【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)系統(tǒng)中通常所采用的多級(jí)存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)是：高速緩沖存儲(chǔ)器（cache）、主存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。各級(jí)存儲(chǔ)器承擔(dān)的職能各不相同。其中cache主要強(qiáng)調(diào)快速存取，以便使存取速度和CPU的運(yùn)算速度相匹配；外存儲(chǔ)器主要強(qiáng)調(diào)大的存儲(chǔ)容量，以滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)的大容量存儲(chǔ)要求；主存儲(chǔ)器介于cache與外存之間，要求選取適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)容量和存取周期，使它能容納系統(tǒng)的核心軟件和較多的用戶(hù)程序。 答：目前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中通常所采用的多級(jí)存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)是：高速緩沖存儲(chǔ)器（cache）、主存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。各級(jí)存儲(chǔ)器承擔(dān)的職能各不相同。其中cache主要強(qiáng)調(diào)快速存取，以便使存取速度和CPU的運(yùn)算速度相匹配；外存儲(chǔ)器主要強(qiáng)調(diào)大的存儲(chǔ)容量，以滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)的大容量存儲(chǔ)要求；主存儲(chǔ)器介于cache與外存之間，要求選取適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)容量和存取周期，使它能容納系統(tǒng)的核心軟件和較多的用戶(hù)程序。20．第1題 某指令流水線(xiàn)有取指（IF）、譯碼（ID）、執(zhí)行（EX）、訪(fǎng)存（MEM）和寫(xiě)回寄存器堆（WB）5個(gè)過(guò)程段，各功能段所用的時(shí)間分別為120ns、80ns、90ns、100ns和60ns。今有40條指令流過(guò)此流水線(xiàn)，試求流水線(xiàn)的時(shí)鐘周期和加速比。 答案: 解：流水線(xiàn)的時(shí)鐘周期T=max{120，80，90，100，60}=120ns 加速比C=40*（120+80+90+100+60）/[(5+401）*120]=解：流水線(xiàn)的時(shí)鐘周期T=max{120，80，90，100，60}=120ns 加速比C=40*（120+80+90+100+60）/[(5+401）*120]=．第7題 設(shè)字長(zhǎng)為32位的二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)，階為10位（包括1位階符），尾數(shù)為22位（包括1位尾符），階和尾數(shù)分別用移碼和補(bǔ)碼表示，基數(shù)R＝2。求規(guī)格化數(shù)的表數(shù)范圍。答案: 解：規(guī)格化數(shù)的表數(shù)范圍：(R=2) 正數(shù)為：251221 ～ 2511(1－221) 負(fù)數(shù)為：2511(1) ～ 2512(21－221)23．第8題 若某計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)可分為IIIII5和I6等6種類(lèi)型的指令，這6種指令的指令周期分別是4ns、5ns、3ns、7ns、6ns和8ns，在程序出現(xiàn)的頻度（概率）分別是15%、12%、30%、8%、20%和15%，求該機(jī)的平均指令執(zhí)行時(shí)間是多少ns，平均運(yùn)算速度為多少M(fèi)IPS（百萬(wàn)條指令每秒）？答案: 解：平均運(yùn)算時(shí)間： T=415%+512%+330%+78%+620%+815% = (ns)平均運(yùn)算速度：v=1/T=1/[(109)247。103]= (MIPS)24．第9題 試說(shuō)明組合邏輯（硬布線(xiàn)）控制器通常采用哪三級(jí)的時(shí)序信號(hào)？在計(jì)算機(jī)中，總清信號(hào)的作用是什么？答案: 答：組合邏輯控制器通常采用三級(jí)的時(shí)序體制：即主狀態(tài)(CPU)周期節(jié)拍電位節(jié)拍脈沖?？偳逍盘?hào)的作用主要是使計(jì)算機(jī)處于正常的初始狀態(tài)，例如把時(shí)序電路的有關(guān)觸發(fā)器和I/O接口電路中的設(shè)備狀態(tài)觸發(fā)器預(yù)置為正確的初始狀態(tài)等，這些觸發(fā)器的狀態(tài)在開(kāi)機(jī)時(shí)是隨機(jī)的，不能保證啟動(dòng)后計(jì)算機(jī)能正常工作。為此必須有總清信號(hào)，它在機(jī)器啟動(dòng)時(shí)由電源電路產(chǎn)生或按下總清開(kāi)關(guān)產(chǎn)生。25．第16題 精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)RISC，其指令系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是什么？減少指令種類(lèi)的一種有效做法是指令的替代實(shí)現(xiàn)，試舉例說(shuō)明。答案: 解：RISC指令系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：(1) 指令數(shù)目較少，一般都選用使用頻度最高的一些簡(jiǎn)單指令。(2) 指令長(zhǎng)度固定，指令格式種類(lèi)少，尋址方式種類(lèi)少。(3) 大多數(shù)指令可在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成。(4) 通用寄存器數(shù)量多，只有存數(shù)指令或取數(shù)指令訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器，而其余指令均在寄器之間進(jìn)行操作。26．第17題 按中斷源與CPU的關(guān)系不同，中斷可分為內(nèi)中斷和外中斷兩大類(lèi)，試說(shuō)明這兩類(lèi)中斷一般包括哪些方面的中斷。答案: 答：按中斷源性質(zhì)與CPU的關(guān)系分：① 處理機(jī)內(nèi)的中斷（內(nèi)中斷）② 系統(tǒng)內(nèi)外設(shè)的中斷（外中斷）27．第18題 什么是同步定時(shí)，異步定時(shí)？比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。答案: 答：（1）同步定時(shí)，總線(xiàn)上所有部件都在公共時(shí)鐘線(xiàn)上的同步信號(hào)協(xié)調(diào)下工作。其特點(diǎn)是有公共時(shí)鐘。異步定時(shí)，總線(xiàn)上的設(shè)備（部件）有各自的時(shí)鐘，它們之間通常采用“應(yīng)‐答”方式進(jìn)行通信。其特點(diǎn)是無(wú)公共時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。（2） 同步定時(shí)方式具有較高的傳輸頻率，但不適合存取時(shí)間差別大的設(shè)備之間的通信。異步定時(shí)方式具有可靠性高，適用于存取時(shí)間不同的部件之間的通信。但傳輸效率較低。28．第24題 什么叫堆棧？計(jì)算機(jī)中有哪兩種形式的堆棧？常用的是哪一種？有何優(yōu)點(diǎn)？答案: 答：按后進(jìn)先出方式工作的存儲(chǔ)單元的集合叫堆棧。計(jì)算機(jī)中堆棧的實(shí)現(xiàn)有二種結(jié)構(gòu)，一種是寄存器堆棧（串聯(lián)堆棧、下壓堆棧），另一種是存儲(chǔ)器堆棧。前者是在CPU中設(shè)置一組專(zhuān)門(mén)的具有對(duì)位串聯(lián)的若干個(gè)寄存器組成，配合堆棧指令實(shí)現(xiàn)堆棧操作；后者則是在內(nèi)存開(kāi)辟專(zhuān)門(mén)用于堆棧的存儲(chǔ)區(qū)，另加堆棧指針SP組成，配合堆棧指令實(shí)現(xiàn)其操作。由于存儲(chǔ)器堆棧是使用容量較大的內(nèi)存部分存儲(chǔ)區(qū)，因此具有堆棧區(qū)的位置靈活和容量可變等特點(diǎn)，是常用的一種。20．第1題 某磁盤(pán)里，平均找道時(shí)間為T(mén)S=10毫秒，平均旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間TL=5毫秒，數(shù)據(jù)傳輸速率為40MB/s。磁盤(pán)機(jī)上存放著250個(gè)文件，每個(gè)文件的平均長(zhǎng)度為10MB?，F(xiàn)在需將所有文件逐一讀出并檢查更新，然后寫(xiě)回磁盤(pán)機(jī)，每個(gè)文件平均需要1毫秒的額外處理時(shí)間。問(wèn)； (1) 檢查并更新所有文件需要占用多少時(shí)間?(2) 若磁盤(pán)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和數(shù)據(jù)傳輸速率都提高一倍，檢查并更新全部文件的時(shí)間又是多少?答案: 解：(1) 每次磁盤(pán)讀或?qū)懙臅r(shí)間＝找道時(shí)間+等待時(shí)間+數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，故總的文件更新時(shí)間為(2) 若磁盤(pán)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度提高一倍，則平均旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間縮短為10毫秒；若磁盤(pán)機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸率都提高一倍，則變?yōu)?000B/ms，故總的文件更新時(shí)間為 21．第16題 設(shè)字長(zhǎng)為32位的二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)，階為10位（包括1位階符），尾數(shù)為22位（包括1位尾符），階和尾數(shù)分別用移碼和補(bǔ)碼表示，基數(shù)R＝2。求規(guī)格化數(shù)的表數(shù)范圍。答案: 解：規(guī)格化數(shù)的表數(shù)范圍：(R=2) 正數(shù)為：251221 ～ 2511(1－221) 負(fù)數(shù)為：2511(1) ～ 2512(21－221)22．第19題 設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為8位，試寫(xiě)出下列十進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼和移碼表示。如果是小數(shù)，則用定點(diǎn)小數(shù)表示；若為整數(shù)，則用定點(diǎn)整數(shù)表示。(1) 25/128 (2) －38/64 答案: 解：(1)設(shè)X=(25/128)10=(110012111)2=()2 所以[X]原=[X]反=[X]補(bǔ)=，[X]移=20+= (2)設(shè)X=(－38/64)10=(－1001102110)2=(－)2 所以[X]原= [X]反= [X]補(bǔ)= [X]移=23．第28題 已知二進(jìn)制數(shù)X=2－010 ，Y=2－011(－)，設(shè)階為5位（包括2位階符），用補(bǔ)碼表示，尾數(shù)為8位（包括2位尾符），用補(bǔ)碼表示，按浮點(diǎn)運(yùn)算方法，求X+Y的值，運(yùn)算過(guò)程階和尾數(shù)均用雙符號(hào)進(jìn)行。要求寫(xiě)出機(jī)器的運(yùn)算步驟。答案: 解： x和y的浮點(diǎn)機(jī)器數(shù)（階和尾數(shù)均用補(bǔ)碼表示）　　[x]?。?1110，　　[y]?。?1101， ① 求階差　 [△E]補(bǔ)＝[Ex]補(bǔ)+ [Ey]補(bǔ)　　　　 ＝11110＋00011＝00001　 可見(jiàn)　△E＝1，將My右移1位，[y]?。?1110，(1)② 尾數(shù)相加。 [Mx]補(bǔ) + [My]補(bǔ) (1) (1) ③ [Mx+My]補(bǔ)應(yīng)左規(guī)，階碼減1?！?即 [x＋y]補(bǔ)＝11101，④ 溢出檢查　 運(yùn)算結(jié)果的階小于所能表示的最大階，所以無(wú)溢出。 所以　x＋y＝211() 24．第2題 計(jì)算機(jī)中時(shí)序信號(hào)的作用是什么？設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)啟停電路的基本要求是什么？答案: 答：時(shí)序信號(hào)的作用：為計(jì)算機(jī)各部分的協(xié)調(diào)工作提供時(shí)序標(biāo)志。 設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)啟停電路的要求： 1）啟動(dòng)時(shí)一定要從第一個(gè)節(jié)拍電位的前沿開(kāi)始工作； 2）停機(jī)時(shí)一定要在指令最末一個(gè)節(jié)拍脈沖結(jié)束后，才關(guān)閉時(shí)序發(fā)生器。25．第6題 程序中包括指令和要處理的數(shù)據(jù)，在執(zhí)行時(shí)先必須調(diào)到內(nèi)存中才能執(zhí)行，CPU直接從內(nèi)存中將指令或數(shù)據(jù)取來(lái)并加以執(zhí)行的。CPU是如何知道取來(lái)的是指令還是數(shù)據(jù)？說(shuō)明理由。答案: 答：取指周期中從內(nèi)存讀出的信息流是指令流，它流向控制器；而在執(zhí)行器周期中從內(nèi)存讀出的信息流是數(shù)據(jù)流，它由內(nèi)存流向運(yùn)算器。答：教師未批改26．第13題 精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)RISC，其指令系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是什么？減少指令種類(lèi)的一種有效做法是指令的替代實(shí)現(xiàn)，試舉例說(shuō)明。答案: 解：RISC指令系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：(1) 指令數(shù)目較少，一般都選用使用頻度最高的一些簡(jiǎn)單指令。(2) 指令長(zhǎng)度固定，指令格式種類(lèi)少，尋址方式種類(lèi)少。(3) 大多數(shù)指令可在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成。(4) 通用寄存器數(shù)量多，只有存數(shù)指令或取數(shù)指令訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器，而其余指令均在寄器之間進(jìn)行操作。27．第26題 按中斷源與CPU的關(guān)系不同，中斷可分為內(nèi)中斷和外中斷兩大類(lèi)，試說(shuō)明這兩類(lèi)中斷一般包括哪些方面的中斷。答案: 答：按中斷源性質(zhì)與CPU的關(guān)系分：① 處理機(jī)內(nèi)的中斷（內(nèi)中斷）② 系統(tǒng)內(nèi)外設(shè)的中斷（外中斷）28．第27題 在微命令的分段編碼方式中，分段的原則是什么？答案: 答：A、相互有一定關(guān)系又不能在同一微周期出現(xiàn)（相斥性）的微命令可編在同一字段內(nèi)；可能在同一微周期出現(xiàn)（相容性）的微命令應(yīng)編在不同的字段內(nèi)；B、分段應(yīng)與數(shù)據(jù)通路的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，便于微命令的設(shè)計(jì)、修改、查找。C、每個(gè)字段的位數(shù)不能太多（2~4位）。20．第1題 設(shè)字長(zhǎng)為32位的二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)，階為10位（包括1位階符），尾數(shù)為22位（包括1位尾符），階和尾數(shù)分別用移碼和補(bǔ)碼表示，基數(shù)R＝2。求規(guī)格化數(shù)的表數(shù)范圍。答案: 解：規(guī)格化數(shù)的表數(shù)范圍：(R=2) 正數(shù)為：251221 ～ 2511(1－221) 負(fù)數(shù)為：2511(1) ～ 2512(21－221)21．第26題 某指令流水線(xiàn)有取指（IF）、譯碼（ID）、執(zhí)行（EX）、訪(fǎng)存（MEM）和寫(xiě)回寄存器堆（WB）5個(gè)過(guò)程段，各功能段所用的時(shí)間分別為120ns、80ns、90ns、100ns和60ns。今有40條指令流過(guò)此流水線(xiàn)，試求流水線(xiàn)的時(shí)鐘周期和加速比。 答案: 解：流水線(xiàn)的時(shí)鐘周期T=max{120，80，90，100，60}=120ns 加速比C=40*（120+80+90+100+60）/[(5+401）*120]=解：流水線(xiàn)的時(shí)鐘周期T=max{120，80，90，100，60}=120ns 加速比C=40*（120+80+90+100+60）/[(5+401）*120]=．第27題 已知X==－, 用變形補(bǔ)碼計(jì)算X+Y和XY, 同時(shí)指出運(yùn)算結(jié)果是否溢出。答案: 解：x= y=－[X]補(bǔ)＝, [Y]補(bǔ)＝, [Y]補(bǔ)＝ [X+Y]補(bǔ)＝+＝ 無(wú)溢出 X+Y＝ [XY]補(bǔ)＝+＝ 溢出 XY＝+ 1補(bǔ)＝補(bǔ)＝補(bǔ)＝＝＝補(bǔ)＝＝＝23．第28題 若某計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)可分為IIIII5和I6等6種類(lèi)型的指令，這6種指令的指令周期分別是4ns、5ns、3ns、7ns、6ns和8ns，在程序出現(xiàn)的頻度（概率）分別是15%、12%、30%、8%、20%和15%，求該機(jī)的平均指令執(zhí)行時(shí)間是多少ns，平均運(yùn)算速度為多少M(fèi)IPS（百萬(wàn)條指令每秒）？答案: 解：平均運(yùn)算時(shí)間： T=415%+512%+330%+78%+620%+815% = (ns)平均運(yùn)算速度：v=1/T=1/[(109)247。103]= (MIPS)24．第2題 集中式總線(xiàn)仲裁方式有哪三種，其特點(diǎn)是什么？答案: 答：(1)鏈?zhǔn)讲樵?xún)方式。BG按優(yōu)先級(jí)由高至低依次傳送的總線(xiàn)查詢(xún)方式。所需傳輸線(xiàn)少，便于更改和擴(kuò)充。(2)計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)方式。優(yōu)先次序可靈活變動(dòng)。(3)獨(dú)立請(qǐng)求方式。響應(yīng)速度快，對(duì)優(yōu)先次序的控制靈活。25．第5題 什么叫堆棧？計(jì)算機(jī)中有哪兩種形式的堆棧？常用的是哪一種？有何優(yōu)點(diǎn)？答案: 答：按后進(jìn)先出方式工作的存儲(chǔ)單元的集合叫堆棧。計(jì)算機(jī)中堆棧的實(shí)現(xiàn)有二種結(jié)構(gòu)，一種是寄存器堆棧（串聯(lián)堆棧、下壓堆棧），另一種是存儲(chǔ)器堆棧。前者是在CPU中設(shè)置一組專(zhuān)門(mén)的具有對(duì)位串聯(lián)的若干個(gè)寄存器組成，配合堆棧指令實(shí)現(xiàn)堆棧操作；后者則是在內(nèi)存開(kāi)辟專(zhuān)門(mén)用于堆棧的存儲(chǔ)區(qū)，另加堆棧指針SP組成，配合堆棧指令實(shí)現(xiàn)其操作。由于存儲(chǔ)器堆棧是使用容量較大的內(nèi)存部分存儲(chǔ)區(qū)，因此具有堆棧區(qū)的位置靈活和容量可變等特點(diǎn)，是常用的一種。26．第15題 程序中包括指令和要處理的數(shù)據(jù)，在執(zhí)行時(shí)先必須調(diào)到內(nèi)存中才能執(zhí)行，CPU直接從內(nèi)存中將指令或數(shù)據(jù)取來(lái)并加以執(zhí)行的。CPU是如何知道取來(lái)的是指令還是數(shù)據(jù)？說(shuō)明理由。答案: 答：取指周期中從內(nèi)存讀出的信息流是指令流，它流向控制器；而在執(zhí)行器周期中從內(nèi)存讀出的信息流是數(shù)據(jù)流，它由內(nèi)存流向運(yùn)算器。27．第16題 精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)RISC，其指令系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是什么？減少指令種類(lèi)的一種有效做法是指令的替代實(shí)現(xiàn)，試舉例說(shuō)明。答案: 解：RISC指令系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：(1) 指令數(shù)目較少，一般都選用使用頻度最高的一些簡(jiǎn)單指令。(2) 指令長(zhǎng)度固定，指令格式種類(lèi)少，尋址方式種類(lèi)少。(3) 大多數(shù)指令可在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成。(4) 通用寄存器數(shù)量多，只有存數(shù)指令或取數(shù)指令訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器，而其余指令均在寄器之間進(jìn)行操作。28．第25題 試談?wù)勈裁词谴鎯?chǔ)系統(tǒng)的高速緩