【正文】 令。機器周期是指所有指令執(zhí)行過程中的一個基準時間，通常以存取周期作為機器時間，時鐘周期是機器主頻的倒數，也稱為節(jié)拍，它是控制計算機操作的最小單位時間。timing)來區(qū)分指令不同的執(zhí)行步驟的。（8分）所以，控制器的基本功能是，依據當前正在執(zhí)行的指令和它當前所處的執(zhí)行步驟，形成并提供出在這一時刻整機各部件要用到的控制信號，并且決定下一步將進入哪個執(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用于保存由微指令(指令一個執(zhí)行步驟用到的控制信號的集合)組成的徽程序。從控制存儲器中讀出一條微指令，用敬指令中的微命令字段控制各執(zhí)行部件的運行功能，并用？為什么？（7分）“容量大”、“速度快”和“成本低”的要求的?（7分）其中高速緩沖存儲器的存取速度與CPU速度處于同一個數量級，但其具有價格高、功耗大、集成度低的特點，所以不適合用作大容量的存儲器；主存儲器的存取速度略低，價格略高，具有集成度高、功耗低的特點，用來存儲經常使用的數據或程序；輔助存儲器是存取速度相對較慢但存儲容量較大的存儲器，用來存儲不太常用的大部分程序和數據。答：多級結構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。前兩者是半導體電路器件，以數字邏輯電路方式進行讀寫，后者則是在磁性介質層中通過電磁轉換過程完成信息讀寫。？各自主要應用在什么地方？（7分）靜態(tài)存儲器讀寫速度快，生產成本高，通常多用其實現容量可以較小的高速緩沖存儲器。主資體現在哪些方面?它主要(3)在指令執(zhí)行服序方面，指令的順序執(zhí)行比轉移執(zhí)行的可能性要大。 存取容量是存儲器存放二進制代碼的總數量，通常用存儲器所能記憶的全部字數和字長的乘積來表示。答：總線周期，通常指的是通過總線完成一次內存讀寫操作或完成一次輸入／輸出設備的讀寫操作所必需的時間。答：數據傳輸總耍在計算機的兩個部件之間進行，必須由總線主設備首先啟動這次傳輸過程，即申請總線使用權并發(fā)出命令控制總線運行，而總線從設備則只能響應由主設備發(fā)出的命令并執(zhí)行讀寫操作。與中斷請求相似，這些主設備使用總線的優(yōu)先級高低是不同的，總線仲裁器一定是把總線使用權優(yōu)先分配給優(yōu)先級高的主設備使用。(7分)據傳送控制，或稱為總結通信控制，通常又稱為同步問題。異步通信的雙方采用應答方式(又稱握手方式)解決數據傳輸過程中的時間配合關系，而不是使用同一個時鐘為此，CPU必須再提供一個時鐘信號，通知接收設備接受已發(fā)送過去的數據。接收設備還將用這一時鐘信號作為自己接收數據時的選通信號。？（7分）這個共用的時鐘信號通常由CPU的總線控制邏輯提供一個或幾個總線時鐘周期構成一個總線周期，每個周期完成一次數據傳輸，總線周期的長短，還需要與被讀寫部件的存取時間相配合。？說明通信雙方如何聯(lián)絡？答：同步通信與異步通信的主要區(qū)別是前者有公共時鐘，總線上的所有設備按統(tǒng)一的時序、統(tǒng)一的傳輸周期進行信息傳輸，通信雙方按事先約好的時序聯(lián)絡。四、計算題（每小題10分，共20分）(lAA)16=(000110101010)2=(426)10YO．0101，分別計算：(2)[Y]原=()[Y]補=()[Y]補=(1.(3)[X+Y]補=()[YX]補=(0.l 3．把正確的答案或選擇寫進括號內（二進制需要小數點后保留8位）。()10=()BCD=()2=4．已知定點小數的真值X0001，分別計算(1)[X]原=()[X]補=()[x]補=()(3)[X+Y]補=()X]補=()和數值位共8位)。(=7)10(0101111)2 101111 0補碼110111110111101，=1[X]補=011010101[XY]補=07．將十進制數0.和數值位共8位）。()10=()2(49)10=(0110001)20100100 010110110110001補碼1. 0、[Y]補、=()2=()8=()102．對下列十進制數表示成8位（含一位符號位）二進制數原碼和補碼編碼。（1）[x]原＝；[x]反＝010100，[x]補＝010100（2）[x]原＝；[x]反＝111000，[x]補＝111001（3）[x]原＝010100；[x]反＝010100，[x]補＝010100（4）[x]原＝110100；[x]反＝101011，[x]補＝1011004．寫出X＝10111101，Y＝－00101011的雙符號位原碼、反碼、補碼表示，并用雙符號補碼計算兩個數的差。二進制小數點后保留8位。答案：[X]原＝（）、[X]補＝（）、[－X]補＝（）[Y]原＝（）、[Y]補＝（）、[－Y]補＝（）[X＋Y]補＝（） [Y－X]補＝（）7．寫出X＝10111101，Y＝－00101011的雙符號位原碼、反碼、補碼表示，并用雙符號補碼計算兩個數的差。5．變址尋址需要在指令中提供一個寄存器編號和一個數值。7．程序計數器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間越長。11．按主機與接口間的數據傳送方式，輸入/輸出接口可分為串行接口和并行接口?！?3．輸入輸出指令的功能是進行CPU和I/O設備之間的數據傳送。15．在采用DMA方式傳輸數據時，數據傳送是在DMA控制器本身發(fā)出的控制信號控制下完成的。答：奇偶校驗碼原理：通常是為一個字節(jié)補充一個二進制位，稱為校驗位，通過設置校驗位的值為0或1的方式，使字節(jié)自身的8位和該校驗位含有1值的位數一定為奇數或偶數。海明校驗碼原理：是在k個數據位之外加上r個校驗位，從而形成一個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計算機的運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現相互連接和數據傳送；運算器要與計算機其它幾個功能部件連接在一起協(xié)同運行, 還必須有接受外部數據輸入和送出運算結果的邏輯電路。4．假定 X = *211， Y = *210 （此處的數均為二進制），在不使用隱藏位的情況下，回答下列問題：（1）浮點數階碼用4位移碼、尾數用8位原碼表示（含符號位），寫出該浮點數能表示的絕對值最大、最小的（正數和負數）數值；解答：絕對值最大： 1 111 0 1111111 111 1 1111111；絕對值最小： 0 001 0 0000000、0 001 1 0000000 （2）寫出X、Y的浮點數表示。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算機硬件設計，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的地址。7．為讀寫輸入/輸出設備，通常有哪幾種常用的尋址方式用以指定被讀寫設備？答：為讀寫輸入/輸出設備，通常有兩種常用的編址方式用以指定被讀寫設備，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立的編制方式。（2）指令寄存器（IR），是用于接收并保存從內存儲器讀出來的指令內容的部件，在執(zhí)行本條指令的整個過程中，為系統(tǒng)運行提供指令本身的主要信息。（4）全部控制信號的產生部件，它依據指令操作碼、指令的執(zhí)行步驟（時刻），也許還有些另外的條件信號，來形成或提供出當前執(zhí)行步驟計算機各個部件要用到的控制信號。由于上述后兩個部分的具體組成與運行原理不同，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：①基本功能都是提供計算機各個部件協(xié)同運行所需要的控制信號；②組成部分都有程序計數器PC，指令寄存器IR；③都分成幾個執(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，應提供的控制信號從控制存儲器中讀出，并經過一個微指令寄存器送到被控制部件。微程序的控制器的優(yōu)點是設計與實現簡單些，易用于實現系列計算機產品的控制器，理論上可實現動態(tài)微程序設計，缺點是運行速度要慢一些。9．控制器的設計和該計算機的指令系統(tǒng)是什么關系？答：控制器的的基本功能，是依據當前正在執(zhí)行的指令，和它所處的執(zhí)行步驟，形成并提供在這一時刻整機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)點和缺點？順序方式是，在一條指令完全執(zhí)行結束后，再開始執(zhí)行下一條指令。指令流水線方式是提高計算機硬件性能的重要技術和有效措施，在成本增加不多的情況下很明顯地提高了計算機的性能。實現思路是把一條指令的幾項功能劃分到不同的執(zhí)行部件去完成，在時間上又允許這幾個部件可以同時運行。11．在三級存儲體系中，主存、外存和高速緩存各有什么作用？各有什么特點？答：多級存儲器系統(tǒng)，是圍繞讀寫速度尚可、存儲容量適中的主存儲器來組織和運行的, 并由高速緩沖存儲器緩解主存讀寫速度慢、不能滿足CPU運行速度需要的矛盾；用虛擬存儲器更大的存儲空間，解決主存容量小、存不下規(guī)模更大的程序與更多數據的難題，從而達到使整個存儲器系統(tǒng)有更高的讀寫速度、盡可能大的存儲容量、相對較低的制造與運行成本。追求整個存儲器系統(tǒng)有更高的性能/價格比的核心思路，在于使用中充分發(fā)揮三級存儲器各自的優(yōu)勢，盡量避開其短處。靜態(tài)隨機存儲器（RAM）和動態(tài)隨機存儲器（DRAM）可采用隨機存取方式。主要用來緩解內存不足的問題。14．什么是串行接口和并行接口？簡述它們的數據傳輸方式和適用場合。并行接口傳輸按字或字節(jié)處理數據，傳輸速率較低，實用于傳輸速度較高的設備，如打印機等。CPU在每次執(zhí)行中斷服務程序后完成：關中斷，準備返回主程序；恢復現場信