǎn)單指令，指令條數(shù)少；（2）指令長度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少；（3）只有取數(shù)/存數(shù)指令訪問存儲(chǔ)器，其余指令的操作都在寄存器之間進(jìn)行。習(xí)題五1、請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)內(nèi)天如適當(dāng)答案。在CPU中：（1）保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的寄存器是_指令寄存器_；(2)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令地址的器存器是_地址寄存器；（3）算術(shù)邏輯運(yùn)算結(jié)果常

22、放在_累加寄存器_和_狀態(tài)條件寄存器_ 。2、什么是微操作指在指令執(zhí)行過程中，要求每個(gè)部件所完成的基本操作3、數(shù)據(jù)傳輸率？數(shù)據(jù)傳輸率是指單位時(shí)間存儲(chǔ)器讀/寫的二進(jìn)制信息量。4、假設(shè)某機(jī)器有80條指令，平均每條指令由4條微指令組成，其中有一條取指微指令是所有指令公用的。已知微指令長度為32位，請(qǐng)估算控制存儲(chǔ)器容量。(80*3+1)*32/8=964(B)5、計(jì)算機(jī)的5大功能？（1）輸入輸出功能 （2）記憶功能 （3）計(jì)算功能 （4）判斷功能 （5）自我控制功能 6、說明CPU中的主要寄存器。（1）指令寄存器（IR）（2）程序計(jì)數(shù)器（PC）（3）地址寄存器（AR）（4）緩沖寄存器（DR）（5）累加

23、寄存器（AC）（6）狀態(tài)條件寄存器（PSW）7、什么是CISC？CISC指令系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？CISC是復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的英文縮寫。其特點(diǎn)是：指令系統(tǒng)復(fù)雜龐大，指令數(shù)目一般多達(dá)2、3百條。尋址方式多指令格式多指令字長不固定可訪存指令不加限制各種指令使用頻率相差很大各種指令執(zhí)行時(shí)間相差很大大多數(shù)采用微程序控制器 8、什么是并行處理？并行處理是使計(jì)算機(jī)的各個(gè)操作（如讀/寫存儲(chǔ)器，算術(shù)或邏輯運(yùn)算，I/O操作）能同時(shí)進(jìn)行，從而大大提高了計(jì)算機(jī)的速度。并行性有著兩種含義：一是同時(shí)性，指兩個(gè)以上事件在同一時(shí)刻發(fā)生；一是并發(fā)性，指兩個(gè)以上事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。 9、簡(jiǎn)述CPU的主要功能。指令控制 程序

24、的順序控制，稱為指令控制。操作控制 CPU管理并產(chǎn)生由內(nèi)存取出的每條指令的操作信號(hào)，把各種操作信號(hào)送往相應(yīng)部件，從而控制這些部件按指令的要求進(jìn)行動(dòng)作。時(shí)間控制 對(duì)各種操作實(shí)施時(shí)間上的控制，稱為時(shí)間控制。數(shù)據(jù)加工 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算處理，完成數(shù)據(jù)的加工處理。 10、請(qǐng)說明指令周期、機(jī)器周期、時(shí)鐘周期之間的關(guān)系。指令周期是完成一條指令所需的時(shí)間。包括取指令、分析指令和執(zhí)行指令所需的全部時(shí)間。機(jī)器周期也稱為CPU周期，是指被確定為指令執(zhí)行過程中的歸一化基準(zhǔn)時(shí)間，通常等于取指時(shí)間（或訪存時(shí)間）。時(shí)鐘周期是時(shí)鐘頻率的倒數(shù)，也可稱為節(jié)拍脈沖或T周期，是處理操作的最基本單位。一個(gè)指令周期由若干個(gè)機(jī)

25、器周期組成，每個(gè)機(jī)器周期又由若干個(gè)時(shí)鐘周期組成。習(xí)題六1、比較單總線、雙總線、三總線結(jié)構(gòu)的性能特點(diǎn)。 單總線的優(yōu)點(diǎn)是允許I/O設(shè)備之間或I/O設(shè)備與內(nèi)存之間直接交換信息，只需CPU分配總線使用權(quán)，不需要CPU干預(yù)信息的交換。單總線的缺點(diǎn)是由于全部系統(tǒng)部件都連接在一組總線上，所以總線負(fù)載很重，可能使其吞吐量達(dá)到飽和甚至不能勝任的程度。 雙總線結(jié)構(gòu)中，通道是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)獨(dú)立部件，使CPU的效率大為提高，并可以實(shí)現(xiàn)形式多樣而更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳送。雙總線的優(yōu)點(diǎn)是以增加通道這一設(shè)備為代價(jià)的，通道實(shí)際上是一臺(tái)具有特殊功能的處理器，所以雙總線通常在大、中型計(jì)算機(jī)中采用。 在三總線系統(tǒng)中，任一時(shí)刻只使用一

26、種總線，但若使用多入口存儲(chǔ)器，內(nèi)存總線可與DMA總線同時(shí)工作，此時(shí)三總線系統(tǒng)可以比單總線系統(tǒng)運(yùn)行得更快。但是三總線系統(tǒng)中，設(shè)備到設(shè)備不能直接進(jìn)行信息傳送，而必須經(jīng)過CPU或內(nèi)存間接傳送，所以三總線的工作效率較低。2、說明總線結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的影響。(1）最大存儲(chǔ)容量單總線系統(tǒng)中，最大內(nèi)存容量必須小于由計(jì)算機(jī)字長所決定的可能的地址總線。雙總線系統(tǒng)中，存儲(chǔ)容量不會(huì)受到外圍設(shè)備數(shù)量的影響（2）指令系統(tǒng) 雙總線系統(tǒng)，必須有專門的I/O指令系統(tǒng)單總線系統(tǒng)，訪問內(nèi)存和I/O使用相同指令（3）吞吐量總線數(shù)量越多，吞吐能力越大3、用異步通信方式傳送字符“A”和“8”，數(shù)據(jù)有7位，偶校驗(yàn)1位，起始位1位，停

27、止位1位，請(qǐng)分別畫出波形圖。解：A的波形圖： 01000001018的波形圖：00001111114、總線上掛兩個(gè)設(shè)備，每個(gè)設(shè)備能收能發(fā)，還能從電氣上和總線斷開，畫出邏輯圖，并作簡(jiǎn)要說明。CPUCPU 數(shù)據(jù)總線 地址總線 控制總線接口2接口1接口2接口1設(shè)備2設(shè)備1設(shè)備2設(shè)備15、畫出菊花鏈方式的優(yōu)先級(jí)判決邏輯電路圖。中央仲裁器中央仲裁器 BS BR 設(shè)備接口0設(shè)備接口n設(shè)備接口1 設(shè)備接口0設(shè)備接口n設(shè)備接口1 6、總線的一次信息傳送過程大致分哪幾個(gè)階段？分五個(gè)階段：總線請(qǐng)求，總線仲裁，尋址（目的地址），信息傳送，狀態(tài)返回（或錯(cuò)誤報(bào)告）。7、何謂總線仲裁？一般采用何種策略進(jìn)行仲裁，簡(jiǎn)要說明它

28、們的應(yīng)用環(huán)境。連接到總線上功能模塊有主動(dòng)和被動(dòng)兩種形態(tài)。主方可以啟動(dòng)一個(gè)總線周期，而從方只能響應(yīng)主方的請(qǐng)求。每次總線操作，只能有一個(gè)主方占用總線控制權(quán)，但同一時(shí)間里可以有一個(gè)或多個(gè)從方。除CPU模塊外，I/O功能模塊也可以提出總線請(qǐng)求。為了解決多個(gè)主設(shè)備同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)總線控制權(quán)，必須具有總線仲裁部件，以某種方式選擇其中一個(gè)主設(shè)備作為總線的下一次主方。一般來說，采用優(yōu)先級(jí)或公平策略進(jìn)行仲裁。在多處理器系統(tǒng)中對(duì)CPU模塊的總線請(qǐng)求采用公平原則處理，而對(duì)I/O模塊的總線請(qǐng)求采用優(yōu)先級(jí)策略。8、集中式仲裁有幾種方式？集中式仲裁有鏈?zhǔn)讲樵兎绞?、?jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式、獨(dú)立請(qǐng)求方式。9、一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的總線，大致

29、分為哪幾類？一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的總線，大致分為三類：CPU內(nèi)部連接各寄存器及運(yùn)算部件之間的總線，稱為內(nèi)部總線。CPU同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他高速功能部件，如存儲(chǔ)器、通道等互相連接的總線，稱為系統(tǒng)總線。中、低速I/O設(shè)備之間互相連接的總線，稱為I/O總線。10、畫出PCI總線結(jié)構(gòu)框圖。說明三種橋的功能。解： 圖C11.2 橋在PCI總線體系結(jié)構(gòu)中，起著重要的作用，它連接兩條總線，使彼此間相互通信。橋是一個(gè)總線轉(zhuǎn)換部件，可以把一條總線的地址空間映射到另一條總線的地址空間上，從而使系統(tǒng)中任意一個(gè)總線主設(shè)備都能看到同樣的一份地址表。橋可以實(shí)現(xiàn)總線間的猝發(fā)式傳送，可使所有的存取都按CPU的需要出現(xiàn)在總線上。由上

30、可見，以橋連接實(shí)現(xiàn)的PCI總線結(jié)構(gòu)具有很好的擴(kuò)充性和兼容性，允許多條總線并行工作。習(xí)題七計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備是指_D_。A、輸入/輸出設(shè)備 B、外存儲(chǔ)器C、輸入/輸出設(shè)備及外存儲(chǔ) D、除了CPU和內(nèi)存以外的其他設(shè)備2、打印機(jī)根據(jù)印字方式可以分為_ C _和_ D_兩大類，在_C_類打印機(jī)，只有_A_型打印機(jī)能打印漢字，請(qǐng)從下面答案中選擇填空。A、針型打印機(jī) B、活字型打印機(jī) C、擊打式 D、非擊打式3、外存儲(chǔ)器與內(nèi)存儲(chǔ)器相比，外存儲(chǔ)器_B_。A.速度快，容量大，成本高 B.速度慢，容量大，成本低C.速度快，容量小，成本高 D.速度慢，容量大，成本高4、利用微型機(jī)制作了對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣處理的系統(tǒng)。

31、在該系統(tǒng)中，每抽取一個(gè)輸入數(shù)據(jù)就要中斷CPU一次，中斷處理程序接收采樣的數(shù)據(jù)，將其放到主存的緩沖區(qū)內(nèi)。該中斷處理需時(shí)x秒，另一方面緩沖區(qū)內(nèi)每存儲(chǔ)n個(gè)數(shù)據(jù)，主程序就將其取出進(jìn)行處理，這種處理需時(shí)y秒。因此該系統(tǒng)可以跟蹤到每秒_ A _次的中斷請(qǐng)求。A、n/(nx+y) B、n/(x+y)n C、min(1/x,n/y) 5、一光柵掃描圖形顯示器，每幀有10241024像素，可以顯示256種顏色，問刷新存儲(chǔ)器容量至少需要多大？刷新存儲(chǔ)器容量=分辨率*顏色深度=1024*1024*1B=1MB6、外圍設(shè)備的I/O控制分哪幾類？程序查詢方式程序中斷方式直接內(nèi)存訪問方式通道方式外圍處理機(jī)方式7、某雙面磁

32、盤，每面有220道，內(nèi)層磁道周長為70cm，內(nèi)層位密度400位/cm，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，請(qǐng)計(jì)算：（1）磁盤存儲(chǔ)容量是多少？每道信息量 = 400位/cm 70cm = 28000位 = 3500B 每面信息量 = 3500B 220 = 770000B 磁盤總?cè)萘?= 770000B 2 = 1540000B（2）數(shù)據(jù)傳輸率是多少？磁盤數(shù)據(jù)傳輸率（磁盤帶寬）Dr = r N N為每條磁道容量 N = 3500B r為磁盤轉(zhuǎn)速 r = 3000 轉(zhuǎn)/60s = 50轉(zhuǎn)/s 所以 Dr = 50/s 3500B = 175000B/s8、某雙面磁盤，每面有220道，已知磁盤轉(zhuǎn)速r=3000轉(zhuǎn)/分

33、，數(shù)據(jù)傳輸率為175000B/S，求磁盤總?cè)萘?。解?因?yàn)?Dr = rN r = 3000轉(zhuǎn)/分 = 50轉(zhuǎn)/秒 所以 N = Dr/r = （175000B/s） / （50/s）= 3500B 磁盤總?cè)萘?= 3500B220 = 1540000B9、CD-ROM光盤的外緣有5mm寬的范圍因紀(jì)錄數(shù)據(jù)困難，一般不使用，故標(biāo)準(zhǔn)的播放時(shí)間為60分鐘。請(qǐng)計(jì)算模式1、模式2情況下光盤存儲(chǔ)容量是多少？扇區(qū)總數(shù) = 60 60 75 = 270000模式1存放計(jì)算機(jī)程序和數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)容量為270000 2048 /1024 /1024 = 527MB模式2存放聲音、圖像等多媒體數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)容量為270

34、000 2336 /1024 /1024 = 601MB 10、何謂CRT的顯示分辨率、灰度級(jí)？解：分辨率是指顯示器所能表示的像素個(gè)數(shù)。像素越密，分辨率越高，圖像越清晰。分辨率取決于顯像管熒光粉的粒度、熒光屏的尺寸和CRT電子束的聚焦能力。同時(shí)刷新存儲(chǔ)器要有與顯示像素?cái)?shù)相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間，用來存儲(chǔ)每個(gè)像素的信息。灰度級(jí)是指黑白顯示器中所顯示的像素點(diǎn)的亮暗差別，在彩色顯示器中則表現(xiàn)為顏色的不同?；叶燃?jí)越多，圖像層次越清楚逼真。習(xí)題八1、如果認(rèn)為CPU等待設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)是處于非工作狀態(tài)（即踏步等待），那么在下面幾種主機(jī)與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送中：_A_主機(jī)與設(shè)備是串行工作的；_B_主機(jī)與設(shè)備是并行工作的

35、；_C_主程序與設(shè)備是并行運(yùn)行的。程序查詢方式 B、程序中斷方式 C、DMA方式2、中斷向量地址是_B_。A、子程序入口地址 B、中斷服務(wù)程序入口地址C、中斷服務(wù)入口地址指示器 D、例行程序入口地址3、利用微型機(jī)制作了對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣處理的系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，每抽取一個(gè)輸入數(shù)據(jù)就要中斷CPU一次，中斷處理程序接收采樣的數(shù)據(jù)，將其放到主存的緩沖區(qū)內(nèi)。該中斷處理需時(shí)x秒，另一方面緩沖區(qū)內(nèi)每存儲(chǔ)n個(gè)數(shù)據(jù)，主程序就將其取出進(jìn)行處理，這種處理需時(shí)y秒。因此該系統(tǒng)可以跟蹤到每秒_ A_次的中斷請(qǐng)求。A、n/(nx+y) B、n/(x+y)n C、min(1/x,n/y)4、采用DMA方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，每傳送一個(gè)數(shù)據(jù)就要占用一個(gè)_C_的時(shí)間。A、指令周期 B、機(jī)器周期 C、存儲(chǔ)周期 D、總線周期 5、通道的功能是：（1）_提高了CPU的效率_，（2）_實(shí)現(xiàn)了CPU與I/O設(shè)備的平行工作_。按通道的工作方式分，通道有 選擇 通道、 數(shù)組多路 通道和_字節(jié)多路_通道三種類型。6、簡(jiǎn)要描述外設(shè)進(jìn)行DMA操作的過程及DMA方式的主要優(yōu)點(diǎn)。（1）外設(shè)發(fā)出DMA請(qǐng)求 （2）CPU響應(yīng)請(qǐng)求，DMA控制器從CPU接管總線的控制 （3）由DMA控制器執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送操作 （4