計(jì)算機(jī)習(xí)題問答(一)

Word計(jì)算機(jī)習(xí)題問答(一)

計(jì)算機(jī)習(xí)題問答(一)

1．在計(jì)算機(jī)中，為什么要采用多級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)？它的應(yīng)用是建立在程序的什么特性之上的？

答案

為了緩解主存儲(chǔ)器讀寫速度慢，不能滿足CPU運(yùn)行速度需要的矛盾，另一方面又

要解決主存儲(chǔ)器容量小，存不下更多的程序和數(shù)據(jù)的難題，當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，

廣泛采用了多級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。它的應(yīng)用是建立在程序運(yùn)行的局部性原理之

上的。

2．多級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器是由哪三級(jí)存儲(chǔ)器組成的？每一級(jí)存儲(chǔ)器使用什么類型的存儲(chǔ)器介質(zhì)？這些介質(zhì)的主要特性是什么？在多級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)中，何謂信息的一致性原則和包含性原則？

答案

多級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器是由高速緩沖存儲(chǔ)器、主存儲(chǔ)器和虛擬存儲(chǔ)器三級(jí)結(jié)構(gòu)組成的。

每一級(jí)存儲(chǔ)器使用的存儲(chǔ)器介質(zhì)及特性如下：

存儲(chǔ)器介質(zhì)特性

高速緩沖存儲(chǔ)器靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）速度特快、成本高

不需要刷新、容量較小

主存儲(chǔ)器動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器（DRAM）速度較慢、成本較低

需要刷新、容量較大

虛擬存儲(chǔ)器磁盤速度慢、成本低、容量極大

信息的一致性原則是：同一個(gè)信息會(huì)同時(shí)存放在幾個(gè)級(jí)別的存儲(chǔ)器中，此時(shí)，這一信息

在幾個(gè)級(jí)別的存儲(chǔ)器中必須保持一致。

信息的包含性原則是：處在內(nèi)層（更靠近CPU）存儲(chǔ)器中的信息一定被包含在各外層的存儲(chǔ)器中。

3.比較DRAM和SRAM芯片的主要特性。

答案

靜態(tài)和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器芯片特性比較

特性SRAMDRAM

存儲(chǔ)信息觸發(fā)器電容

破壞性讀出非是

需要刷新不要需要

送行列地址同時(shí)送分兩次送

運(yùn)行速度快慢

集成度低高

發(fā)熱量大小

存儲(chǔ)成本高低

4.為什么當(dāng)前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，多選用DRAM芯片組成主存儲(chǔ)器？

答案

因?yàn)镈RAM芯片生產(chǎn)成本低、集成度高，可組成較大容量的存儲(chǔ)器。

5.多體結(jié)構(gòu)的主存儲(chǔ)器的作用是什么？什么是多體交叉編址技術(shù)（低地址交叉）？作用是什么？

答案：

使用多體結(jié)構(gòu)的主存儲(chǔ)器，是為了使用可以獨(dú)立讀寫的多個(gè)存儲(chǔ)器，以提高對(duì)它們

并行讀寫，快速得到多個(gè)數(shù)據(jù)的能力，緩解單個(gè)主存儲(chǔ)器讀寫速度慢的矛盾。

在多體結(jié)構(gòu)的主存儲(chǔ)器中，通常多選用把相鄰的存儲(chǔ)字放在不同的存儲(chǔ)體中，這被

稱為多體交叉編址技術(shù)（或稱為低地址交叉）。它更符合程序運(yùn)行的局部性原理，

有利于同時(shí)（或時(shí)間上有覆蓋）地讀寫地址相鄰的幾個(gè)存儲(chǔ)字。

6.高速緩沖存儲(chǔ)器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的主要作用是什么？用什么類型的存儲(chǔ)器芯片實(shí)現(xiàn)，為什么？高速緩存與主存在讀寫原理方面有何區(qū)別？

答案

高速緩沖存儲(chǔ)器（CACHE）的使用是為了緩解主存儲(chǔ)器讀寫速度慢，不能滿足CPU

運(yùn)行速度需要的矛盾。高速緩沖存儲(chǔ)器是用靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）的存儲(chǔ)器芯片實(shí)現(xiàn)

的。因?yàn)殪o態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）的存儲(chǔ)器芯片不需要刷新，速度快。

主存儲(chǔ)器讀寫原理是：必須在指令中給出主存的存儲(chǔ)單元地址，通過譯碼電路選中

主存的一個(gè)單元，再執(zhí)行讀寫操作。

高速緩沖存儲(chǔ)器（CACHE）的容量很小，無法用主存地址去選擇CACHE的一個(gè)單元，

所以使CACHE的每個(gè)存儲(chǔ)單元有三部分組成，如圖所示：

有效位標(biāo)志字段數(shù)據(jù)字段

1或0主存地址信息主存單元復(fù)制過來的數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)字段：當(dāng)CPU第一次讀出主存某一單元內(nèi)容時(shí)，順便寫進(jìn)CACHE的某一個(gè)單元

有效位：“1”表示數(shù)據(jù)字段內(nèi)容有效；“0”表示數(shù)據(jù)字段內(nèi)容無效

標(biāo)志字段：保存相應(yīng)主存儲(chǔ)單元的地址信息。當(dāng)程序中的一條指令要用一個(gè)內(nèi)存地

址讀主存的某一個(gè)單元時(shí)，就用這一地址來與CACHE中的各個(gè)標(biāo)志字段的內(nèi)容相比

較，若有相同者，則該CACHE單元的數(shù)據(jù)字段內(nèi)容就是欲要的數(shù)據(jù)。

7.高速緩沖存儲(chǔ)器有哪三種主要的映像方式？從地址映射和地址變換比較它們各自的組成特點(diǎn)。

答案

高速緩沖存儲(chǔ)器有三種主要的映像方式：全相聯(lián)映像方式、直接映像方式和多路組

相聯(lián)映像方式。從地址映射和地址變換比較它們各自的組成特點(diǎn)如下：

全相聯(lián)映像方式：就是主存的一個(gè)字（或字塊）可以映像到整個(gè)CACHE的任何一個(gè)

字（或字塊）中。標(biāo)志字段存放了主存地址的一部分，實(shí)現(xiàn)CACHE標(biāo)志字段的比較

操作要訪問到每一個(gè)CACHE單元，所以電路過多過復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)成本太高。

直接映像方式：就是主存的一個(gè)字（或字塊）只能映像到整個(gè)CACHE的一個(gè)準(zhǔn)確確

定的字（或字塊）中。二者的對(duì)應(yīng)關(guān)系是完全確定的，沒有任何選擇余地。在CACHE

標(biāo)志字段僅寫入主存地址的區(qū)段號(hào)。比較時(shí)僅用主存地址的區(qū)段號(hào)與CACHE標(biāo)志字段

比較即可。

多路組相聯(lián)映像方式：是全相聯(lián)與直接映像方式的折衷方案。把CACHE分為若干組，

每組包含幾個(gè)區(qū)段，主存也分為組間采用全相聯(lián)映像方式，而組內(nèi)采用直接映像方式。

8.簡(jiǎn)單說明寫一次型光盤的組成和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫的原理及過程。

答案

寫一次型光盤盤片由基板、鋁質(zhì)反射層和薄金屬膜三層結(jié)構(gòu)組成。寫入時(shí)，寫光

束聚焦成很細(xì)的光束打到指定的位置，那里的金屬膜融出一個(gè)小于1μ的小坑，表

示已完成一個(gè)1信號(hào)的寫入操作。讀出時(shí)，讀光束照到指定的光盤位置（能量很弱）

，會(huì)把所照之處有無小坑通過反射光的強(qiáng)弱表現(xiàn)出來，從而確定讀出來的是“1”信

號(hào)還是“0”信號(hào)。

9．陣列磁盤應(yīng)用什么類型的接口卡？該卡上大體有些什么組成部件？陣列盤中的RAID0，RAID1，RAID4，RAID5指的是什么類型的容錯(cuò)處理？

答案

陣列磁盤應(yīng)用RAID卡即陣列控制接口卡。該卡上大體有一個(gè)單片計(jì)算機(jī)、有DRAM

存儲(chǔ)器（陣列加速器）。

RAID0指的是沒有采取任何容錯(cuò)措施；RAID1指的是采取磁盤鏡像容錯(cuò)措施；

RAID4指的是數(shù)據(jù)保護(hù)容錯(cuò)措施；RAID5指的是分布式數(shù)據(jù)保護(hù)容錯(cuò)措施。

1、把下面給出的幾個(gè)十進(jìn)制的數(shù)化成二進(jìn)制的數(shù)(無法精確表示時(shí),小數(shù)點(diǎn)后取3位)、八進(jìn)制的數(shù)、十六進(jìn)制的數(shù):7+3/4,-23/64,27.5,-125.9375,5.432+(11)2/(100)2=(111.11)2=(7.6)8=(7.C)16

提示:3/4不必轉(zhuǎn)化成小數(shù)再用乘2取整法轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù),直接將11的小數(shù)點(diǎn)左移兩位即得0.11;

(2)2-23/64=(-10111)2/26=(-0.010111)2=(-0.27)8=(-0.5C)16;

(3)327.5=(11011.1)2=(33.4)8=(1B.8)16;

(4)4-125.9375=(-1111101.1111)2=(-175.74)8＝(-7B.F)16;

(5)5.43=(101.011)2=(5.3)8=(5.6)16;

2,-(101101111.101)2,(23.47)8,-(1A3C.D)16

=10.3125;

(2)-(101101111.101)2=-367.625;

(3)(23.47)8=2×8+3+4×8-1+7×8-2=19+0.5+0.1094=19.6094;

(4)-(1A3C)16=-(1×163+10×162+3×16+12+13×16-1)=-6716.8125;

1110*0101,10111101/1101

(3)1110*0101=1000110

(4)10111101/1101=1110.100

5.寫出下面2組數(shù)的原、反、補(bǔ)碼表示，并用補(bǔ)碼計(jì)算每組數(shù)的和、差。雙符號(hào)位的作用是什么？它只出現(xiàn)在什么電路之處？原=[x]補(bǔ)=[x]反=001101=001101=001101

[y]原=110111[y]反=111000

[y]補(bǔ)=111001[-y]補(bǔ)=000111

[x]補(bǔ)+[y]補(bǔ)=001101+111001=000110

故x+y=0.0110

[x-y]補(bǔ)=[x]補(bǔ)+[-y]補(bǔ)=001101+000111=010100結(jié)果錯(cuò)誤，正溢出

(2)x=10111101y=-00101011設(shè)符號(hào)位為雙符號(hào)位

則[x]原=[x]補(bǔ)=[x]反=0010111101

[y]原=1100101011[y]反=1111010100

[y]補(bǔ)=1111010101[-y]補(bǔ)=0000101011

[x]補(bǔ)+[y]補(bǔ)=0010111101+1111010101=0010010010

故x+y=10010010

[x-y]補(bǔ)=[x]補(bǔ)+[-y]補(bǔ)=0010111101+0000101011=0011101000

故x-y=11101000

雙符號(hào)位用于簡(jiǎn)化補(bǔ)碼加減運(yùn)算時(shí)的判別溢出，它只出現(xiàn)在ALU的符號(hào)運(yùn)算之處。

6.寫出[X]移=10111101和[Y]移=00101011所代表的實(shí)際值。說明移碼的使用場(chǎng)合；計(jì)算二移碼數(shù)的和、差。+x\x=(0111101)2=(61)10

[y]移=00101011=27+y\[y]補(bǔ)=10101011

\y=(-1010101)2=(-85)10

移碼只用于浮點(diǎn)數(shù)中的階碼表示。

[x]移+[y]移=10111101+00101011=11101000

對(duì)運(yùn)算結(jié)果要加27進(jìn)行修正得01101000，即十進(jìn)制-24

[x]移+[-y]移=10111101+11010101=10010010

對(duì)運(yùn)算結(jié)果要加27進(jìn)行修正得00010010發(fā)生了溢出

8．依照計(jì)算機(jī)的計(jì)算過程，用原碼計(jì)算在11題的第（1）小題給出的2個(gè)小數(shù)Y/X的商和正確的余數(shù)。

9．假定X=0.0110011*211，Y=0.1101101*2-10（此處的數(shù)均為二進(jìn)制），

浮點(diǎn)數(shù)階碼用4位移碼、尾數(shù)用8位原碼表示（含1位符號(hào)位），寫出該浮點(diǎn)數(shù)能表示的絕對(duì)值最大、最小的（正數(shù)和負(fù)數(shù)）數(shù)值；

（1）寫出X，Y的正確的浮點(diǎn)數(shù)表示（注意，此處預(yù)設(shè)了個(gè)小陷阱）；

7

最小的正數(shù)0.1000000*2-7

絕對(duì)值最大的負(fù)數(shù)-0.1111111*27

絕對(duì)值最小的負(fù)數(shù)-0.1000000*2-7

[X]?。?10101100110（經(jīng)過規(guī)格化處理）

符號(hào)位階碼尾數(shù)

[Y]?。?01101101101

符號(hào)位階碼尾數(shù)

（2）計(jì)算X+Y；[Y]浮變?yōu)?10100000110暫時(shí)保存

第三步：尾數(shù)相加，采用雙符號(hào)位的補(bǔ)碼運(yùn)算

001100110

+000000110

______________

001101100

第四步規(guī)格化：滿足規(guī)格化要求

第五步：舍入處理，采用0舍1入法處理

故最終運(yùn)算結(jié)果的浮點(diǎn)數(shù)格式為：010101101101，

即X+Y=+0.1101101*210

（3）計(jì)算X*Y，Y=0.1101101*2-10

[X]?。?10101100110

[Y]浮：0011011