计组总复习

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题型:

一、选择题（每小题2分，共20分）
二、填空题(每小题2分，共22分)
三、指出下面词语的含义（每个2分，共10分）
四、应用、计算题(第2题8分，其余每题10分，共48分)

名词解释

CISC：复杂指令系统计算机
RISC：精简指令计算机
BCD：二进码十进数或二-十进制代码
SRAM：静态随机存取存储器
DRAM：动态随机存取存储器
VRAM：显存，帧存储器或刷新存储器
EPROM：可擦可编程序的只读存储器
EEPROM：可电擦可编程序的只读存储器
HDD：硬磁盘驱动器
PLA：可编程逻辑阵列
USB：通用串行总线
cache：高速缓冲存储器
LCD：液晶显示器
ALU：算术逻辑单元
CRC：循环冗余检验
SCSI：小型计算机系统接口
SAS：串行连接ＳＣＳＩ
IDE：集成开发环境
DMA：直接内存存取
ROM：只读存储器
机器数及其表示方式：机器数是将符号“数字化”的数，是数字在计算机的二进制表示形式。机器数有２个特点：一是符号数字化，二是其数的大小受机器字长的限制。三种表示形式：原码，补码，反码。
ASCII：美国信息交换（互换）标准代码
定点数：指小数点固定在某个位置上的数据
浮点数：指小数点位置可浮动的数据，通常表示为Ｎ＝Ｍ×Ｒ^E(N为浮点数，Ｍ为尾数，Ｅ为阶码，Ｒ称为“阶的基数（底），为一常数，一般为２，８，１６”)
奇偶校验：是一种校验代码传输正确性的方法。根据被传输的一组二进制代码的数位中“１”的个数是奇数或偶数来进行校验。采用奇数的称为奇校验，反正，称为偶校验。采用何种校验是事先规定好的。通常专门设置一个奇偶校验位，用它使这组代码中“１”的个数为奇数或偶数。若用奇校验，则当接受端收到这组代码时，校验“１”的个数是否为奇数，从而确定传输代码的正确性。
存储层次：采用不同的技术实现的存储器，处在离ＣＰＵ不同距离的层次上，目标是达到离ＣＰＵ最近的存储器的速度，最远的存储器的容量。
微指令的类型：共两种，一次能定义并执行多个并行操作微命令的微指令，叫做水平型微指令。微指令中设置微操作码字段，采用微操作码编译器，由微操作码规定微指令的功能，称为垂直型微指令。

第二章

１、三态电路：正常０态、正常１态、高阻态Ｚ
２、异或门及其应用：
可控原/反码输出电路
半加器
数码比较器
奇偶检测电路
３、十进制数的编码与运算：
8421码的加法修正: 相加之和大于9,或有进位时,再加6。(见P35 例3.10)
余3码的加法修正: 不产生进位时减3;产生进位时加3。(见P36 例3.11)
４、在计算机中表示的带符号的二进制数称为“机器数”，有：原码、反码和补码三种。
５、反码表示法：当X<=0时，符号位为1，数值位取反；当Ｘ>0．不变。
特点: 1.反码的和等于和的反码。
2.有二个零：+0=0.0000
-0=1.1111
3.运算时，当最高位有进位而丢掉进位时,要在最低位加1(循环进位)。
如：0.1011+1.1011=10.0110 mod(2-2-4)
最高位1丢掉，并要在最低位加1，得上式=0.0111
６、补码表示法：当X<0时，符号位为1，数值位取反后再加1；当Ｘ>0，不变。
特点:1.补码的和等于和的补码,符号位和数值位一样参加运算,不必单独处理,即[X]补+[Y]补=[X+Y]补
2.补码相减: [X]补-[Y]补=[X]补+[-Y]补
[Y]补→[-Y]补: 符号位连同数值位一起取反加1。
７、移码表示法：移码和补码的符号位相反,数值位相同，也就是说，把[X]补的符号位取反，即得[X]移。
特点:1.最高位为符号位，1表示正，0表示负。
2. 0有唯一的移码，即[+0]移=[-0]移=1000…0。
移码的俩好处:1、比较大小比较方便，2、移码的特殊值（0和max）被检验比较容易。

8、定点数的表数范围：(以定点８位字长的字)
１：原码表示
二进制范围：11111111~10000000 000000000~1111111
对应的十进制是：-(2⁷-1)~-1 0~2⁷-1
２：补码表示(转换成十进制时需要先把补码形式转换为原码)
二进制范围：10000000~11111111 00000000~01111111
对应的十进制是：-2⁷~-1 0~2⁷-1
９、浮点数的表示范围：
32位字长的机器中，数采用浮点表示，符号位占1位，尾数位占23位，阶符占1位，阶码占7位。阶码用移码表示，尾数用补码表示，采用规格化浮点数表示形式，则其表数范围：
N=MR^E，其中Ｎ为浮点数、Ｍ为尾数、Ｒ为底、Ｅ为阶码
阶码范围：-2⁷~2⁷-1
零和正整数：00…0～01…1=0~2⁷-1
负整数：10…0～11…1=-10…0 ~ -1=-2⁷~-1
尾数范围：
正：0.0…0～0.01…1不要，0.10…0~0.1…1的数要，即0.5～1-2^-(n-1)
负：1.10…0 ~ 1.1…1不要，1.0…0~ 1.01…1的数要，即-1~-(0.5+2^-(n-1))
10、寻址方式(８种)：
直接寻址、间接寻址、相对寻址、基址寻址、变址寻址、立即数寻址、寄存器寻址、堆栈寻址
11、平均存取时间计算如下：
平均存取时间ta=h•tc+(1-h)(tc+tm)
其中： tc为Cache的存取时间
h为命中率
tm为主存的存取时间
访问效率 e= tc / ta
12、新型快速乘法：
13、已知某8位机的主存采用半导体存贮器，地址码为15位，若使用1K×2位RAM芯片组成该机器所允许的最大主存空间，并采用内存条的形式，问：
(1)该机器所能寻址的最大主存空间是多少KB？
(2)若每个内存条为8K×8位，则每个内存条需要几片RAM芯片？
(3)最大主存空间需要几条上述内存条？
(4)主存共需多少片RAM芯片？
(5)CPU如何选择各内存条？
(1)地址码１５位，所以最大主存空间2¹⁵=322¹⁰=32K
(2)（８Ｋ×８）／（１Ｋ×２）=32片
(3) （３２Ｋ×８）/（8Ｋ×８）=4条
(4) 4 * 32 = 128片
(5) 需要４条８Ｋ×８位的内存条,即128片１Ｋ×２位的RAM芯片
14、某磁盘存贮器转速为7200转/分，共有4个记录面，磁道密度8道/mm，每个磁道有32扇区，每个扇区可以存储512个字节，最大磁道直径为300mm，其记录位密度为 200位/mm，每个面有256道。问：
磁盘存贮器的非格式化和格式化容量分别是多少？
最高位密度与最低位密度是多少？
磁盘数据传输率是多少？
(1)每道记录信息容量 = 32*512字节=16KB
每个记录面信息容量 = 256×16KB=4MB
共有4个记录面，所以磁盘存储器格式化总容量为 ：
4×4MB = 16MB （或直接4×256×16KB=16MB）
非格式化总容量为 ：
4×256×300×3.14×200/1024/1024/8 ≈23.0MB
(2)最低位密度D1按最大磁道半径R1计算（R1 = 300/2=150mm）：
题目已给D1 = 200 b/mm
最高位密度D2按最小磁道半径R2计算：
R2 = R1 -（256 ÷8） = 150 - 32 = 118mm
D2 = 300×π×200/ 2πR2 =60000π/(2×π×118) ≈ 254.2 b/mm
(3)磁盘传输率 C = r · N （优先格式化磁道，否则非格式化磁道）
r = 7200 / 60 = 120 转/秒
N = 16KB
C = r · N = 120×16= 1920 KB/S= 1.875MB/S
15、CPU结构如下图所示，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。
(1)写出图中a、b、c、d、e、f六个寄存器的名称。
(2)写出指令从主存取到控制器的数据通路。
(3)写出CPU通过累加寄存器进行存数据、取数据的数据通路。
(4)写出程序下一条指令地址的获取的方法有几种，各是怎样的通路。
(1)a为数据寄存器DR，b为指令寄存器IR，c地址寄存器AR，d为程序计数器PC，e为累加寄存器AC，f为程序状态字PWS。
(2)主存M →数据寄存器DR →指令寄存器IR →操作控制器。
(3)CPU存数据：AC →DR →M
CPU取数据：M →DR →ALU →AC
(4)方法有两种。
1、程序计数器PC自动加1获得下一条地址，送给地址寄存器，然后到主存中获取下一条指令。
2、由指令寄存器指令译码获得下一条地址，往往是程序转移，指令带下一条指令，送给PC，再送给地址寄存器，然后到主存中获取下一条指令。
16、刷存的重要性能指标是它的带宽。实际工作时显示适配器的几个功能部分要争用刷存的带宽。假定总带宽的50%用于刷新屏幕，保留50%带宽用于其他非刷新功能。
(1)若显示工作方式采用分辨率为800×600，颜色设为16位彩色，帧频(刷新速率)为72Hz，计算显存最少为多少？刷存总带宽应为多少?
(2)为达到这样高的刷存带宽，应采取何种技术措施?
(1)∵ 刷新所需带宽=分辨率×每个像素点颜色位数×刷新速率
∴ 显存至少（一屏）：800×600×16/8×1/1024=937.5KB
刷新所需带宽为937.5KB×72/s=67500KB/s
刷存总带宽应为67500KB/s÷50%/1024=132MB/s
(2)为达到这样高的刷存带宽，可采用如下技术措施：
①使用高速的DRAM芯片组成刷存；② 刷存采用多体交叉结构；③刷存至显示控制器的内部总线宽度；④刷存采用双端口存储器结构，将刷新端口与更新端口分开。
17、(1)某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，则总线带宽是多少? (2)如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz，则总线带宽是多少?
(1)设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=1/f表示，一个总线周期传送的数据量用D表示，根据定义可得 ：Dr = D/T = D×1/T = D×f
=4B×33MHz=132MB/s
(2)64位=8B，
Dr = D×f =(64/8)B×66MHz=528MB/s
18、一般指令包括　取值、计算地址、取数、执行　４个机器周期
19、海明码理解：
一般海明码通过偶校验分组的形式将信息进行编码。
编码方法：
1.确定监督位的个数ｋ，满足2^k-1>=n+k(其中ｎ是信息位的个数，ｋ是监督位的个数)
2.监督位放在2^m的位置处,剩下空缺位置依次放入信息位
3.将信息位分组，信息位所在位置转换成二进制，如第三个位置是011,第８个位置是1000。以xxx1形式的二进制归为第一组,xx1x形式的二进制归为第二组，依次分成ｋ组
4.监督位的值需与所在组异或为０
例：若接收方收到一个数据是0100111，请问发送方正确发出的数据是什么？
1、海明码的监督位是2^m的位置,即从左起数据的第1、2、4位置是监督位,分成３组S1,S2,S3
2、S1＝1+3+5+7=0 S2=2+3+6+7=1 S3=4+5+6+7=1,所以第110位置的信息位出错,1改成0
3、所以发送方正确发出的数据是0101
20、微指令
21、某机指令格式如下图所示：
图中M为寻址特征位，且M=0时，为直接寻址；M=1时，为基址寻址；M=2时，为变址寻址；M=3时，为相对寻址。设PC=1022H，BR=2012H，XR=3003H，求下列指令的有效地址EA（均用十六进制表示，H表示十六进制）。
(1)5414H (2)4323H (3)3232H (4)2101H (5)1055H

将５个十六进制换成二进制找出Ｍ的值
1)5414H->0101 0100 0001 0100
M=0 为直接寻址
EA=D=14H

2)4323H->0100 0011 0010 0011
M=3 为相对寻址
EA=D+PC=23H+1022H=1045H

3)3232H->0011 0010 0011 0010
M=2 为变址寻址
EA=D+XR=32H+3003H=3035H

4)2101H->0010 0001 0000 0001
M=1 为基址寻址
EA=D+BR=01H+2012H=2013H

5)1055H->0001 0000 0101 0101
M=0 为直接寻址
EA=D=55H