【正文】 目的，是為了加快外存的存取速度（） 27. 中斷服務(wù)程序的最后一條指令是中斷返回指令（√ ） 三、簡答題（共 29 分） 1．計(jì)算機(jī)指令中要用到的操作數(shù)一般可以來自哪些部件？（ 8 分） 答： (1)CPU 內(nèi)部的通用寄存器。 (2)外圍設(shè)備（接口）中的一個(gè)寄存器。 (3)內(nèi)存儲器的一個(gè)存儲單元。 ?舉例說明一個(gè)指令周期往往要包含哪幾個(gè)執(zhí)行步驟 ? (7分 ) 答：指令周期通常是指計(jì)算機(jī)執(zhí)行4 一條指令所用的時(shí)間。 3. 一條指令要由哪兩部分組成？各部分的作用是什么？（ 8分） 答：第一部分是指令的操作 碼，它用于指明本條指令的運(yùn)算和操作功能，計(jì)算機(jī)需要為每條指令分配一個(gè)確定的操作碼。 ，把指令分成哪幾種？（ 7 分） 答：按照操作數(shù)的個(gè)數(shù)不同，指令分為下面四種： (1) 無操作數(shù)指令； (2)單操作數(shù)指令； (3)雙操作數(shù)指令 ,(4)多操作數(shù)指令。機(jī)器周期是指所有指令執(zhí)行過程中的一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間，通常以存取周期作為機(jī)器時(shí)間，時(shí)鐘周期是機(jī)器主頻的倒數(shù)，也稱為節(jié)拍，它是控制計(jì)算機(jī)操作的最小單位時(shí)間。節(jié)拍發(fā)生器是由幾個(gè)觸發(fā)器電路實(shí)現(xiàn)的典型的時(shí)序邏輯電路，它為指令的每一個(gè)執(zhí)行步驟提供一個(gè)節(jié)拍狀態(tài)信號，而節(jié)拍狀態(tài)的變換標(biāo)明了一條指令執(zhí)行步驟的次序關(guān)系。（ 8 分） 答：控制器部件是計(jì)算機(jī)的五大功能部件之一，其作用是向整機(jī)中包括控制器部件在內(nèi)的每個(gè)部件提供協(xié)同運(yùn)行所需要的控制信號。所以，控制器的基本功能是，依據(jù)當(dāng)前正在執(zhí)行的指令和它當(dāng)前所處的執(zhí)行步驟，形成并提供出在這一時(shí)刻整機(jī)各部件要用到的控制信號，并且決定下一步將進(jìn)入哪個(gè)執(zhí)行步驟。 (7分 ) 答：微程序控制路是用多條微指令 解釋執(zhí)行 每一條指令的功能，硬件組成中的核心線路 是一個(gè)被稱為控制存儲器的部件 (用 ROM芯片實(shí)現(xiàn) ) ，用于保存由微指令 (指令一個(gè)執(zhí)行步驟用到的控制信號的集合 )組成的徽程序。 合？為什么？（ 7 分） 答：微程序控制器通常在性能要求不是特別高的系列計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得到普遍應(yīng)用，相對硬連線控制器其運(yùn)行速度較慢， 難以使用在性能要求特別高的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中 何實(shí)現(xiàn)“容量大”、“速度快”和“成本低”的要求的 ?（ 7分） 答：將存儲器系統(tǒng)設(shè)計(jì)成由高速緩沖存儲器、主存儲器和輔助存儲器組成的多級結(jié)構(gòu)。 3級存儲器組成的？每一級存儲器使用什么類型的存儲介質(zhì)？（ 7分） 答：多級結(jié)構(gòu)的存儲器是由高速緩存、主存儲器和輔助存儲器（或虛擬存儲器）組成的。前兩者是半導(dǎo)體電路器件，以數(shù)字邏輯電路方式進(jìn)行讀寫，后者則是在磁性介質(zhì)層中通過電磁轉(zhuǎn)換過程完成信息讀寫。靜態(tài)存儲器讀寫速度快，生產(chǎn)成本高，通常多用其實(shí)現(xiàn)容量可以較小的高速緩沖存儲器。它主要 體現(xiàn)在如下 3個(gè)方面 :(1)時(shí)間方面，在一小段時(shí)間內(nèi)，最近被訪問過的程序和數(shù)據(jù)很可能再次被訪問 (2)空間方面，這些最近被訪問過的程序和數(shù)據(jù)，往往集中在 一小片存儲區(qū)域中 (3)在指令執(zhí)行服序方面，指令的順序執(zhí)行比轉(zhuǎn)移執(zhí)行的可能性要大。 存取容量是存儲器存放二進(jìn)制代碼的總數(shù)量，通常用存儲器所能記憶的全部字?jǐn)?shù)和字長的乘積來表5 示。依據(jù)具體的操作性質(zhì)，可以把一個(gè)總線周期分為內(nèi)存讀周期，內(nèi)存寫周期， I/O 讀周期， I/O寫周期 4 種類型。當(dāng)有多個(gè)總線主設(shè)備同時(shí)發(fā)出總線使用權(quán)的請求時(shí)，為了確保在任何時(shí)刻只有一個(gè)總線主設(shè)備使用總線傳輸數(shù)據(jù)，需要決定由其中某個(gè)設(shè)備獲得總線使用權(quán)，這就是進(jìn)行總線仲裁。 通信方式 ? (7分 ) 答：交換數(shù)據(jù)的過程中，通信設(shè)備的雙方都需要對時(shí)間上的配合關(guān)系進(jìn)行控制，這就是數(shù) 據(jù)傳送控制，或稱為總結(jié)通信控制，通常又稱為同步問題。異步通信的雙方采用 應(yīng)答方式 (又稱握手方式 )解決數(shù)據(jù)傳輸過程中的時(shí)間配合關(guān)系，而不是使用同一個(gè)時(shí)鐘 信號進(jìn)行同步。 接收設(shè)備還將用這一時(shí)鐘信號作為自己接收數(shù)據(jù)時(shí)的選通信號。 數(shù)據(jù)在總線上傳送時(shí)雙方使用同一個(gè)時(shí)鐘信號進(jìn)行同步的通信方式稱為同步通信方式。一個(gè)或幾個(gè)總線時(shí)鐘周期構(gòu)成一個(gè)總線周期，每個(gè)周期完成一次數(shù)據(jù)傳輸，總線周期的長短，還需要與被讀寫部件的存取時(shí)間相配合。后者沒有公共時(shí)鐘，沒有固定的傳輸周期，采用應(yīng)答方式通信。 ()10=()BCD=(0.101)2=()16 (lAA)16=(000110101010)2=(426)10 2．已知定點(diǎn)小數(shù)的真值 X ，YO． 0101，分別計(jì)算： (1)[X]原 =() [X]補(bǔ)=() [X]補(bǔ) =() (2)[Y]原 =() [Y]補(bǔ)=() [Y]補(bǔ) =(1. 1011) (3)[X+Y]補(bǔ) =() [YX]補(bǔ)=(0. 1110) ? 3．把正確的答案或選擇寫進(jìn)括號內(nèi)（二進(jìn)制需要小數(shù)點(diǎn)后保留 8 位）。 ( )10 = ()2 (4 7)10 = (0101111)2 原碼 0 101111 反碼 0 101111 補(bǔ)碼 1 .1011101 0 101111 X= 10111101， Y = 00101011的原碼和補(bǔ)碼表示，并用補(bǔ)碼計(jì)算兩個(gè)數(shù)的差。 ()10=()2 (49)10=(0110001)2 原碼 1. 0100100 0 0110001 反碼 1. 1011011 0 0110001 補(bǔ)碼 1. 1011100 0 0110001 8．已知 X=， Y=，求 [X]原、 [Y]原、 [X]補(bǔ) 、 [Y]補(bǔ)、 [X+Y]補(bǔ)。 6 =()2=()8=()10 2．對下列十進(jìn)制數(shù)表示成 8 位（含一位符號位）二進(jìn)制數(shù)原碼和補(bǔ)碼編碼。 （ 1） [x]原＝ ； [x]反＝010100， [x]補(bǔ)＝ 010100 （ 2） [x]原＝ ； [x]反＝111000， [x]補(bǔ)＝ 111001 （ 3） [x]原＝ 010100； [x]反＝ 010100，[x]補(bǔ)＝ 010100 （ 4） [x]原＝ 110100； [x]反＝ 101011，[x]補(bǔ)＝ 101100 4．寫出 X＝ 10111101， Y＝－00101011 的雙符號位原碼、反碼、補(bǔ)碼表示，并用雙符號補(bǔ)碼計(jì)算兩個(gè)數(shù)的差。二進(jìn)制小數(shù)點(diǎn)后保留 8 位。 答案： [X]原＝（ ）、 [X]補(bǔ)＝（ ）、 [－ X]補(bǔ)＝（ ） [Y]原＝（ ）、 [Y]補(bǔ)＝（ ）、[－ Y]補(bǔ)＝（ ） [X＋ Y]補(bǔ)＝（ ） [Y－ X]補(bǔ)＝（ ） 7．寫出 X＝ 10111101， Y＝－00101011 的雙符號位原碼、反碼、補(bǔ)碼表示，并用雙符號補(bǔ)碼計(jì)算兩個(gè)數(shù)的差。 5．變址尋址需要在指令中提供一個(gè)寄存器編號和一個(gè)數(shù)值。 7．程序計(jì)數(shù)器 PC 主要用于解決指令的執(zhí)行次 序。 9． CPU 訪問存儲器的時(shí)間是由存儲器的容量決定的，存儲器容量越大，訪問存儲器所需的時(shí)間越長。 11．按主機(jī)與接口間的數(shù)據(jù)傳送方式，輸入 /輸出接口可分為串行接口和并行接口。 √ 13．輸入輸出指令的功能是進(jìn)行CPU 和 I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。 15．在采用 DMA方式傳輸數(shù)據(jù) 時(shí)，數(shù)據(jù)傳送是在 DMA控制器本身發(fā)出的控制信號控制下完成的。 答： 奇偶校驗(yàn)碼原理 ： 通常是為一個(gè)字節(jié)補(bǔ)充一個(gè)二進(jìn)制位，稱為校驗(yàn)位，通過設(shè)置校驗(yàn)位的值為 0 或 1的方式，使字節(jié)自身的 8 位和該校驗(yàn)位含有 1 值的位數(shù)一定為奇數(shù)或偶數(shù)。 海明校驗(yàn)碼原理 ：是在 k 個(gè)數(shù)據(jù)位之外加上 r 個(gè)校驗(yàn)位，從而形成一個(gè) k+r 位的新的碼字，使新的碼字的碼距比較均勻地拉大。 2．簡述教材中給出的 MIPS計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器部件的功能和組成。這些部件通過幾組多路選通器電路實(shí)現(xiàn)相互連接和數(shù)據(jù)傳送；運(yùn)算器要與計(jì)算機(jī)其它幾個(gè)功能部件連接在一起協(xié)同運(yùn)行 , 還必須有接受外部數(shù)據(jù)輸入和送出運(yùn)算結(jié)果的邏輯電路。 4．假定 X = *211， Y = *210 （此處的數(shù)均為二進(jìn)制），在不使用隱藏位的情況下，回答下列問題： 7 （ 1）浮點(diǎn)數(shù)階碼用 4位移碼、尾數(shù)用 8位 原碼表示（含符號位），寫出該浮點(diǎn)數(shù)能表示的絕對值最大、最小的（正數(shù)和負(fù)數(shù)）數(shù)值； 解答：絕對值最大： 1 111 0 111111 1 111 1 1111111； 絕對值最?。? 0 001 0 0000000、 0 001 1 0000000 （ 2）寫出 X、 Y的浮點(diǎn)數(shù)表示。 指令的操作碼一般有定長的操作碼、變長的操作碼兩種組織方式。 定長操作碼的組織方式對于簡化計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)，提高指令譯碼和識別速度有利。 6．如何在指令中表示操作數(shù)的地址？通常使用哪些基本尋址方式？ 答：是通過尋址方式來表示操作數(shù)的地址。 7．為讀寫輸入 /輸出設(shè)備，通常有哪幾種常用的尋址方式用以指定被讀寫設(shè)備？ 答：為讀寫輸入 /輸出設(shè)備，通常有兩種常用的編址方式用以指定被讀寫設(shè)備，一是 I/O 端口與主存儲器統(tǒng)一的編制方式，另一種是 I/O 端口與主存儲器彼此獨(dú)立的編制方式。 （ 2）指令寄存器（ IR），是用于接收并保存從內(nèi)存儲器讀出來的指令內(nèi)容的部件，在執(zhí)行本條指令的整個(gè)過程中，為系統(tǒng)運(yùn)行提供指令本身的主要信息。 （ 4）全部控制信號的產(chǎn)生部件，它依據(jù)指令操作碼、指令的執(zhí)行步驟（時(shí)刻），也許還有些另外的條件信號，來形成或提供出當(dāng)前執(zhí)行步驟計(jì)算機(jī)各個(gè)部件要用到的控制 信號。 由于上述后兩個(gè)部分的具體組成與運(yùn)行原理不同，控制器被分為硬連線控制器和微程序控制器兩大類。 共同點(diǎn)：①基本功能都是提供計(jì)算機(jī)各個(gè)部件協(xié)同運(yùn)行所需要的控制信號；②組成部分都有程序計(jì)數(shù)器PC，指令寄存器 IR；③都分成幾個(gè)執(zhí)行步驟完成每一條指令的具體功能。微程序的控制器是通過微指令地址的銜接 區(qū)分指令執(zhí)行步驟，應(yīng)提供的控制信號從控制存儲器中讀出，并經(jīng)過一個(gè)微指令寄存器送到被控制部件。 微程序的控制器的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)簡單些，易用于實(shí)現(xiàn)系列計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的控制器，理論上可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)微程序設(shè)計(jì)，缺點(diǎn)是運(yùn)行速度要慢一些。 9．控制器的設(shè)計(jì)和該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)是什么關(guān)系？ 答：控制器的的基本功能，是依據(jù)當(dāng)前正在執(zhí)行 的指令，和它所處的執(zhí)行步驟，形成并提供在這一時(shí)刻整機(jī)各部件要用到的控制信號。 10．指令采用順序方式、流水線方式執(zhí)行的主要差別是什么？各有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？ 順序方式是，在一條指令完全執(zhí)行結(jié)束后，再開始執(zhí)行下一條指令。 指令流水線 方式 是提高計(jì)算機(jī)硬件性能的重要技術(shù)和有效