【正文】 . 0174。1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 .1 0 + 1 1 1 . 0 0 1 0 0 1 +[x*]補(bǔ) 2 1 1 1 . 1 1 0 0174。1 . 0 0 1 1 1 1 + 0 0 . 1 1 0 1 1 1 +[x]補(bǔ) 0 0 . 0 1 1 1 0 0 . 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 . 0 + 1 1174。y= 0. 000 111 100 011 運(yùn)算過程如下：原碼一位乘： 部分積 乘數(shù)y* 0 . 0 0 0 0 0 0 . 0 1 0 1 0 1 —— +x* 1 0 . 0 0 1 0 1 1 1 .174。1 1 0 0 0 1 1 . 0 —— +0 0 1 1 原碼兩位乘： 部分積 乘數(shù)y* Cj 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 1 0 1 0 1 0 + 0 0 0 . 0 1 0 1 1 1 +x* 0 0 0 . 0 1 0 1 1 1 2 0 0 0 . 。 y0=1 197。 +[x]補(bǔ) 0 0 . 0 1 1 0 1 1 1 0 0 . 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 . 0 174。 0 0 1 0 . 1 —— x* + 0 . 1 1 0 1 1 1 1 . 0 0 1 1 1 1 0 . 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 02x*=，[x*]補(bǔ)=[x]補(bǔ)= 原碼兩位乘： 部分積 乘數(shù) Cj 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 . 1 0 1 1 1 0 0 + 0 0 1 . 1 0 1 1 1 0 +2x* 0 0 1 . 1 0 1 1 2 0 0 0 . 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0174。 （1）[x]原=x=，[y]原= x*=， y*= 1=1 x*y*= 111 100 010 [xy]原= y0=0 197。補(bǔ)碼或反碼右移時(shí)具有符號(hào)延伸特性。 MSB位=1）197。000 其對(duì)應(yīng)的正數(shù)真值范圍為： 231 （21+29）~ 231180。（129） 2）當(dāng)采用階移尾原非規(guī)格化數(shù)時(shí)， 正數(shù)表示范圍為： 231 180。 故：尾數(shù)位數(shù)=32115=25位 25（32） 該浮點(diǎn)數(shù)格式如下： 1 5 1 179。 （2）基值不同對(duì)浮點(diǎn)數(shù)什么有影響？ （3）當(dāng)階碼和尾數(shù)均用補(bǔ)碼表示，且尾數(shù)采用規(guī)格化形式，給出兩種情況下所能表示的最大正數(shù)和非零最小正數(shù)真值。0的原碼、補(bǔ)碼、反碼和移碼，得出什么結(jié)論？ 解：0的機(jī)器數(shù)形式如下：解：機(jī)器數(shù)與對(duì)應(yīng)的真值形式如下：續(xù)表1：續(xù)表2：續(xù)表3：12. 設(shè)浮點(diǎn)數(shù)格式為：階符1位、階碼4位、數(shù)符1位、尾數(shù)10位。注意： 1）絕對(duì)值小的負(fù)數(shù)其值反而大，且負(fù)數(shù)的絕對(duì)值越小，其補(bǔ)碼值越大。 1. 設(shè)x為真值，x*為絕對(duì)值，說明[x*]補(bǔ)=[x]補(bǔ)能否成立。（注：負(fù)數(shù)絕對(duì)值大的補(bǔ)碼碼值反而小。問：1）打印緩存容量至少有多大？2）字符發(fā)生器容量至少有多大？3）列計(jì)數(shù)器應(yīng)有多少位？4）緩存地址計(jì)數(shù)器應(yīng)有多少位？解：1）打印緩存最小容量 = 1328= 132B（考慮偶校驗(yàn)位）2）ROM最小容量 = 967列9行= 6729位3）列計(jì)數(shù)器 = 3位（7列向上取2的冪）4）緩存地址計(jì)數(shù)器 = 8位（132向上取2的冪）討論：由于針打是按列打印，所以ROM一個(gè)存儲(chǔ)單元中存一列的9個(gè)點(diǎn)，則容量為6729位；列計(jì)數(shù)器是對(duì)列號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，所以模=7，3位（模不等于位數(shù)）；同樣緩存地址計(jì)數(shù)器模=132，8位。 4）顯存每個(gè)地址對(duì)應(yīng)一個(gè)字符顯示位置，顯示位置自左至右，從上到下，分別對(duì)應(yīng)緩存地址由低到高。問題2：主動(dòng)性應(yīng)以CPU的操作方式看，而不是以I/O的操作方式看。 27. 試從下面七個(gè)方面比較程序查詢、程序中斷和DMA三種方式的綜合性能。m討論：扇面、扇段和扇區(qū)：扇面指磁盤分區(qū)后形成的扇形區(qū)域；扇段指扇面上一個(gè)磁道所對(duì)應(yīng)的弧形區(qū)域；扇區(qū)通常用來泛指扇面或扇段。180。錯(cuò)2：程序中斷不存在踏步等待。 不一樣。 問題：這是程序中斷方式嗎？由于打印機(jī)速度比CPU慢得多，CPU將數(shù)據(jù)發(fā)送給打印機(jī)后，就去為磁盤服務(wù)，而這時(shí)打印機(jī)可自己慢慢打印。試問是否要將打印機(jī)輸出停下來，等磁盤操作結(jié)束后，打印機(jī)輸出才能繼續(xù)進(jìn)行？為什么？解：這是一道多重中斷的題，由于磁盤中斷的優(yōu)先權(quán)高于打印機(jī)，因此應(yīng)將打印機(jī)輸出停下來，等磁盤操作結(jié)束后，打印機(jī)輸出才能繼續(xù)進(jìn)行。15. 什么是中斷允許觸發(fā)器？它有何作用？解：中斷允許觸發(fā)器是CPU中斷系統(tǒng)中的一個(gè)部件，他起著開關(guān)中斷的作用（即中斷總開關(guān)，則中斷屏蔽觸發(fā)器可視為中斷的分開關(guān)）。中斷向量地址和入口地址的聯(lián)系：中斷向量地址可理解為中斷服務(wù)程序入口地址指示器（入口地址的地址），通過它訪存可獲得中斷服務(wù)程序入口地址。 D置0，B置1 174。 5）準(zhǔn)備就緒信號(hào)6）輸入：CPU通過輸入指令（IN）將DBR中的數(shù)據(jù)取走；若為輸出，除數(shù)據(jù)傳送方向相反以外，其他操作與輸入類似。 1）CPU發(fā)I/O地址設(shè)備開始工作；174。兩者的區(qū)別：字符傳送率是數(shù)據(jù)的“純”有效傳送率，不含數(shù)據(jù)格式信息；波特率是“毛”傳送率，含數(shù)據(jù)格式信息。問題： I/O 要達(dá)到與CPU工作速度完全同步一般是不可能的。 而I/O與內(nèi)存統(tǒng)一的編址方式?jīng)]有；問題：無論哪種編址方式，I/O地址都是由相應(yīng)的指令提供的，而地址本身并沒有特殊的標(biāo)識(shí)。27. 某磁盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，共有4個(gè)記錄盤面，每毫米5道，每道記錄信息12 288字節(jié)，最小磁道直徑為230mm，共有275道，求：（1）磁盤存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量；（2）最高位密度（最小磁道的位密度）和最低位密度；（3）磁盤數(shù)據(jù)傳輸率；（4）平均等待時(shí)間。上圖中示出了在MFM制時(shí)位周期時(shí)間縮短一倍的情況。 Cache命中率=787/800 98%（3）設(shè)無Cache時(shí)訪主存需時(shí)800T（T為主存周期），加入Cache后需時(shí)：（+13）T187。補(bǔ)充討論：Cache結(jié)構(gòu)改進(jìn)的第三個(gè)措施是分級(jí)實(shí)現(xiàn)，如二級(jí)緩存結(jié)構(gòu)，即在片內(nèi)Cache（L1）和主存之間再設(shè)一個(gè)片外Cache（L2），片外緩存既可以彌補(bǔ)片內(nèi)緩存容量不夠大的缺點(diǎn)，又可在主存與片內(nèi)緩存間起到平滑速度差的作用，加速片內(nèi)緩存的調(diào)入調(diào)出速度（主存—L2—L1）。此時(shí)存儲(chǔ)器只能尋址A13=1的地址空間(奇數(shù)片)，A13=0的另一半地址空間（偶數(shù)片）將永遠(yuǎn)訪問不到。180。理由：字?jǐn)U展需設(shè)計(jì)片選譯碼，較麻煩，而位擴(kuò)展只需將數(shù)據(jù)線按位引出即可。 板內(nèi)片選設(shè)4位地址；不設(shè)板選，8個(gè)板同時(shí)工作，總線分時(shí)傳送；180。解：存儲(chǔ)基元總數(shù) = 64K8位 = 512K位 = 219位；思路：如要滿足地址線和數(shù)據(jù)線總和最小，應(yīng)盡量把存儲(chǔ)元安排在字向，因?yàn)榈刂肺粩?shù)和字?jǐn)?shù)成2的冪的關(guān)系，可較好地壓縮線數(shù)。附加門電路組合2級(jí)譯碼信號(hào)；180。11. 畫出用10244位的存儲(chǔ)芯片組成一個(gè)容量為64K8位的存儲(chǔ)器邏輯框圖。鑒于上述區(qū)別，為避免兩種操作混淆，分別叫做再生和刷新。區(qū)別：?解決的問題不一樣。數(shù)據(jù)線根數(shù)與字長(zhǎng)位數(shù)相等，在此為32根。存儲(chǔ)器帶寬 = 1/200ns 32位= 160M位/秒 = 20MB/S = 5M字/秒注意字長(zhǎng)（32位）不是16位。主存—輔存層次在存儲(chǔ)系統(tǒng)中主要起擴(kuò)容作用，即從程序員的角度看，他所使用的存儲(chǔ)器其容量和位價(jià)接近于輔存，而速度接近于主存。解：此題實(shí)際上是要求設(shè)計(jì)一個(gè)雙向總線收發(fā)器，設(shè)計(jì)要素為三態(tài)、雙向、使能等控制功能的實(shí)現(xiàn)，可參考74LS245等總線收發(fā)器芯片內(nèi)部電路。5. 解釋下列概念：總線的主設(shè)備（或主模塊）、總線的從設(shè)備（或從模塊）、總線的傳輸周期和總線的通信控制。另外也可通過地址來源區(qū)分，從PC指出的存儲(chǔ)單元取出的是指令，由指令地址碼部分提供操作數(shù)地址。5. 馮?諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？解：馮氏計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是：P9? 由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成；? 指令和數(shù)據(jù)以同一形式（二進(jìn)制形式）存于存儲(chǔ)器中；? 指令由操作碼、地址碼兩大部分組成；? 指令在存儲(chǔ)器中順序存放，通常自動(dòng)順序取出執(zhí)行；? 以運(yùn)算器為中心（原始馮氏機(jī)）。硬件和軟件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中相互依存，缺一不可，因此同樣重要。 X——此字母沒有專指的縮寫含義，可以用作任一部件名，在此表示操作數(shù)寄存器，即運(yùn)算器中工作寄存器之一，用來存放操作數(shù)；MAR——Memory Address Register，存儲(chǔ)器地址寄存器，內(nèi)存中用來存放欲訪問存儲(chǔ)單元地址的寄存器；MDR——Memory Data Register，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)緩沖寄存器，主存中用來存放從某單元讀出、或?qū)懭肽炒鎯?chǔ)單元數(shù)據(jù)的寄存器；I/O——Input/Output equipment，輸入/輸出設(shè)備，為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱，用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送；MIPS——Million Instruction Per Second，每秒執(zhí)行百萬條指令數(shù)，為計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度指標(biāo)的一種計(jì)量單位；10. 指令和數(shù)據(jù)都存于存儲(chǔ)器中,計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們？解：計(jì)算機(jī)硬件主要通過不同的時(shí)間段來區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，即：取指周期（或取指微程序）取出的既為指令，執(zhí)行周期（或相應(yīng)微程序）取出的既為數(shù)據(jù)。4. 為什么要設(shè)置總線判優(yōu)控制？常見的集中式總線控制有幾種？各有何特點(diǎn)？哪種方式響應(yīng)時(shí)間最快？哪種方式對(duì)電路故障最敏感？解：總線判優(yōu)控制解決多個(gè)部件同時(shí)申請(qǐng)總線時(shí)的使用權(quán)分配問題；常見的集中式總線控制有三種：鏈?zhǔn)讲樵?、?jì)數(shù)器查詢、獨(dú)立請(qǐng)求；特點(diǎn)：鏈?zhǔn)讲樵兎绞竭B線簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充，對(duì)電路故障最敏感；計(jì)數(shù)器查詢方式優(yōu)先級(jí)設(shè)置較靈活，對(duì)故障不敏感，連線及控制過程較復(fù)雜；獨(dú)立請(qǐng)求方式判優(yōu)速度最快，但硬件器件用量大，連線多，成本較高。11. 畫一個(gè)具有雙向傳輸功能的總線邏輯圖。 Cache—主存層次在存儲(chǔ)系統(tǒng)中主要對(duì)CPU訪存起加速作用，即從整體運(yùn)行的效果分析，CPU訪存速度加快，接近于Cache的速度，而尋址空間和位價(jià)卻接近于主存。即：存取周期 = 存取時(shí)間 + 恢復(fù)時(shí)間5. 什么是存儲(chǔ)器的帶寬？若存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線寬度為32位，存取周期為200ns，則存儲(chǔ)器的帶寬是多少？解：存儲(chǔ)器的帶寬指單位時(shí)間內(nèi)從存儲(chǔ)器進(jìn)出信息的最大數(shù)量。7. 一個(gè)容量為16K32位的存儲(chǔ)器，其地址線和數(shù)據(jù)線的總和是多少？當(dāng)選用下列不同規(guī)格的存儲(chǔ)芯片時(shí)，各需要多少片？1K4位，2K8位，4K4位，16K1位，4K8位，8K8位解：地址線和數(shù)據(jù)線的總和 = 14 + 32 = 46根；各需要的片數(shù)為：1K4：16K32 / 1K4 = 168 = 128片 2K8：16K32 / 2K8 = 84 = 32片 4K4：16K32 / 4K4 = 48 = 32片 16K1：16K32 / 16K1 = 32片4K8：16K32 / 4K8 = 44 = 16片8K8：16K32 / 8K8 = 24 = 8片 討論：地址線根數(shù)與容量為2的冪的關(guān)系，在此為214，14根；：32=25，5根）180。都是屬于重寫操作。讀出再生時(shí)芯片數(shù)據(jù)引腳上有讀出數(shù)據(jù)輸出；刷新時(shí)由于CAS信號(hào)無效，芯片數(shù)據(jù)引腳上無讀出數(shù)據(jù)輸出（唯RAS有效刷新，內(nèi)部讀）?？纱蟠蠊?jié)省器材用量，是最常用的譯碼驅(qū)動(dòng)方式。 頁(yè)選直接聯(lián)到芯片；問題：SRAM一般只一個(gè)片選端；譯碼輸出負(fù)載能力需考慮。 12. 設(shè)有一個(gè)64K8位的RAM芯片，試問該芯片共有多少個(gè)基本單元電路（簡(jiǎn)稱存儲(chǔ)基元）？欲設(shè)計(jì)一種具有上述同樣多存儲(chǔ)基元的芯片，要求對(duì)芯片字長(zhǎng)的選擇應(yīng)滿足地址線和數(shù)據(jù)線的總和為最小，試確定這種芯片的地址線和數(shù)據(jù)線，并說明有幾種解答。 180。解：（1）地址空間分配圖：（2）選片：ROM：4K4位：2片；RAM：4K8位：3片；（3）CPU和存儲(chǔ)器連接邏輯圖及片選邏輯：討論：1）選片：當(dāng)采用字?jǐn)U展和位擴(kuò)展所用芯片一樣多時(shí)，選位擴(kuò)展。4）其它常見錯(cuò)誤：138的C輸入端接地；（相當(dāng)于把138當(dāng)24譯碼器用，不合理）180。（4）如果地址線A13與CPU斷線，并搭接到高電平上，將會(huì)出現(xiàn)A13恒為“1”的情況。因?yàn)镃ache與CPU之間的數(shù)據(jù)通路大大縮短,故存取速度得以提高；將指令Cache和數(shù)據(jù)Cache分開有如下好處：1）可支持超前控制和流水線控制，有利于這類控制方式下指令預(yù)取操作的完成；2）指令Cache可用ROM實(shí)現(xiàn)，以提高指令存取的可靠性；3）數(shù)據(jù)Cache對(duì)不同數(shù)據(jù)類型的支持更為靈活，既可支持整數(shù)（例32位），也可支持浮點(diǎn)數(shù)據(jù)（如64位）。 187。解：寫電流波形圖如下：比較：1）FM和MFM寫電流在位周期中心處的變化規(guī)則相同；2）MFM制除連續(xù)一串“0”時(shí)兩個(gè)0周期交界處電流仍變化外，基本取消了位周期起始處的電流變化；3）FM制記錄一位二進(jìn)制代碼最多兩次磁翻轉(zhuǎn)，MFM制記錄一位二進(jìn)制代碼最多一次磁翻轉(zhuǎn)，因此MFM制的記錄密度可提高一倍。3）柱面數(shù)4）數(shù)據(jù)傳輸率與盤面數(shù)無關(guān)；5）數(shù)據(jù)傳輸率的單位時(shí)間是秒，不是分。I/O獨(dú)立編址方式有明顯的I/O地址標(biāo)識(shí)，180。 同步方式適用于CPU與I/O工作速度完全同步的場(chǎng)合。要求的是數(shù)據(jù)傳送速率，串行傳送時(shí)一般用波特率表示。地址總線174?？刂瓶偩€174。接口向設(shè)備發(fā)啟動(dòng)命令174。解：中斷向量地址和入口地址的區(qū)別：向量地址是硬件電路（向量編碼器）產(chǎn)生的中斷源的內(nèi)存地址編號(hào)，中斷入口地址是中斷服務(wù)程序首址。14. 在什么條件下，I/O設(shè)備可以向CPU提出中斷請(qǐng)求？解：I/O設(shè)備向CPU提出中斷請(qǐng)求的條件是：I/O接口中的設(shè)備工作完成狀態(tài)為1（D=1），中斷屏蔽碼為0 （MASK=0），且CPU查詢中斷時(shí)，中斷請(qǐng)求觸發(fā)器狀態(tài)為1（INTR=1）。當(dāng)打印機(jī)正在進(jìn)行打印時(shí)，磁盤申請(qǐng)中斷請(qǐng)求。180。 DMA比中斷速度高；短、高或不一樣的具體程度？ 180。 sm 錯(cuò)1：25 I/O傳送間隔主要指設(shè)備準(zhǔn)