2023年电大计算机组成原理形成性考核册答案新版.doc

二、判断题：判断下列说法是否对的，并说明理由。（注：理由书上自己找）1ASCII编码是一种汉字字符编码；2一般采用补码运算的二进制减法器，来实现定点二进制数加减法的运算；3在浮点数表达法中，阶码的位数越多，能表达的数值精度越高；4只有定点数运算才也许溢出，浮点数运算不会产生溢出。ASCII编码是一种字符编码，不是汉字字符编码2.浮点数表达法中，尾码的位数越多，能表达的数值精度越高3.浮点数的溢出是以其阶码溢出表现出来的。三、简答题：1简述奇偶校验码和海明校验码的实现原理。答：奇偶校验码原理：通常是为一个字节补充一个二进制位，称为校验位，通过设立校验位的值为0或1的方式，使字节自身的8位和该校验位具有1值的位数一定为奇数或偶数。在接受方，检查接受到的码字是否还满足取值为1的总的位数的奇偶关系，来决定数据是否犯错。海明校验码原理：是在k个数据位之外加上r个校验位，从而形成一个k+r位的新的码字，使新的码字的码距比较均匀地拉大。把数据的每一个二进制位分派在几个不同的偶校验位的组合中，当某一位出现错误，就会引起相关的几个校验位的值发生变化，这不仅可以发现错误，还可以指出哪一位犯错，为进一步纠错提供了依据。2简述教材中给出的MIPS计算机的运算器部件的功能和组成。答：MIPS计算机的运算器部件的功能和组成：运算器的首要功能是完毕对数据的算术和逻辑运算, 由其内部的一个被称之为算术与逻辑运算部件(英文缩写为ALU)承担；运算器的第二项功能，是暂存将参与运算的数据和中间结果, 由其内部的一组寄存器承担；为了用硬件线路完毕乘除指令运算, 运算器内一般尚有一个能自行左右移位的专用寄存器, 通称乘商寄存器。这些部件通过几组多路选通器电路实现互相连接和数据传送；运算器要与计算机其它几个功能部件连接在一起协同运营, 还必须有接受外部数据输入和送出运算结果的逻辑电路。3浮点运算器由哪几部分组成？答：解决浮点数指数部分的部件、解决尾数的部件、加速移位操作的移位寄存器线路以及寄存器堆等组成。4假定 X = 0.0110011*211， Y = 0.1101101*2-10 （此处的数均为二进制），在不使用隐藏位的情况下，回答下列问题：（1）浮点数阶码用4位移码、尾数用8位原码表达（含符号位），写出该浮点数能表达的绝对值最大、最小的（正数和负数）数值；解答：绝对值最大： 1 111 0 1111111、1 111 1 1111111；绝对值最小： 0 001 0 0000000、0 001 1 0000000（2）写出X、Y的浮点数表达。X浮1 011 0 0110011 Y浮0 110 0 1101101（3）计算X+YA：求阶差：|E|=|1011-0110|=0101B：对阶：Y变为 1 011 0 00000 1101101C：尾数相加：00 0110011 00000+ 00 00000 1101101=00 0110110 01101D：规格化：左规：尾数为0 1101100 1101，阶码为1010F：舍入解决：采用0舍1入法解决，则有00 1101100+1=00 1101101E：不溢出所以，X+Y最终浮点数格式的结果： 1 010 0 1101101，即0.1101101*210四、计算题：1将十六进制数据14.4CH表达成二进制数，然后表达成八进制数和十进制数。14.4CH=(10100.01001100)2=(14.23)8=(20.21875)10注：本题原答案疑似错误，本人答案为：14.4CH=(10100.01001100)2=(24.23)8=(20.296875)10,请各位同学自行学习验证。2对下列十进制数表达成8位（含一位符号位）二进制数原码和补码编码。（1）17； X原00010001，X补00010001（2）-17； X原10010001，X补111011113已知下列各x原，分别求它们的x反和x补。（1）x原0.10100；x反010100，x补010100（2）x原1.00111；x反111000，x补111001（注：本答案不拟定）（3）x原010100；x反010100，x补010100（4）x原110100；x反101011，x补1011004写出X10111101，Y00101011的双符号位原码、反码、补码表达，并用双符号补码计算两个数的差。 X原00 10111101, X反00 10111101, X补00 10111101 Y原11 00101011, Y反11 11010100, Y补11 11010101 X补+Y补00 10010010（注：本答案存疑）二、判断题：判断下列说法是否对的，并说明理由。1变址寻址需要在指令中提供一个寄存器编号和一个数值。2计算机的指令越多，功能越强越好。3程序计数器PC重要用于解决指令的执行顺序。4微程序控制器的运营速度一般要比硬连线控制器更快。1.对变址寻址就是将寄存器（该寄存器一般称作基址寄存器）的内容与指令中给出的地址偏移量相加，从而得到一个操作数的有效地址。变址寻址方式常用于访问某基地址附近的地址单元。2.错并不一定，CISC比RISC指令更多，功能更强大，但并不比RISC好3.对 程序计数器是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方。4.错 正好相反三、简答题：1一条指令通常由哪两个部分组成？指令的操作码一般有哪几种组织方式？各自应用在什么场合？各自的优缺陷是什么？答：一条指令通常由操作码和操作数两个部分组成。指令的操作码一般有定长的操作码、变长的操作码两种组织方式。定长操作码的组织方式应用在当前多数的计算机中；变长的操作码组织方式一般用在小型及以上的计算机当中。（注：存疑）定长操作码的组织方式对于简化计算机硬件设计，提高指令译码和辨认速度有利。变长的操作码组织方式可以在比较短的指令字中，既能表达出比较多的指令条数，又能尽量满足给出相应的操作数地址的规定。2如何在指令中表达操作数的地址？通常使用哪些基本寻址方式？答：是通过寻址方式来表达操作数的地址。 通常使用的基本寻址方式有：立即数寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址、间接寻址、堆栈寻址等。3为读写输入/输出设备，通常有哪几种常用的寻址方式用以指定被读写设备？答：为读写输入/输出设备，通常有两种常用的编址方式用以指定被读写设备，一是I/O端口与主存储器统一的编制方式，另一种是I/O端口与主存储器彼此独立的编制方式。(存疑，此答案回答的是编码方式，而非寻址方式- -!)4简述计算机中控制器的功能和基本组成，微程序的控制器和硬连线的控制器在组成和运营原理方面有何相同和不同之处？答：控制器重要由下面4个部分组成：（1）程序计数器（PC），是用于提供指令在内存中的地址的部件，服务于读取指令，能执行内容增量和接受新的指令地址，用于给出下一条将要执行的指令的地址。（2）指令寄存器（IR），是用于接受并保存从内存储器读出来的指令内容的部件，在执行本条指令的整个过程中，为系统运营提供指令自身的重要信息。（3）指令执行的环节标记线路，用于标记出每条指令的各个执行环节的相对顺序关系，保证每一条指令按设定的环节序列依次执行。（4）所有控制信号的产生部件，它依据指令操作码、指令的执行环节（时刻），也许尚有些此外的条件信号，来形成或提供出当前执行环节计算机各个部件要用到的控制信号。计算机整机各硬件系统，正是在这些信号控制下协同运营，执行指令，产生预期的执行结果。由于上述后两个部分的具体组成与运营原理不同，控制器被分为硬连线控制器和微程序控制器两大类。微程序的控制器和组合逻辑的控制器是计算机中两种不同类型的控制器。共同点：基本功能都是提供计算机各个部件协同运营所需要的控制信号；组成部分都有程序计数器PC，指令寄存器IR；都提成几个执行环节完毕每一条指令的具体功能。不同点：重要表现在解决指令执行环节的办法，提供控制信号的方案不同样。微程序的控制器是通过微指令地址的衔接区分指令执行环节，应提供的控制信号从控制存储器中读出，并通过一个微指令寄存器送到被控制部件。组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令执行环节，用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号。微程序的控制器的优点是设计与实现简朴些，易用于实现系列计算机产品的控制器，理论上可实现动态微程序设计，缺陷是运营速度要慢一些。组合逻辑控制器的优点是运营速度明显地快，缺陷是设计与实现复杂些，但随着EDA工具的成熟，该缺陷已得到很大缓解。5控制器的设计和该计算机的指令系统是什么关系？答：控制器的的基本功能，是依据当前正在执行的指令，和它所处的执行环节，形成并提供在这一时刻整机各部件要用到的控制信号。所以，控制器的设计和该计算机的指令系统是一一相应的关系，也就是控制器的设计应依据指令的规定来进行，特别是要分析每条指令的执行环节，产生每个环节所需要的控制信号。6指令采用顺序方式、流水线方式执行的重要差别是什么？各有什么优点和缺陷？顺序方式是，在一条指令完全执行结束后，再开始执行下一条指令。优点是控制器设计简朴，容易实现，；缺陷是速度比较慢。指令流水线方式是提高计算机硬件性能的重要技术和有效措施，在成本增长不多的情况下很明显地提高了计算机的性能。追求的目的是力争在每一个指令执行环节中完毕一条指令的执行过程。实现思绪是把一条指令的几项功能划分到不同的执行部件去完毕，在时间上又允许这几个部件可以同时运营。缺陷是控制器设计复杂，比较不容易实现，；突出的优点是速度明显提高。二、判断题：判断下列说法是否对的，并说明理由。1CPU访问存储器的时间是由存储器的容量决定的，存储器容量越大，访问存储器所需的时间越长。与大小无关2引入虚拟存储系统的目的，是为了加快外存的存取速度。是为了扩充内存3按主机与接口间的数据传送方式，输入/输出接口可分为串行接口和并行接口。4DMA控制器通过中断向CPU发DMA请求信号。5.错 它是由存储器的的带宽，字长和存储周期决定的6.错 虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。在虚拟存储器系统中，作业无需所有装入，只要装入一部分就可运营。引入虚拟存储技术之后,可以:1、提高内存运用率；（如：定义100*100大小的数组，也许只用到10*10个元素）2、程序不再受现有物理内存空间的限制；编程变得更容易；3、可以提高多道程序度，使更多的程序可以进入内存运营 7.对8.对DMA方式规定CPU执行设备驱动程序启动设备，给出存放数据的内存始址以及操作方式和传送字节长度等。三、简答题：1在三级存储体系中，主存、外存和高速缓存各有什么作用？各有什么特点？答：多级存储器系统，是围绕读写速度尚可、存储容量适中的主存储器来组织和运营的, 并由高速缓冲存储器缓解主存读写速度慢、不能满足CPU运营速度需要的矛盾；用虚拟存储器更大的存储空间，解决主存容量小、存不下规模更大的程序与更多数据的难题，从而达成使整个存储器系统有更高的读写速度、尽也许大的存储容量、相对较低的制造与运营成本。高速缓冲存储器的问题是容量很小，虚拟存储器的问题是读写速太慢。追求整个存储器系统有更高的性能/价格比的核心思绪，在于使用中充足发挥三级存储器各自的优势，尽量避开其短处。2什么是随机存取方式？哪些存储器采用随机存取方式？答：RAM,即随机存储器，可以看作是由许多基本的存储单元组合起来构成的大规模集成电路。静态随机存储器（RAM）和动态随机存储器（DRAM）可采用随机存取方式。3什么是虚拟存储器？它能解决什么问题？为什么？答：虚拟存储器属于主存外存层次，由存储器管理硬件和操作系统中存储器管理软件支持，借助于硬磁盘等辅助存储器，并以透明方式提供应用户的计算机系统具有辅存的容量，接近主存的速度，单位容量的成本和辅存差不多的存储器。重要用来缓解内存局限性的问题。由于系统会使用一部分硬盘空间来补充内存。4什么是串行接口和并行接口？简述它们的数据传输方式和合用场合。答：串行接口只需要一对信号线来传输数据，重要用于传输速度不高、传输距离较长的场合。并行接口传输按字或字节解决数据，传输速率较低，实用于传输速度较高的设备，如打印机等。5CPU在每次执行中断服务程序前后应做哪些工作？答：CPU在每次执行中断服务程序前完毕：关中断；保存断点和被停下来的程序的现场信息；判别中断源，转中断服务程序的入口地址；执行开中断指令。CPU在每次执行中断服务程序后完毕：关中断，准备返回主程序；恢复现场信息，恢复断点；执行开中断；返回主程序。6总线的信息传输有哪几种方式？具体说明几种方式的特点。答：总线的传输方式有：串行传送、并行传送、复用传送和数据包传送。