計(jì)算機(jī)組成原理習(xí)題答案

./第一章１．電子數(shù)字計(jì)算機(jī)和電子模擬計(jì)算機(jī)的區(qū)別在哪里？解：電子數(shù)字計(jì)算機(jī)中處理的信息是在時(shí)間上離散的數(shù)字量,運(yùn)算的過程是不連續(xù)的；電子模擬計(jì)算機(jī)中處理的信息是連續(xù)變化的物理量,運(yùn)算的過程是連續(xù)的.２．馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？其中最主要的一點(diǎn)是什么？解：馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)如下：①計(jì)算機(jī)〔指硬件應(yīng)由運(yùn)算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成；②計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來表示指令和數(shù)據(jù)；③將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲器中,然后再啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作.第③點(diǎn)是最主要的一點(diǎn).３．計(jì)算機(jī)的硬件是由哪些部件組成的？它們各有哪些功能？解：計(jì)算機(jī)的硬件應(yīng)由運(yùn)算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成.它們各自的功能是：①輸入設(shè)備：把人們編好的程序和原始數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)中去,并且將它們轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)內(nèi)部所能識別和接受的信息方式.②輸出設(shè)備：將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果以人或其他設(shè)備所能接受的形式送出計(jì)算機(jī).③存儲器：用來存放程序和數(shù)據(jù).④運(yùn)算器：對信息進(jìn)行處理和運(yùn)算.⑤控制器：按照人們預(yù)先確定的操作步驟,控制整個(gè)計(jì)算機(jī)的各部件有條不紊地自動(dòng)工作.４．什么叫總線？簡述單總線結(jié)構(gòu)的特點(diǎn).解：總線是一組能為多個(gè)部件服務(wù)的公共信息傳送線路,它能分時(shí)地發(fā)送與接收各部件的信息.單總線結(jié)構(gòu)即各大部件都連接在單一的一組總線上,這個(gè)總線被稱為系統(tǒng)總線.CPU與主存、CPU與外設(shè)之間可以直接進(jìn)行信息交換,主存與外設(shè)、外設(shè)與外設(shè)之間也可以直接進(jìn)行信息交換,而無須經(jīng)過CPU的干預(yù).５．簡單描述計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu),說明各層次的主要特點(diǎn).解：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)硬件與軟件組成的綜合體,可以把它看成是按功能劃分的多級層次結(jié)構(gòu).第０級為硬件組成的實(shí)體.第１級是微程序級.這級的機(jī)器語言是微指令集,程序員用微指令編寫的微程序一般是直接由硬件執(zhí)行的.第２級是傳統(tǒng)機(jī)器級.這級的機(jī)器語言是該機(jī)的指令集,程序員用機(jī)器指令編寫的程序可以由微程序進(jìn)行解釋.第３級是操作系統(tǒng)級.從操作系統(tǒng)的基本功能來看,一方面它要直接管理傳統(tǒng)機(jī)器中的軟硬件資源,另一方面它又是傳統(tǒng)機(jī)器的延伸.第４級是匯編語言級.這級的機(jī)器語言是匯編語言,完成匯編語言翻譯的程序叫做匯編程序.第５級是高級語言級.這級的機(jī)器語言就是各種高級語言,通常用編譯程序來完成高級語言翻譯的工作.第６級是應(yīng)用語言級.這一級是為了使計(jì)算機(jī)滿足某種用途而專門設(shè)計(jì)的,因此這一級語言就是各種面向問題的應(yīng)用語言.６．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？解：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)有：機(jī)器字長、數(shù)據(jù)通路寬度、主存容量和運(yùn)算速度等.機(jī)器字長是指參與運(yùn)算的數(shù)的基本位數(shù),它是由加法器、寄存器的位數(shù)決定的.數(shù)據(jù)通路寬度是指數(shù)據(jù)總線一次所能并行傳送信息的位數(shù).主存容量是指主存儲器所能存儲的全部信息量.運(yùn)算速度與機(jī)器的主頻、執(zhí)行什么樣的操作、主存本身的速度等許多因素有關(guān).第二章１．設(shè)機(jī)器數(shù)的字長８位〔含１位符號位,分別寫出下列各二進(jìn)制數(shù)的原碼、補(bǔ)碼和反碼：０,－０,０．１０００,－０．１０００,０．１１１１,－０．１１１１,１１０１,－１１０１.３．已知下列數(shù)的原碼表示,分別寫出它們的補(bǔ)碼表示：［X１］原＝０．１０１００,［X２］原＝１．１０１１１.解：［X１］補(bǔ)＝０．１０１００,［X２］補(bǔ)＝１．０１００１.４．已知下列數(shù)的補(bǔ)碼表示,分別寫出它們的真值：［X１］補(bǔ)＝０．１０１００,［X２］補(bǔ)＝１．１０１１１.解：X１＝０．１０１００,X２＝－０．０１００１.８．一個(gè)n位字長的二進(jìn)制定點(diǎn)整數(shù),其中１位為符號位,分別寫出在補(bǔ)碼和反碼兩種情況下：〔１模數(shù)；〔２最大的正數(shù)；〔３最負(fù)的數(shù)；〔４符號位的權(quán)；〔５－１的表示形式；〔６０的表示形式.９．某機(jī)字長１６位,問在下列幾種情況下所能表示數(shù)值的范圍：〔１無符號整數(shù)；〔２用原碼表示定點(diǎn)小數(shù)；〔３用補(bǔ)碼表示定點(diǎn)小數(shù)；〔４用原碼表示定點(diǎn)整數(shù)；〔５用補(bǔ)碼表示定點(diǎn)整數(shù).１０．某機(jī)字長３２位,試分別寫出無符號整數(shù)和帶符號整數(shù)〔補(bǔ)碼的表示范圍〔用十進(jìn)制數(shù)表示.１１．某浮點(diǎn)數(shù)字長１２位,其中階符１位,階碼數(shù)值３位,數(shù)符１位,尾數(shù)數(shù)值７位,階碼以２為底,階碼和尾數(shù)均用補(bǔ)碼表示.它所能表示的最大正數(shù)是多少？最小規(guī)格化正數(shù)是多少？絕對值最大的負(fù)數(shù)是多少？１２．某浮點(diǎn)數(shù)字長１６位,其中階碼部分６位〔含１位階符,移碼表示,以２為底；尾數(shù)部分１０位〔含１位數(shù)符,位于尾數(shù)最高位,補(bǔ)碼表示,規(guī)格化.分別寫出下列各題的二進(jìn)制代碼與十進(jìn)制真值.〔１非零最小正數(shù)；〔２最大正數(shù)；〔３絕對值最小負(fù)數(shù)；〔４絕對值最大負(fù)數(shù).１３．一浮點(diǎn)數(shù),其階碼部分為p位,尾數(shù)部分為q位,各包含１位符號位,均用補(bǔ)碼表示；尾數(shù)基數(shù)r＝２,該浮點(diǎn)數(shù)格式所能表示數(shù)的上限、下限及非零的最小正數(shù)是多少？寫數(shù)據(jù)的機(jī)器層次表示出表達(dá)式.１４．若上題尾數(shù)基數(shù)r＝１６,按上述要求寫出表達(dá)式.１５．某浮點(diǎn)數(shù)字長３２位,格式如下.其中階碼部分８位,以２為底,移碼表示；尾數(shù)部分一共２４位〔含１位數(shù)符,補(bǔ)碼表示.現(xiàn)有一浮點(diǎn)代碼為〔８C５A(chǔ)３E００１６,試寫出它所表示的十進(jìn)制真值.１６．試將〔－０．１１０１２用IEEE短浮點(diǎn)數(shù)格式表示出來.１７．將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為IEEE短浮點(diǎn)數(shù)：１８．將下列IEEE短浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)：〔１１１００００００１１１１００００００００００００００００００００；〔２００１１１１１１０００１００００００００００００００００００００；〔３０１００００１１１００１１００１００００００００００００００００；〔４０１００００００００００００００００００００００００００００００；〔５０１０００００１００１０００００００００００００００００００００；〔６００００００００００００００００００００００００００００００００.１９．對下列ASCII碼進(jìn)行譯碼：１００１００１,０１００００１,１１００００１,１１１０１１１１０００１０１,１０１００００,１０１０１１１,０１００１００２０．以下列形式表示〔５３８２１０.〔１８４２１碼；〔２余３碼；〔３２４２１碼；〔４二進(jìn)制數(shù).２１．填寫下列代碼的奇偶校驗(yàn)位,現(xiàn)設(shè)為奇校驗(yàn)：１０１００００１０００１１００１０１００１１１０解：３個(gè)代碼的校驗(yàn)位分別是０,０,１.２２．已知下面數(shù)據(jù)塊約定：橫向校驗(yàn)、縱向校驗(yàn)均為奇校驗(yàn),請指出至少有多少位出錯(cuò).２３．求有效信息位為０１１０１１１０的海明校驗(yàn)碼.２４．設(shè)計(jì)算機(jī)準(zhǔn)備傳送的信息是：１０１０１１００１０００１１１１,生成多項(xiàng)式是X５＋X２＋１,計(jì)算校驗(yàn)位,寫出CRC碼.第三章１．指令長度和機(jī)器字長有什么關(guān)系？半字長指令、單字長指令、雙字長指令分別表示什么意思？解：指令長度與機(jī)器字長沒有固定的關(guān)系,指令長度可以等于機(jī)器字長,也可以大于或小于機(jī)器字長.通常,把指令長度等于機(jī)器字長的指令稱為單字長指令；指令長度等于半個(gè)機(jī)器字長的指令稱為半字長指令；指令長度等于兩個(gè)機(jī)器字長的指令稱為雙字長指令.２．零地址指令的操作數(shù)來自哪里？一地址指令中,另一個(gè)操作數(shù)的地址通?？刹捎檬裁磳ぶ贩绞将@得？各舉一例說明.解：雙操作數(shù)的零地址指令的操作數(shù)來自堆棧的棧頂和次棧頂.雙操作數(shù)的一地址指令的另一個(gè)操作數(shù)通?？刹捎秒[含尋址方式獲得,即將另一操作數(shù)預(yù)先存放在累加器中.例如,前述零地址和一地址的加法指令.３．某機(jī)為定長指令字結(jié)構(gòu),指令長度１６位；每個(gè)操作數(shù)的地址碼長６位,指令分為無操作數(shù)、單操作數(shù)和雙操作數(shù)三類.若雙操作數(shù)指令已有K種,無操作數(shù)指令已有L種,問單操作數(shù)指令最多可能有多少種？上述三類指令各自允許的最大指令條數(shù)是多少？４．設(shè)某機(jī)為定長指令字結(jié)構(gòu),指令長度１２位,每個(gè)地址碼占３位,試提出一種分配方案,使該指令系統(tǒng)包含：４條三地址指令,８條二地址指令,１８０條單地址指令.５．指令格式同上題,能否構(gòu)成：三地址指令４條,單地址指令２５５條,零地址指令６４條？為什么？６．指令中地址碼的位數(shù)與直接訪問的主存容量和最小尋址單位有什么關(guān)系？解：主存容量越大,所需的地址碼位數(shù)就越長.對于相同容量來說,最小尋址單位越小,地址碼的位數(shù)就越長.７．試比較間接尋址和寄存器間址.解：間接尋址方式的有效地址在主存中,操作數(shù)也在主存中；寄存器間址方式的有效地址在寄存器中,操作數(shù)在主存中.所以間接尋址比較慢.８．試比較基址尋址和變址尋址.解：基址尋址和變址尋址在形成有效地址時(shí)所用的算法是相同的,但是它們兩者實(shí)際上是有區(qū)別的.一般來說,變址尋址中變址寄存器提供修改量〔可變的,而指令中提供基準(zhǔn)值〔固定的；基址尋址中基址寄存器提供基準(zhǔn)值〔固定的,而指令中提供位移量〔可變的.這兩種尋址方式應(yīng)用的場合也不同,變址尋址是面向用戶的,用于訪問字符串、向量和數(shù)組等成批數(shù)據(jù)；而基址尋址面向系統(tǒng),主要用于邏輯地址和物理地址的變換,用以解決程序在主存中的再定位和擴(kuò)大尋址空間等問題.在某些大型機(jī)中,基址寄存器只能由特權(quán)指令來管理,用戶指令無權(quán)操作和修改.９．某機(jī)字長為１６位,主存容量為６４K字,采用單字長單地址指令,共有５０條指令.若有直接尋址、間接尋址、變址尋址、相對尋址四種尋址方式,試設(shè)計(jì)其指令格式.解：操作碼６位,尋址方式２位,地址碼８位.１０．某機(jī)字長為１６位,主存容量為６４K字,指令格式為單字長單地址,共有６４條指令.試說明：〔１若只采用直接尋址方式,指令能訪問多少主存單元？〔２為擴(kuò)充指令的尋址范圍,可采用直接／間接尋址方式,若只增加一位直接／間接標(biāo)志,指令可尋址范圍為多少？指令直接尋址的范圍為多少？〔３采用頁面尋址方式,若只增加一位Z／C〔零頁／現(xiàn)行頁標(biāo)志,指令尋址范圍為多少？指令直接尋址范圍為多少？〔４采用〔２、〔３兩種方式結(jié)合,指令的尋址范圍為多少？指令直接尋址范圍為多少？１１．設(shè)某機(jī)字長３２位,CPU有３２個(gè)３２位的通用寄存器,設(shè)計(jì)一個(gè)能容納６４種操作的單字長指令系統(tǒng).〔１如果是存儲器間接尋址方式的寄存器－存儲器型指令,能直接尋址的最大主存空間是多少？〔２如果采用通用寄存器作為基址寄存器,能直接尋址的最大主存空間又是多少？解：因?yàn)橛?jì)算機(jī)中共有６４條指令,所以操作碼占６位；３２個(gè)通用寄存器,寄存器編號占５位；其余部分為地址碼或標(biāo)志位.〔１如果是存儲器間接尋址方式的寄存器－存儲器型指令,操作碼６位,寄存器編號５位,間址標(biāo)志１位,地址碼２０位,直接尋址的最大主存空間是字.〔２如果采用通用寄存器作為基址寄存器,,能直接尋址的最大主存空間是字.１２．已知某小型機(jī)字長為１６位,其雙操作數(shù)指令的格式如下：其中：OP為操作碼,R為通用寄存器地址.試說明下列各種情況下能訪問的最大主存區(qū)域有多少機(jī)器字？〔１A為立即數(shù).〔２A為直接主存單元地址.〔３A為間接地址〔非多重間址.〔４A為變址尋址的形式地址,假定變址寄存器為R１〔字長為１６位.解：〔１１個(gè)機(jī)器字.〔２２５６個(gè)機(jī)器字.〔３６５５３６個(gè)機(jī)器字.〔４６５５３６個(gè)機(jī)器字.１３．計(jì)算下列４條指令的有效地址〔指令長度為１６位.〔１００００００Q〔２１０００００Q〔３１７０７１０Q〔４０１２３０５Q１６．舉例說明哪幾種尋址方式除去取指令以外不訪問存儲器？哪幾種尋址方式除去取指令外只需訪問一次存儲器？完成什么樣的指令,包括取指令在內(nèi)共訪問４次存儲器？解：除去取指令以外不訪問存儲器：立即尋址,寄存器尋址.除去取指令外只需訪問一次存儲器：直接尋址,寄存器間接尋址,變址尋址,基址尋址,相對尋址,頁面尋址.二級間接尋址包括取指令在內(nèi)共訪問４次存儲器.１７．設(shè)相對尋址的轉(zhuǎn)移指令占兩個(gè)字節(jié),第一個(gè)字節(jié)是操作碼,第二個(gè)字節(jié)是相對位移量,用補(bǔ)碼表示.假設(shè)當(dāng)前轉(zhuǎn)移指令第一字節(jié)所在的地址為2000H,且CPU每取一個(gè)字節(jié)便自動(dòng)完成〔PC＋１→PC的操作.試問當(dāng)執(zhí)行JMP*＋８和JMP*－９指令〔倡為相對尋址特征時(shí),轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)的內(nèi)容各為多少？轉(zhuǎn)移的目的地址各是什么？解：轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)的內(nèi)容分別為：00001000〔＋８,11110111〔－９轉(zhuǎn)移的目的地址分別為：２００AH,１FF９H.20．什么叫主程序和子程序？調(diào)用子程序時(shí)還可采用哪幾種方法保存返回地址？畫圖說明調(diào)用子程序的過程.解：主程序就是指通常的程序,而子程序是一組可以公用的指令序列,只要知道子程序的入口地址就能調(diào)用它.保存返回地址的方法有多種：〔１用子程序的第一個(gè)字單元存放返回地址.轉(zhuǎn)子指令把返回地址存放在子程序的第一個(gè)字單元中,子程序從第二個(gè)字單元開始執(zhí)行.返回時(shí)將第一個(gè)字單元地址作為間接地址,采用間址方式返回主程序.〔２用寄存器存放返回地址.轉(zhuǎn)子指令先把返回地址放到某一個(gè)寄存器中,再由子程序?qū)⒓拇嫫髦械膬?nèi)容轉(zhuǎn)移到另一個(gè)安全的地方.〔３用堆棧保存返回地址.調(diào)用子程序的過程如圖３唱８所示,此時(shí)返回地址保存在堆棧中.21．在某些計(jì)算機(jī)中,調(diào)用子程序的方法是這樣實(shí)現(xiàn)的：轉(zhuǎn)子指令將返回地址存入子程序的第一個(gè)字單元,然后從第二個(gè)字單元開始執(zhí)行子程序,請回答下列問題：〔１為這種方法設(shè)計(jì)一條從子程序轉(zhuǎn)到主程序的返回指令.〔２在這種情況下,怎么在主、子程序間進(jìn)行參數(shù)的傳遞？〔３上述方法是否可用于子程序的嵌套？〔４上述方法是否可用于子程序的遞歸〔即某個(gè)子程序自己調(diào)用自己？〔５如果改用堆棧方法,是否可實(shí)現(xiàn)〔４所提出的問題？解：〔１返回指令通常為零地址指令.返回地址保存在堆棧中,執(zhí)行返回指令時(shí)自動(dòng)從堆棧中彈出.而目前返回地址是保存在子程序的第一個(gè)單元中,故此時(shí)返回指令不能再是零地址指令了,而應(yīng)當(dāng)是一地址指令.如：間接尋址可找到返回地址,然后無條件轉(zhuǎn)移到返回的位置.〔２在這種情況下,可利用寄存器或主存單元進(jìn)行主、子程序間的參數(shù)傳遞.〔３可以用于子程序的嵌套〔多重轉(zhuǎn)子.因?yàn)槊總€(gè)返回地址都放在調(diào)用的子程序的第一個(gè)單元中.〔４不可以用于子程序的遞歸,因?yàn)楫?dāng)某個(gè)子程序自己調(diào)用自己時(shí),子程序第一個(gè)單元的內(nèi)容將被破壞.〔５如果改用堆棧方法,可以實(shí)現(xiàn)子程序的遞歸,因堆棧具有后進(jìn)先出的功能.第四章１．證明在全加器里,進(jìn)位傳遞函數(shù).解：并行加法器中的每一個(gè)全加器都有一個(gè)從低位送來的進(jìn)位和一個(gè)傳送給較高位的進(jìn)位.進(jìn)位表達(dá)式為欲證明,也就是要證明用卡諾圖法,圖４-１０〔a和４-１０〔b分別是兩個(gè)邏輯表達(dá)式的卡諾圖.兩個(gè)卡諾圖相同,兩個(gè)邏輯表達(dá)式就相等,則進(jìn)位傳遞函數(shù)的兩種形式相等.２．某加法器采用組內(nèi)并行、組間并行的進(jìn)位鏈,４位一組,寫出進(jìn)位信號C６的邏輯表達(dá)式.３．設(shè)計(jì)一個(gè)９位先行進(jìn)位加法器,每３位為一組,采用兩級先行進(jìn)位線路.４．已知X和Y,試用它們的變形補(bǔ)碼計(jì)算出X＋Y,并指出結(jié)果是否溢出.〔１X＝０．１１０１１,Y＝０．１１１１１〔２X＝０．１１０１１,Y＝－０．１０１０１〔３X＝－０．１０１１０,Y＝－０．００００１〔４X＝－０．１１０１１,Y＝０．１１１１０５．已知X和Y,試用它們的變形補(bǔ)碼計(jì)算出X－Y,并指出結(jié)果是否溢出.〔１X＝０．１１０１１,Y＝－０．１１１１１〔２X＝０．１０１１１,Y＝０．１１０１１〔３X＝０．１１０１１,Y＝－０．１００１１〔４X＝－０．１０１１０,Y＝－０．００００１７．設(shè)下列數(shù)據(jù)長８位,包括１位符號位,采用補(bǔ)碼表示,分別寫出每個(gè)數(shù)據(jù)右移或左移２位之后的結(jié)果.〔１０．１１００１００〔２１．００１１００１〔３１．１１００１１０〔４１．００００１１１８．分別用原碼乘法和補(bǔ)碼乘法計(jì)算X×Y.〔１X＝０．１１０１１,Y＝－０．１１１１１〔２X＝－０．１１０１０,Y＝－０．０１１１０〔２X×Y＝０．０１０１１０１１００,過程略.９．根據(jù)補(bǔ)碼兩位乘法規(guī)則推導(dǎo)出補(bǔ)碼３位乘法的規(guī)則.解：先根據(jù)補(bǔ)碼１位乘法推出補(bǔ)碼２位乘法規(guī)則,再根據(jù)補(bǔ)碼２位乘法推出補(bǔ)碼３位乘法規(guī)則.１０．分別用原碼和補(bǔ)碼加減交替法計(jì)算X÷Y.〔１X＝０．１０１０１,Y＝０．１１０１１〔２X＝－０．１０１０１,Y＝０．１１０１１〔３X＝０．１０００１,Y＝－０．１０１１０〔４X＝－０．１０１１０,Y＝－０．１１０１１１１．設(shè)浮點(diǎn)數(shù)的階碼和尾數(shù)部分均用補(bǔ)碼表示,按照浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算規(guī)則,計(jì)算下列各題：１２．設(shè)浮點(diǎn)數(shù)的階碼和尾數(shù)部分均用補(bǔ)碼表示,按照浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算規(guī)則,計(jì)算下列各題：１３．用流程圖描述浮點(diǎn)除法運(yùn)算的算法步驟.１４．設(shè)計(jì)一個(gè)１位５４２１碼加法器.解：設(shè)１位被加數(shù)為A４A３A２A１,加數(shù)為B４B３B２B１.5421碼的校正關(guān)系如表４-４所示.第五章１．如何區(qū)別存儲器和寄存器？兩者是一回事的說法對嗎？解：存儲器和寄存器不是一回事.存儲器在CPU的外邊,專門用來存放程序和數(shù)據(jù),訪問存儲器的速度較慢.寄存器屬于CPU的一部分,訪問寄存器的速度很快.２．存儲器的主要功能是什么？為什么要把存儲系統(tǒng)分成若干個(gè)不同層次？主要有哪些層次？解：存儲器的主要功能是用來保存程序和數(shù)據(jù).存儲系統(tǒng)是由幾個(gè)容量、速度和價(jià)格各不相同的存儲器用硬件、軟件、硬件與軟件相結(jié)合的方法連接起來的系統(tǒng).把存儲系統(tǒng)分成若干個(gè)不同層次的目的是為了解決存儲容量、存取速度和價(jià)格之間的矛盾.由高速緩沖存儲器、主存儲器、輔助存儲器構(gòu)成的三級存儲系統(tǒng)可以分為兩個(gè)層次,其中高速緩存和主存間稱為Cache－主存存儲層次〔Cache存儲系統(tǒng)；主存和輔存間稱為主存—輔存存儲層次〔虛擬存儲系統(tǒng).３．什么是半導(dǎo)體存儲器？它有什么特點(diǎn)？解：采用半導(dǎo)體器件制造的存儲器,主要有MOS型存儲器和雙極型存儲器兩大類.半導(dǎo)體存儲器具有容量大、速度快、體積小、可靠性高等特點(diǎn).半導(dǎo)體隨機(jī)存儲器存儲的信息會因?yàn)閿嚯姸鴣G失.４．SRAM記憶單元電路的工作原理是什么？它和DRAM記憶單元電路相比有何異同點(diǎn)？解：SRAM記憶單元由６個(gè)MOS管組成,利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來存儲信息,可以對其進(jìn)行讀或?qū)?只要電源不斷電,信息將可保留.DRAM記憶單元可以由４個(gè)和單個(gè)MOS管組成,利用柵極電容存儲信息,需要定時(shí)刷新.５．動(dòng)態(tài)RAM為什么要刷新？一般有幾種刷新方式？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？解：DRAM記憶單元是通過柵極電容上存儲的電荷來暫存信息的,由于電容上的電荷會隨著時(shí)間的推移被逐漸泄放掉,因此每隔一定的時(shí)間必須向柵極電容補(bǔ)充一次電荷,這個(gè)過程就叫做刷新.常見的刷新方式有集中式、分散式和異步式３種.集中方式的特點(diǎn)是讀寫操作時(shí)不受刷新工作的影響,系統(tǒng)的存取速度比較高；但有死區(qū),而且存儲容量越大,死區(qū)就越長.分散方式的特點(diǎn)是沒有死區(qū)；但它加長了系統(tǒng)的存取周期,降低了整機(jī)的速度,且刷新過于頻繁,沒有充分利用所允許的最大刷新間隔.異步方式雖然也有死區(qū),但比集中方式的死區(qū)小得多,而且減少了刷新次數(shù),是比較實(shí)用的一種刷新方式.６．一般存儲芯片都設(shè)有片選端,它有什么用途？解：片選線用來決定該芯片是否被選中.＝０,芯片被選中；＝1,芯片不選中.７．DRAM芯片和SRAM芯片通常有何不同？解：主要區(qū)別有：①DRAM記憶單元是利用柵極電容存儲信息；SRAM記憶單元利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來存儲信息.②DRAM集成度高,功耗小,但存取速度慢,一般用來組成大容量主存系統(tǒng)；SRAM的存取速度快,但集成度低,功耗也較大,所以一般用來組成高速緩沖存儲器和小容量主存系統(tǒng).③SRAM芯片需要有片選端,DRAM芯片可以不設(shè),而用行選通信號、列選通兼作片選信號.④SRAM芯片的地址線直接與容量相關(guān),而DRAM芯片常采用了地址復(fù)用技術(shù),以減少地址線的數(shù)量.８．有哪幾種只讀存儲器？它們各自有何特點(diǎn)？解：MROM：可靠性高,集成度高,形成批量之后價(jià)格便宜,但用戶對制造廠的依賴性過大,靈活性差.PROM：允許用戶利用專門的設(shè)備〔編程器寫入自己的程序,但一旦寫入后,其內(nèi)容將無法改變.寫入都是不可逆的,所以只能進(jìn)行一次性寫入.EPROM：不僅可以由用戶利用編程器寫入信息,而且可以對其內(nèi)容進(jìn)行多次改寫.EPROM又可分為兩種：紫外線擦除〔UVEPROM和電擦除〔EEPROM.閃速存儲器：既可在不加電的情況下長期保存信息,又能在線進(jìn)行快速擦除與重寫,兼?zhèn)淞薊EPROM和RAM的優(yōu)點(diǎn).９．說明存取周期和存取時(shí)間的區(qū)別.解：存取周期是指主存進(jìn)行一次完整的讀寫操作所需的全部時(shí)間,即連續(xù)兩次訪問存儲器操作之間所需要的最短時(shí)間.存取時(shí)間是指從啟動(dòng)一次存儲器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時(shí)間.存取周期一定大于存取時(shí)間.１０．一個(gè)１K×８的存儲芯片需要多少根地址線、數(shù)據(jù)輸入線和輸出線？解：需要１０根地址線,８根數(shù)據(jù)輸入和輸出線.１１．某機(jī)字長為３２位,其存儲容量是６４KB,按字編址的尋址范圍是多少？若主存以字節(jié)編址,試畫出主存字地址和字節(jié)地址的分配情況.解：某機(jī)字長為３２位,其存儲容量是６４KB,按字編址的尋址范圍是１６KW.若主存以字節(jié)編址,每一個(gè)存儲字包含４個(gè)單獨(dú)編址的存儲字節(jié).假設(shè)采用大端方案,即字地址等于最高有效字節(jié)地址,且字地址總是等于４的整數(shù)倍,正好用地址碼的最末兩位來區(qū)分同一個(gè)字中的４個(gè)字節(jié).主存字地址和字節(jié)地址的分配情況如圖５-１９所示.１２．一個(gè)容量為１６K×３２位的存儲器,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)格的存儲芯片時(shí),各需要多少片？１K×４位,２K×８位,４K×４位,1６K×１位,４K×８位,８K×８位.解：地址線１４根,數(shù)據(jù)線３２根,共４６根.若選用不同規(guī)格的存儲芯片,則需要：１K×４位芯片１２８片,２K×８位芯片３２片,４K×４位芯片３２片,１６K×１位芯片３２片,４K×８位芯片16片,８K×８位芯片８片.１３．現(xiàn)有１０２４×１的存儲芯片,若用它組成容量為１６K×８的存儲器.試求：〔１實(shí)現(xiàn)該存儲器所需的芯片數(shù)量？〔２若將這些芯片分裝在若干塊板上,每塊板的容量為４K×８,該存儲器所需的地址線總位數(shù)是多少？其中幾位用于選板？幾位用于選片？幾位用作片內(nèi)地址？解：〔１需１０２４×１的芯片１２８片.〔２該存儲器所需的地址線總位數(shù)是１４位,其中２位用于選板,２位用于選片,10位用作片內(nèi)地址.１４．已知某機(jī)字長８位,現(xiàn)采用半導(dǎo)體存儲器作主存,其地址線為１６位,若使用１K×４的SRAM芯片組成該機(jī)所允許的最大主存空間,并采用存儲模板結(jié)構(gòu)形式.〔１若每塊模板容量為４K×８,共需多少塊存儲模板？〔２畫出一個(gè)模板內(nèi)各芯片的連接邏輯圖.解：〔１根據(jù)題干可知存儲器容量為２１６＝６４KB,故共需１６塊存儲模板.〔２一個(gè)模板內(nèi)各芯片的連接邏輯圖如圖５-２０所示.１５．某半導(dǎo)體存儲器容量１６K×８,可選SRAM芯片的容量為４K×４；地址總線A１５～A０〔低,雙向數(shù)據(jù)總線D７～D０〔低,由R／W線控制讀／寫.請?jiān)O(shè)計(jì)并畫出該存儲器的邏輯圖,并注明地址分配、片選邏輯及片選信號的極性.解：存儲器的邏輯圖與圖５唱２０很相似,區(qū)別僅在于地址線的連接上,故省略.地址分配如下：１６．現(xiàn)有如下存儲芯片：２K×１的ROM、４K×１的RAM、８K×１的ROM.若用它們組成容量為１６KB的存儲器,前４KB為ROM,后１２KB為RAM,CPU的地址總線１６位.〔１各種存儲芯片分別用多少片？〔２正確選用譯碼器及門電路,并畫出相應(yīng)的邏輯結(jié)構(gòu)圖.〔３指出有無地址重疊現(xiàn)象.解：〔１需要用２K×１的ROM芯片１６片,４K×１的RAM芯片２４片.不能使用８K×１的ROM芯片,因?yàn)樗笥赗OM應(yīng)有的空間.〔２各存儲芯片的地址分配如下：１７．用容量為１６K×１的DRAM芯片構(gòu)成６４KB的存儲器.〔１畫出該存儲器的結(jié)構(gòu)框圖.〔２設(shè)存儲器的讀／寫周期均為０．５μs,CPU在１μs內(nèi)至少要訪存一次,試問采用哪種刷新方式比較合理？相鄰兩行之間的刷新間隔是多少？對全部存儲單元刷新一遍所需的實(shí)際刷新時(shí)間是多少？解：〔１存儲器的結(jié)構(gòu)框圖如圖５-２２所示.〔２因?yàn)橐驝PU在１μs內(nèi)至少要訪存一次,所以不能使用集中刷新方式,分散和異步刷新方式都可以使用,但異步刷新方式比較合理.相鄰兩行之間的刷新間隔＝最大刷新間隔時(shí)間÷行數(shù)＝２ms÷１２８＝１５．６２５μs.?。保担郸蘳,即進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳎常贝沃笏⑿乱恍?對全部存儲單元刷新一遍所需的實(shí)際刷新時(shí)間＝０．５μs×１２８＝６４μs１８．有一個(gè)８位機(jī),采用單總線結(jié)構(gòu),地址總線１６位〔A１５～A０,數(shù)據(jù)總線８位〔D７～D０,控制總線中與主存有關(guān)的信號有MREQ〔低電平有效允許訪存和R／W〔高電平為讀命令,低電平為寫命令.主存地址分配如下：從０～８１９１為系統(tǒng)程序區(qū),由ROM芯片組成；從８１９２～３２７６７為用戶程序區(qū)；最后〔最大地址２K地址空間為系統(tǒng)程序工作區(qū).〔上述地址均用十進(jìn)制表示,按字節(jié)編址.現(xiàn)有如下存儲芯片：８K×８的ROM,１６K×１、２K×８、４K×８、８K×８的SRAM.請從上述規(guī)格中選用芯片設(shè)計(jì)該機(jī)主存儲器,畫出主存的連接框圖,并請注意畫出片選邏輯及與CPU的連接.解：根據(jù)CPU的地址線、數(shù)據(jù)線,可確定整個(gè)主存空間為６４K×８.系統(tǒng)程序區(qū)由ROM芯片組成；用戶程序區(qū)和系統(tǒng)程序工作區(qū)均由RAM芯片組成.共需：８K×８的ROM芯片１片,８K×８的SRAM芯片３片,２K×８的SRAM芯片１片.主存地址分配如圖５-２３所示,主存的連接框圖如圖５-２４所示.１９．某半導(dǎo)體存儲器容量１５KB,其中固化區(qū)８KB,可選EPROM芯片為４K×８；可隨機(jī)讀／寫區(qū)７KB,可選SRAM芯片有：４K×４、２K×４、１K×４.地址總線A１５～A０〔A０為最低位,雙向數(shù)據(jù)總線D７～D０〔D０為最低位,R／W控制讀／寫,MREQ為低電平時(shí)允許存儲器工作信號.請?jiān)O(shè)計(jì)并畫出該存儲器邏輯圖,注明地址分配、片選邏輯、片選信號極性等.２０．某機(jī)地址總線１６位A１５～A０〔A０為最低位,訪存空間６４KB.外圍設(shè)備與主存統(tǒng)一編址,I／O空間占用FC００～FFFFH.現(xiàn)用２１６４芯片〔６４K×１構(gòu)成主存儲器,請?jiān)O(shè)計(jì)并畫出該存儲器邏輯圖,并畫出芯片地址線、數(shù)據(jù)線與總線的連接邏輯以及行選信號與列選信號的邏輯式,使訪問I／O時(shí)不訪問主存.動(dòng)態(tài)刷新邏輯可以暫不考慮.解：存儲器邏輯圖如圖５-２６所示,為簡單起見,在圖中沒有考慮行選信號和列選信號,行選信號和列選信號的邏輯式可參考下題.在６４KB空間的最后１KB為I／O空間,在此區(qū)間CS無效,不訪問主存.２１．已知有１６K×１的DRAM芯片,其引腳功能如下：地址輸入A６～A０,行地址選擇RAS,列地址選擇CAS,數(shù)據(jù)輸入端DIN,數(shù)據(jù)輸出端DOUT,控制端WE.請用給定芯片構(gòu)成２５６KB的存儲器,采用奇偶校驗(yàn),試問：需要芯片的總數(shù)是多少？并請：〔１正確畫出存儲器的連接框圖.〔２寫出各芯片RAS和CAS形成條件.〔３若芯片內(nèi)部采用１２８×１２８矩陣排列,求異步刷新時(shí)該存儲器的刷新間隔.解：〔１需要的芯片數(shù)＝１２８片,存儲器的連接框圖如圖５-２７所示.〔３若芯片內(nèi)部采用１２８×１２８矩陣排列,設(shè)芯片的最大刷新間隔時(shí)間為２ms,則相鄰兩行之間的刷新間隔為：刷新間隔＝最大刷新間隔時(shí)間÷行數(shù)＝２ms÷１２８＝１５．６２５μs可取刷新間隔１５．５μs.２２．并行存儲器有哪幾種編址方式？簡述低位交叉編址存儲器的工作原理.解：并行存儲器有單體多字、多體單字和多體多字等幾種系統(tǒng).多體交叉訪問存儲器可分為高位交叉編址存儲器和低位交叉編址存儲器.低位交叉編址又稱為橫向編址,連續(xù)的地址分布在相鄰的存儲體中,而同一存儲體內(nèi)的地址都是不連續(xù)的.存儲器地址寄存器的低位部分經(jīng)過譯碼選擇不同的存儲體,而高位部分則指向存儲體內(nèi)的存儲字.如果采用分時(shí)啟動(dòng)的方法,可以在不改變每個(gè)存儲體存取周期的前提下,提高整個(gè)主存的速度.２２．并行存儲器有哪幾種編址方式？簡述低位交叉編址存儲器的工作原理.解：并行存儲器有單體多字、多體單字和多體多字等幾種系統(tǒng).多體交叉訪問存儲器可分為高位交叉編址存儲器和低位交叉編址存儲器.低位交叉編址又稱為橫向編址,連續(xù)的地址分布在相鄰的存儲體中,而同一存儲體內(nèi)的地址都是不連續(xù)的.存儲器地址寄存器的低位部分經(jīng)過譯碼選擇不同的存儲體,而高位部分則指向存儲體內(nèi)的存儲字.如果采用分時(shí)啟動(dòng)的方法,可以在不改變每個(gè)存儲體存取周期的前提下,提高整個(gè)主存的速度.２３．什么是高速緩沖存儲器？它與主存是什么關(guān)系？其基本工作過程如何？解：高速緩沖存儲器位于主存和CPU之間,用來存放當(dāng)前正在執(zhí)行的程序段和數(shù)據(jù)中的活躍部分,使CPU的訪存操作大多數(shù)針對Cache進(jìn)行,從而使程序的執(zhí)行速度大大提高.高速緩沖存儲器的存取速度接近于CPU的速度,但是容量較小,它保存的信息只是主存中最急需處理的若干塊的副本.當(dāng)CPU發(fā)出讀請求時(shí),如果Cache命中,就直接對Cache進(jìn)行讀操作,與主存無關(guān)；如果Cache不命中,則仍需訪問主存,并把該塊信息一次從主存調(diào)入Cache內(nèi).若此時(shí)Cache已滿,則須根據(jù)某種替換算法,用這個(gè)塊替換掉Cache中原來的某塊信息.２４．Cache做在CPU芯片內(nèi)有什么好處？將指令Cache和數(shù)據(jù)Cache分開又有什么好處？解：Cache做在CPU芯片內(nèi)可以提高CPU訪問Cache的速度.將指令Cache和數(shù)據(jù)Cache分開的好處是分體緩存支持并行訪問,即在取指部件取指令的同時(shí),取數(shù)部件要取數(shù)據(jù).并且,指令在程序執(zhí)行中一般不需要修改,故指令Cache中的內(nèi)容不需寫回到主存中去.２５．設(shè)某機(jī)主存容量為４MB,Cache容量為１６KB,每塊包含８個(gè)字,每字３２位,設(shè)計(jì)一個(gè)四路組相聯(lián)映像〔即Cache每組內(nèi)共有四個(gè)塊的Cache組織,要求：〔１畫出主存地址字段中各段的位數(shù).〔２設(shè)Cache的初態(tài)為空,CPU依次從主存第０、１、２、?、９９號單元讀出１００個(gè)字〔主存一次讀出一個(gè)字,并重復(fù)按此次序讀８次,問命中率是多少？〔３若Cache的速度是主存的６倍,試問有Cache和無Cache相比,速度提高多少倍？解：〔１主存容量為４MB,按字節(jié)編址,所以主存地址為２２位,地址格式如圖５-２９所示.〔２由于每個(gè)字塊有８個(gè)字,所以主存第０、１、２、?、９９號字單元分別在字塊０～１２中,采用四路組相聯(lián)映像將分別映像到第０組～１２組中,但Cache起始為空,所以第一次讀時(shí)每一塊中的第一個(gè)單元沒命中,但后面７次每個(gè)單元均可以命中.〔３設(shè)Cache的存取周期為T,則主存的存取周期為６T.無Cache的訪存時(shí)間為６T所以速度提高倍數(shù)＝６÷１．０９６＝５．４７倍.２６．什么叫虛擬存儲器？采用虛擬存儲技術(shù)能解決什么問題？解：虛擬存儲器由主存儲器和聯(lián)機(jī)工作的輔助存儲器〔通常為磁盤存儲器共同組成,這兩個(gè)存儲器在硬件和系統(tǒng)軟件的共同管理下工作,對于應(yīng)用程序員,可以把它們看作是一個(gè)單一的存儲器.采用虛擬存儲技術(shù)可以解決主存容量不足的問題.虛擬存儲器將主存和輔存的地址空間統(tǒng)一編址,形成一個(gè)龐大的存儲空間.在這個(gè)大空間里,用戶可以自由編程,完全不必考慮程序在主存是否裝得下以及這些程序?qū)碓谥鞔嬷械膶?shí)際存放位置.２７．已知采用頁式虛擬存儲器,某程序中一條指令的虛地址是：０００００１１１１１１１１０００００.該程序的頁表起始地址是００１１,頁面大小１K,頁表中有關(guān)單元最末四位〔實(shí)頁號見下表：請指出指令地址〔虛地址變換后的主存實(shí)地址.解：頁面大?。盞,頁內(nèi)地址１０位,根據(jù)頁表,可以得出主存實(shí)地址為１１００１１１１１０００００.第六章１．控制器有哪幾種控制方式？各有何特點(diǎn)？解：控制器的控制方式可以分為３種：同步控制方式、異步控制方式和聯(lián)合控制方式.同步控制方式的各項(xiàng)操作都由統(tǒng)一的時(shí)序信號控制,在每個(gè)機(jī)器周期中產(chǎn)生統(tǒng)一數(shù)目的節(jié)拍電位和工作脈沖.這種控制方式設(shè)計(jì)簡單,容易實(shí)現(xiàn)；但是對于許多簡單指令來說會有較多的空閑時(shí)間,造成較大數(shù)量的時(shí)間浪費(fèi),從而影響了指令的執(zhí)行速度.異步控制方式的各項(xiàng)操作不采用統(tǒng)一的時(shí)序信號控制,而根據(jù)指令或部件的具體情況決定,需要多少時(shí)間,就占用多少時(shí)間.異步控制方式?jīng)]有時(shí)間上的浪費(fèi),因而提高了機(jī)器的效率,但是控制比較復(fù)雜.聯(lián)合控制方式是同步控制和異步控制相結(jié)合的方式.２．什么是三級時(shí)序系統(tǒng)？解：三級時(shí)序系統(tǒng)是指機(jī)器周期、節(jié)拍和工作脈沖.計(jì)算機(jī)中每個(gè)指令周期劃分為若干個(gè)機(jī)器周期,每個(gè)機(jī)器周期劃分為若干個(gè)節(jié)拍,每個(gè)節(jié)拍中設(shè)置一個(gè)或幾個(gè)工作脈沖.３．控制器有哪些基本功能？它可分為哪幾類？分類的依據(jù)是什么？解：控制器的基本功能有：〔１從主存中取出一條指令,并指出下一條指令在主存中的位置.〔２對指令進(jìn)行譯碼或測試,產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號,以便啟動(dòng)規(guī)定的動(dòng)作.〔３指揮并控制CPU、主存和輸入輸出設(shè)備之間的數(shù)據(jù)流動(dòng).控制器可分為組合邏輯型、存儲邏輯型、組合邏輯與存儲邏輯結(jié)合型３類,分類的依據(jù)在于控制器的核心———微操作信號發(fā)生器〔控制單元CU的實(shí)現(xiàn)方法不同.４．中央處理器有哪些功能？它由哪些基本部件所組成？解：從程序運(yùn)行的角度來看,CPU的基本功能就是對指令流和數(shù)據(jù)流在時(shí)間與空間上實(shí)施正確的控制.對于馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)而言,數(shù)據(jù)流是根據(jù)指令流的操作而形成的,也就是說數(shù)據(jù)流是由指令流來驅(qū)動(dòng)的.中央處理器由運(yùn)算器和控制器組成.５．中央處理器中有哪幾個(gè)主要寄存器？試說明它們的結(jié)構(gòu)和功能.解：CPU中的寄存器是用來暫時(shí)保存運(yùn)算和控制過程中的中間結(jié)果、最終結(jié)果及控制、狀態(tài)信息的,它可分為通用寄存器和專用寄存器兩大類.通用寄存器可用來存放原始數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果,有的還可以作為變址寄存器、計(jì)數(shù)器、地址指針等.專用寄存器是專門用來完成某一種特殊功能的寄存器,如程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR、存儲器地址寄存器MAR、存儲器數(shù)據(jù)寄存器MDR、狀態(tài)標(biāo)志寄存器PSWR等.６．某機(jī)CPU芯片的主振頻率為８MHz,其時(shí)鐘周期是多少μs？若已知每個(gè)機(jī)器周期平均包含４個(gè)時(shí)鐘周期,該機(jī)的平均指令執(zhí)行速度為０．８MIPS,試問：〔１平均指令周期是多少μs？〔２平均每個(gè)指令周期含有多少個(gè)機(jī)器周期？〔３若改用時(shí)鐘周期為０．４μs的CPU芯片,則計(jì)算機(jī)的平均指令執(zhí)行速度又是多少M(fèi)IPS？〔４若要得到４０萬次／s的指令執(zhí)行速度,則應(yīng)采用主振頻率為多少M(fèi)Hz的CPU芯片？解：時(shí)鐘周期＝１÷８MHz＝０．１２５μs〔１平均指令周期＝１÷０．８MIPS＝１．２５μs〔２機(jī)器周期＝０．１２５μs×４＝０．５μs平均每個(gè)指令周期的機(jī)器周期數(shù)＝１．２５μs÷０．５μs÷４＝２．５〔４主振頻率＝４MHz７．以一條典型的單地址指令為例,簡要說明下列部件在計(jì)算機(jī)的取指周期和執(zhí)行周期中的作用.〔１程序計(jì)數(shù)器PC；〔２指令寄存器IR；〔３算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU；〔４存儲器數(shù)據(jù)寄存器MDR；〔５存儲器地址寄存器MAR.解：〔１程序計(jì)數(shù)器PC：存放指令地址；〔２指令寄存器IR：存放當(dāng)前指令；〔３算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU：進(jìn)行算邏運(yùn)算；〔４存儲器數(shù)據(jù)寄存器MDR：存放寫入或讀出的數(shù)據(jù)／指令；〔５存儲器地址寄存器MAR：存放寫入或讀出的數(shù)據(jù)／指令的地址.以單地址指令"加１〔INCA"為例,該指令分為３個(gè)周期：取指周期、分析取數(shù)周期、執(zhí)行周期.３個(gè)周期完成的操作如表６-２所示.８．什么是指令周期？什么是CPU周期？它們之間有什么關(guān)系？解：指令周期是指取指令、分析取數(shù)到執(zhí)行指令所需的全部時(shí)間.CPU周期〔機(jī)器周期是完成一個(gè)基本操作的時(shí)間.一個(gè)指令周期劃分為若干個(gè)CPU周期.９．指令和數(shù)據(jù)都存放在主存,如何識別從主存儲器中取出的是指令還是數(shù)據(jù)？解：指令和數(shù)據(jù)都存放在主存,它們都以二進(jìn)制代碼形式出現(xiàn),區(qū)分的方法為：〔１取指令或數(shù)據(jù)時(shí)所處的機(jī)器周期不同：取指周期取出的是指令；分析取數(shù)或執(zhí)行周期取出的是數(shù)據(jù).〔２取指令或數(shù)據(jù)時(shí)地址的來源不同：指令地址來源于程序計(jì)數(shù)器；數(shù)據(jù)地址來源于地址形成部件.１０．CPU中指令寄存器是否可以不要？指令譯碼器是否能直接對存儲器數(shù)據(jù)寄存器MDR中的信息譯碼？為什么？請以無條件轉(zhuǎn)移指令JMPA為例說明.解：指令寄存器不可以不要.指令譯碼器不能直接對MDR中的信息譯碼,因?yàn)樵谌≈钢芷贛DR的內(nèi)容是指令,而在取數(shù)周期MDR的內(nèi)容是操作數(shù).以JMPA指令為例,假設(shè)指令占兩個(gè)字,第一個(gè)字為操作碼,第二個(gè)字為轉(zhuǎn)移地址,它們從主存中取出時(shí)都需要經(jīng)過MDR,其中只有第一個(gè)字需要送至指令寄存器,并且進(jìn)行指令的譯碼,而第二個(gè)字不需要送指令寄存器.１１．設(shè)一地址指令格式如下：＠OPA現(xiàn)在有４條一地址指令：LOAD〔取數(shù)、ISZ〔加"１"為零跳、DSZ〔減"１"為零跳、STORE〔存數(shù),在一臺單總線單累加器結(jié)構(gòu)的機(jī)器上運(yùn)行,試排出這４條指令的微操作序列.要求：當(dāng)排ISZ和DSZ指令時(shí)不要破壞累加寄存器Acc原來的內(nèi)容.解：〔１LOAD〔取數(shù)指令PC→MAR,READ；取指令MM→MDRMDR→IR,PC＋１→PCA→MAR,READ；取數(shù)據(jù)送AccMM→MDRMDR→Acc〔２ISZ〔加"１"為零跳指令取指令微操作略.A→MAR,READ；取數(shù)據(jù)送AccMM→MDRMDR→AccAcc＋１→Acc；加１IfZ＝１thenPC＋１→PC；結(jié)果為０,PC＋１Acc→MDR,WRITE；保存結(jié)果MDR→MMAcc－１→Acc；恢復(fù)Acc〔３DSZ〔減"１"為零跳指令取指令微操作略.A→MAR,READ；取數(shù)據(jù)送AccMM→MDRMDR→AccAcc－１→Acc；減１IfZ＝１thenPC＋１→PC；結(jié)果為０,PC＋１Acc→MDR,WRITE；保存結(jié)果MDR→MMAcc＋１→Acc；恢復(fù)Acc〔４STORE〔存數(shù)指令：取指令微操作略.A→MAR；Acc中的數(shù)據(jù)寫入主存單元Acc→MDR,WRITEMDR→MM１２．某計(jì)算機(jī)的CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖６唱２２所示.兩組總線之間的所有數(shù)據(jù)傳送通過ALU.ALU還具有完成以下功能的能力：F＝A；F＝BF＝A＋１；F＝B＋１F＝A－１；F＝B－１寫出轉(zhuǎn)子指令〔JSR的取指和執(zhí)行周期的微操作序列.JSR指令占兩個(gè)字,第一個(gè)字是操作碼,第二個(gè)字是子程序的入口地址.返回地址保存在存儲器堆棧中,堆棧指示器始終指向棧頂.解：①PC→B,F＝B,F→MAR,Read；取指令的第一個(gè)字②PC→B,F＝B＋１,F→PC③MDR→B,F＝B,F→IR④PC→B,F＝B,F→MAR,Read；取指令的第二個(gè)字⑤PC→B,F＝B＋１,F→PC⑥MDR→B,F＝B,F→Y⑦SP→B,F＝B－１,F→SP,F→MAR；修改棧指針,返回地址壓入堆棧⑧PC→B,F＝B,F→MDR,Write⑨Y→A,F＝A,F→PC；子程序的首地址→PC⑩End１３．某機(jī)主要部件如圖６-２３所示.〔１請補(bǔ)充各部件間的主要連接線,并注明數(shù)據(jù)流動(dòng)方向.〔２擬出指令A(yù)DD〔R１,〔R２＋的執(zhí)行流程〔含取指過程與確定后繼指令地址.該指令的含義是進(jìn)行加法操作,源操作數(shù)地址和目的操作數(shù)地址分別在寄存器R１和R２中,目的操作數(shù)尋址方式為自增型寄存器間址.解：〔１將各部件間的主要連接線補(bǔ)充完后如圖６-２４所示.〔２指令A(yù)DD〔R１,〔R２＋的含義為〔〔R１＋〔〔R２→〔R２〔R２＋１→R２指令的執(zhí)行流程如下：①〔PC→MAR；取指令②Read③M〔MAR→MDR→IR④〔PC＋１→PC⑤〔R１→MAR；取被加數(shù)⑥Read⑦M(jìn)〔MAR→MDR→C⑧〔R２→MAR；取加數(shù)⑨Read⑩M〔MAR→MDR→D〔R２＋１→R２；修改目的地址〔C＋〔D→MDR；求和并保存結(jié)果WriteMDR→MM１４．CPU結(jié)構(gòu)如圖６唱２５所示,其中有一個(gè)累加寄存器AC、一個(gè)狀態(tài)條件寄存器和其他４個(gè)寄存器,各部件之間的連線表示數(shù)據(jù)通路,箭頭表示信息傳送方向.〔１標(biāo)明４個(gè)寄存器的名稱.〔２簡述指令從主存取出送到控制器的數(shù)據(jù)通路.〔３簡述數(shù)據(jù)在運(yùn)算器和主存之間進(jìn)行存取訪問的數(shù)據(jù)通路.解：〔１這４個(gè)寄存器中,a為存儲器數(shù)據(jù)寄存器MDR,b為指令寄存器IR,c為存儲器地址寄存器MAR,d為程序計(jì)數(shù)器PC.〔２取指令的數(shù)據(jù)通路：PC→MAR→MM→MDR→IR〔３數(shù)據(jù)從主存中取出的數(shù)據(jù)通路〔設(shè)數(shù)據(jù)地址為X：X→MAR→MM→MDR→ALU→AC數(shù)據(jù)存入主存中的數(shù)據(jù)通路〔設(shè)數(shù)據(jù)地址為Y：Y→MAR,AC→MDR→MM１５．什么是微命令和微操作？什么是微指令？微程序和機(jī)器指令有何關(guān)系？微程序和程序之間有何關(guān)系？解：微命令是控制計(jì)算機(jī)各部件完成某個(gè)基本微操作的命令.微操作是指計(jì)算機(jī)中最基本的、不可再分解的操作.微命令和微操作是一一對應(yīng)的,微命令是微操作的控制信號,微操作是微命令的操作過程.微令是若干個(gè)微命令的集合.微程序是機(jī)器指令的實(shí)時(shí)解釋器,每一條機(jī)器指令都對應(yīng)一個(gè)微程序.微程序和程序是兩個(gè)不同的概念.微程序是由微指令組成的,用于描述機(jī)器指令,實(shí)際上是機(jī)器指令的實(shí)時(shí)解釋器,微程序是由計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)者事先編制好并存放在控制存儲器中的,一般不提供給用戶；程序是由機(jī)器指令組成的,由程序員事先編制好并存放在主存儲器中.１６．什么是垂直型微指令？什么是水平型微指令？它們各有什么特點(diǎn)？又有什么區(qū)別？解：垂直型微指令是指一次只能執(zhí)行一個(gè)微命令的微指令；水平型微指令是指一次能定義并能并行執(zhí)行多個(gè)微命令的微指令.垂直型微指令的并行操作能力差,一般只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)微操作,控制１～２個(gè)信息傳送通路,效率低,執(zhí)行一條機(jī)器指令所需的微指令數(shù)目多,執(zhí)行時(shí)間長；但是微指令與機(jī)器指令很相似,所以容易掌握和利用,編程比較簡單,不必過多地了解數(shù)據(jù)通路的細(xì)節(jié),且微指令字較短.水平型微指令的并行操作能力強(qiáng),效率高,靈活性強(qiáng),執(zhí)行一條機(jī)器指令所需微指令的數(shù)目少,執(zhí)行時(shí)間短；但微指令字較長,增加了控存的橫向容量,同時(shí)微指令和機(jī)器指令的差別很大,設(shè)計(jì)者只有熟悉了數(shù)據(jù)通路,才有可能編制出理想的微程序,一般用戶不易掌握.１７．水平型和垂直型微程序設(shè)計(jì)之間各有什么區(qū)別？串行微程序設(shè)計(jì)和并行微程序設(shè)計(jì)有什么區(qū)別？解：水平型微程序設(shè)計(jì)是面對微處理器內(nèi)部邏輯控制的描述,所以把這種微程序設(shè)計(jì)方法稱為硬方法；垂直型微程序設(shè)計(jì)是面向算法的描述,所以把這種微程序設(shè)計(jì)方法稱為軟方法.在串行微程序設(shè)計(jì)中,取微指令和執(zhí)行微指令是順序進(jìn)行的,在一條微指令取出并執(zhí)行之后,才能取下一條微指令；在并行微程序設(shè)計(jì)中,將取微指令和執(zhí)行微指令的操作重疊起來,從而縮短微周期.１８．圖６唱２６給出了某微程序控制計(jì)算機(jī)的部分微指令序列.圖中每一框代表一條微指令.分支點(diǎn)a由指令寄存器IR的第５、６兩位決定.分支點(diǎn)b由條件碼C０決定.現(xiàn)采用下址字段實(shí)現(xiàn)該序列的順序控制.已知微指令地址寄存器字長８位.〔１設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)該微指令序列的微指令字之順序控制字段格式.〔２給出每條微指令的二進(jìn)制編碼地址.〔３畫出微程序控制器的簡化框圖.解：〔１該微程序流程有兩處有分支的地方,第一處有４路分支,由指令操作碼IR５IR６指向４條不同的微指令,第二處有２路分支,根據(jù)運(yùn)算結(jié)果C０的值決定后繼微地址.加上順序控制,轉(zhuǎn)移控制字段?。参?圖６唱２６中共有１５條微指令,則下址字段至少需要４位,但因已知微指令地址寄存器字長８位〔μMAR７～μMAR０,故下址字段?。肝?微指令的順序控制字段格式如圖６-２７所示.〔２轉(zhuǎn)移控制字段２位：００順序控制０１由IR５IR６控制修改μMAR４,μMAR３.１０由C０控制修改μMAR５.微程序流程的微地址安排如圖６-２８所示.每條微指令的二進(jìn)制編碼地址見表６-３.注：每條微指令前的微地址用十六進(jìn)制表示.圖６-２８微程序流程的微地址安排〔３微程序控制器的簡化框圖略.１９．已知某機(jī)采用微程序控制方式,其控制存儲器容量５１２×４８位,微程序可在整個(gè)控制存儲器中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移,可控制轉(zhuǎn)移的條件共４個(gè),微指令采用水平型格式,后繼指令地址采用斷定方式,微指令格式如圖６-２９所示.〔１微指令中的３個(gè)字段分別應(yīng)為多少位？〔２畫出圍繞這種微指令格式的微程序控制器邏輯框圖.解：〔１因?yàn)榭刂妻D(zhuǎn)移的條件共４個(gè),則判別測試字段為２位；因?yàn)榭卮嫒萘繛椋担保矀€(gè)單元,所以下地址字段為９位；微命令字段是〔４８－２－９＝３７位.〔２對應(yīng)上述微指令格式的微程序控制器邏輯框圖如圖６-３０.２０．某機(jī)有８條微指令I(lǐng)１～I(xiàn)８,每條微指令所含的微命令控制信號如表６-４所列.圖６唱３０微程序控制器邏輯框圖a～j分別代表１０種不同性質(zhì)的微命令信號,假設(shè)一條微指令的操作控制字段為８位,請安排微指令的操作控制字段格式,并將全部微指令代碼化.解：因?yàn)槲⒅噶畹牟僮骺刂谱侄沃挥校肝?所以不能采用直接控制法.又因?yàn)槲⒅噶钪杏卸鄠€(gè)微命令是兼容性的微命令,如微指令I(lǐng)１中的微命令a～e,故也不能采用最短編碼法.最終選用字段編碼法和直接控制法相結(jié)合的方法.將互斥的微命令安排在同一段內(nèi),兼容的微命令安排在不同的段內(nèi).b、i、j這３個(gè)微命令是互斥的微命令,把它們安排在一個(gè)段內(nèi),e、f、h這３個(gè)微命令也是互斥的,把它們也安排在另一個(gè)段內(nèi).此微指令的操作控制字段格式如圖６-３１所示.其中：字段１的譯碼器輸出對應(yīng)的微命令為００無０１b１０i１１j字段２的譯碼器輸出對應(yīng)的微命令為００無０１e１０f１１h將全部８條微指令代碼化可以得到I１：１１１００１０１I２：１０１１００１０I３：０００００１１１I４：０１００００００I５：０１０１１００１I６：１０００１１１１I７：０１１０００１１I８：１００００１１１２１．在微程序控制器中,微程序計(jì)數(shù)器μPC可以用具有加"１"功能的微地址寄存器μMAR來代替,試問程序計(jì)數(shù)器PC是否可以用具有加"１"功能的存儲器地址寄存器MAR代替？解：在微程序控制器中不可以用MAR來代替PC.因?yàn)榭卮嬷兄挥形⒅噶?為了降低成本,可以用具有計(jì)數(shù)功能的微地址寄存器〔μMAR來代替μPC.而主存中既有指令又有數(shù)據(jù),它們都以二進(jìn)制代碼形式出現(xiàn),取指令和數(shù)據(jù)時(shí)地址的來源是不同的.取指令：〔PC→MAR取數(shù)據(jù)：地址形成部件→MAR所以不能用MAR代替PC.第七章１．外部設(shè)備有哪些主要功能？可以分為哪些大類？各類中有哪些典型設(shè)備？解：外部設(shè)備的主要功能有數(shù)據(jù)的輸入、輸出、成批存儲以及對信息的加工處理等.外部設(shè)備可以分為五大類：輸入輸出設(shè)備、輔助存儲器、終端設(shè)備、過程控制設(shè)備和脫機(jī)設(shè)備.其典型設(shè)備有鍵盤、打印機(jī)、磁盤、智能終端、數(shù)／模轉(zhuǎn)換器和鍵盤－軟盤數(shù)據(jù)站等.２．說明磁介質(zhì)存儲器的存儲原理.解：磁介質(zhì)存儲器的存儲過程是一種電磁轉(zhuǎn)換的過程.在磁介質(zhì)存儲器中,信息是記錄在一薄層磁性材料上的,這個(gè)薄層稱為磁層.磁層與所附著的載體稱為記錄介質(zhì)或記錄媒體.磁頭是磁記錄設(shè)備的關(guān)鍵部件之一,是一種電磁轉(zhuǎn)換元件,能把電脈沖表示的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成磁記錄介質(zhì)上的磁化狀態(tài),即電→磁轉(zhuǎn)換；反過來,能把磁記錄介質(zhì)上的磁化狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電脈沖,即磁→電轉(zhuǎn)換.３．分別用RZ、NRZ、NRZ唱１、PE、FM、MFM和M２FM制記錄方式記錄下述數(shù)據(jù)序列,畫出寫電流波形.１１０１１０１１１０１１０〔２１０１０１１００１１０００解：〔１寫電流波形如圖７-９〔a所示.寫電流波形如圖７-９〔b所示.４．若對磁介質(zhì)存儲器寫入數(shù)據(jù)序列１００１１,請畫出不歸零唱１制、調(diào)相制、調(diào)頻制、改進(jìn)的調(diào)頻制等記錄方式的寫電流波形.解：寫電流波形如圖７-１０所示.５．主存儲器與磁介質(zhì)存儲器在工作速度方面的指標(biāo)有什么不同？為什么磁盤存儲器采用兩個(gè)以上的指標(biāo)來說明其工作速度？解：主存儲器速度指標(biāo)主要有存取速度和存取周期,而磁介質(zhì)存儲器速度指標(biāo)為平均存取時(shí)間,這是因?yàn)榇沤橘|(zhì)存儲器采用順序存取或直接存取方式.磁盤存儲器的平均存取時(shí)間至少應(yīng)當(dāng)包括平均尋道時(shí)間和平均等待時(shí)間兩部分,因?yàn)榇疟P存儲器首先需要將磁頭移動(dòng)到指定的磁道上,然后將記錄塊旋轉(zhuǎn)到磁頭下方才能進(jìn)行讀寫.６．某磁盤組有六片磁盤,每片可有兩個(gè)記錄面,存儲區(qū)域內(nèi)徑為２２cm,外徑為３３cm,道密度４０道／cm,位密度４００b／cm,轉(zhuǎn)速２４００r／min.試問：〔１共有多少個(gè)存儲面可用？〔２共有多少個(gè)圓柱面？〔３整個(gè)磁盤組的總存儲容量有多少？〔４數(shù)據(jù)傳送率是多少？〔５如果某文件長度超過一個(gè)磁道的容量,應(yīng)將它記錄在同一存儲面上還是記錄在同一圓柱面上？為什么？〔６如果采用定長信息塊記錄格式,直接尋址的最小單位是什么？尋址命令中如何表示磁盤地址？７．某磁盤存儲器的轉(zhuǎn)速為３０００r／min,共有４個(gè)盤面,５道／mm,每道記錄信息１２２８８B,最小磁道直徑為２３０mm,共有２７５道.試問：〔１該磁盤存儲器的存儲容量是多少？〔２最高位密度和最低位密度是多少？〔３磁盤的數(shù)據(jù)傳送率是多少？〔４平均等待時(shí)間是多少？解：〔１磁盤存儲器的容量＝４×２７５×１２２８８B＝１３５１６８００B〔２最高位密度D１＝每道信息量÷內(nèi)圈圓周長＝１２２８８÷〔π×最小磁道直徑≈１７B／mm.最低位密度D２＝每道信息量÷外圈圓周長＝１２２８８÷〔π×最大磁道直徑≈１１．５B／mm.〔３磁盤數(shù)據(jù)傳輸率C＝５０×１２２８８＝６１４４００B／s８．某磁盤組有效盤面２０個(gè),每個(gè)盤面上有８００個(gè)磁道.每個(gè)磁道上的有效記憶容量為１３０００B,塊間隔２３５B,旋轉(zhuǎn)速度３０００r／min.試問：〔１在該磁盤存儲器中,若以１０００B為一個(gè)記錄,這樣,一個(gè)磁道能存放１０個(gè)記錄.若要存放１２萬個(gè)記錄,需要多少個(gè)圓柱面〔一個(gè)記錄不允許跨越多個(gè)磁道？〔２這個(gè)磁盤存儲器的平均等待時(shí)間是多少？〔３數(shù)據(jù)傳送率是多少？解：〔１一個(gè)圓柱面可存放２００個(gè)記錄,１２００００個(gè)記錄需要６００個(gè)圓柱面.〔２平均等待時(shí)間為旋轉(zhuǎn)半圈的時(shí)間,１０ms.９．某磁盤格式化為２４個(gè)扇區(qū)和２０條磁道.該盤能按需要選擇順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為３６０ms,讀一塊數(shù)據(jù)的時(shí)間為１ms.該片上有３個(gè)文件：文件A從磁道６、扇區(qū)１開始占有２塊；文件B從磁道２、扇區(qū)５開始占有５塊；文件C從磁道５、扇區(qū)３開始占有３塊.試問：該磁盤的平均等待時(shí)間為多少？平均尋道時(shí)間是多少？若磁頭移動(dòng)和磁盤轉(zhuǎn)動(dòng)不同時(shí)進(jìn)行,且磁頭的初始位置在磁道０、扇區(qū)０,按順序C、B、A讀出上述３個(gè)文件,總的時(shí)間是多少？在相同的初始位置情況下,讀出上述３個(gè)文件的最短時(shí)間是多少？此時(shí)文件的讀出次序應(yīng)當(dāng)怎樣排列？解：平均等待時(shí)間為１８０ms.磁盤分為２４個(gè)扇區(qū),等待一個(gè)扇區(qū)的時(shí)間為１５ms.平均尋道時(shí)間為磁頭移動(dòng)１０條磁道的時(shí)間,設(shè)移動(dòng)一個(gè)磁道的時(shí)間為n,則平均尋道時(shí)間為１０n.按順序C、B、A讀出上述３個(gè)文件,總的時(shí)間包括：總的尋道時(shí)間：移動(dòng)５道時(shí)間＋移動(dòng)３道時(shí)間＋移動(dòng)４道時(shí)間＝移動(dòng)１２道時(shí)間＝１２n總的等待時(shí)間：〔３＋１＋９×１５＝１９５ms總的讀出數(shù)據(jù)時(shí)間：〔３＋５＋２×１＝１０ms讀出上述３個(gè)文件的最短時(shí)間包括：總的尋道時(shí)間：移動(dòng)２道時(shí)間＋移動(dòng)３道時(shí)間＋移動(dòng)１道時(shí)間＝移動(dòng)６道時(shí)間＝６n總的等待時(shí)間：〔５＋７＋５×１５＝２５５ms總的讀出數(shù)據(jù)時(shí)間不變.此時(shí)文件的讀出次序?yàn)锽、C、A.１０．什么是光盤？簡述光盤的工作原理.解：相對于利用磁通變化和磁化電流進(jìn)行讀寫的磁盤而言,用光學(xué)方式讀寫信息的圓盤稱為光盤,以光盤為存儲介質(zhì)的存儲器稱為光盤存儲器.CD唱ROM光盤上有一條從內(nèi)向外的由凹痕和平坦表面相互交替而組成的連續(xù)的螺旋形路徑,當(dāng)一束激光照射在盤面上,靠盤面上有無凹痕的不同反射率來讀出程序和數(shù)據(jù).CD唱R光盤的寫入是利用聚焦成１μm左右的激光束的熱能,使記錄介質(zhì)表面的形狀發(fā)生永久性變化而完成的,所以只能寫入一次,不能抹除和改寫.CD唱RW光盤是利用激光照射引起記錄介質(zhì)的可逆性物理變化來進(jìn)行讀寫的,光盤上有一個(gè)相位變化刻錄層,所以CD唱RW光盤又稱為相變光盤.１１．鍵盤屬于什么設(shè)備？它有哪些類型？如何消除鍵開關(guān)的抖動(dòng)？簡述非編碼鍵盤查詢鍵位置碼的過程.解：鍵盤是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的輸入設(shè)備.鍵盤可分為兩大類型：編碼鍵盤和非編碼鍵盤.非編碼鍵盤用較為簡單的硬件和專門的鍵盤掃描程序來識別按鍵的位置.消除鍵開關(guān)抖動(dòng)的方法分硬件和軟件兩種.硬件的方法是增設(shè)去抖電路；軟件的方法是在鍵盤程序中加入延時(shí)子程序,以避開抖動(dòng)時(shí)間.鍵盤掃描程序查詢鍵位置碼的過程為：①查詢是否有鍵按下.②查詢已按下鍵的位置.③按行號和列號求鍵的位置碼.１２．說明針式打印和字模式打印有何不同？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？解：針式打印機(jī)利用若干根打印針組成的點(diǎn)陣來構(gòu)成字符；字模式打印機(jī)將各種字符塑壓或刻制在印字機(jī)構(gòu)的表面上,印字機(jī)構(gòu)如同印章一樣,可將其上的字符在打印紙上印出.針式打印機(jī)以點(diǎn)陣圖拼出所需字形,不需要固定字模,它組字非常靈活,可打印各種字符和圖形、表格和漢字等,字形輪廓一般不如字模式清晰；字模式打印機(jī)打印的字跡清晰,但字模數(shù)量有限,組字不靈活,不能打印漢字和圖形.１３．什么是隨機(jī)掃描？什么是光柵掃描？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？解：掃描方式有兩種：光柵掃描和隨機(jī)掃描.在光柵掃描方式中,電子束在水平和垂直同步信號的控制下有規(guī)律的掃描整個(gè)屏幕.這種方式的控制比較簡單,畫面質(zhì)量較好且穩(wěn)定,但對行掃描頻率要求較高.在隨機(jī)掃描方式中,電子束能在屏幕上進(jìn)行隨機(jī)運(yùn)動(dòng),其軌跡隨顯示內(nèi)容變化而變化,只在需要顯示字符和圖形的地方掃描,而不必掃描全屏.這種方式顯示速度快、畫面清晰,尤其是線條的輪廓十分光滑,一般用于高清晰度的專用圖形顯示器中,但這種方式的控制比較復(fù)雜,而且只能用于字符和圖形顯示,不適于顯示隨機(jī)圖像.１４．什么是分辨率？什么是灰度級？它們各有什么作用？解：分辨率由每幀畫面的像素?cái)?shù)決定,而像素具有明暗和色彩屬性.黑白圖像的明暗程度稱為灰度,明暗變化的數(shù)量稱為灰度級,分辨率和灰度級越高,顯示的圖像越清晰、逼真.１５．某字符顯示器,采用７×９點(diǎn)陣方式,每行可顯示６０個(gè)字符,緩存容量至少為１２６０字節(jié),并采用７位標(biāo)準(zhǔn)編碼,試問：〔１如改用５×７字符點(diǎn)陣,其緩存容量為多少？〔設(shè)行距、字距不變———行距為５,字距為１.〔２如果最多可顯示１２８種字符,上述兩種顯示方式各需多大容量的字符發(fā)生器ROM？解：〔１因?yàn)轱@示器原來的緩存為１２６０B,每行可顯示６０個(gè)字符,據(jù)此可計(jì)算出顯示器的字符行數(shù)：１２６０÷６０＝２１〔行因?yàn)?原字符窗口＝８×１４＝〔７＋１×〔９＋５,現(xiàn)字符窗口＝６×１２＝〔５＋１×〔７＋５.所以,現(xiàn)顯示器每行可顯示８０個(gè)字符,顯示器可顯示的字符行數(shù)為２４行.故緩存的容量為８０×２４＝１９２０B.〔２ROM中為行點(diǎn)陣碼７×９點(diǎn)陣方式：１２８×９×７＝１１５２×７〔位＝１１５２〔字節(jié)５×７點(diǎn)陣方式：１２８×７×５＝８９６×５〔位＝８９６〔字節(jié)注：為存儲方便,每個(gè)行點(diǎn)陣碼占用一個(gè)字節(jié).１６．某CRT顯示器可顯示６４種ASCII字符,每幀可顯示６４列×２５行,每個(gè)字符點(diǎn)陣為７×８,即橫向７點(diǎn),字間間隔１點(diǎn),縱向８點(diǎn),排間間隔６點(diǎn),場頻５０Hz,采用逐行掃描方式.試問：〔１緩存容量有多大？〔２字符發(fā)生器〔ROM容量有多大？〔３緩存中存放的是字符的ASCII碼還是字符的點(diǎn)陣信息？〔４緩存地址與屏幕顯示位置如何對應(yīng)？〔５設(shè)置哪些計(jì)數(shù)器以控制緩存訪問與屏幕掃描之間的同步？它們的分頻關(guān)系如何？解：〔１緩存容量：６４×２５＝１,６KB〔不考慮顯示屬性,６４×２５×２＝３．２KB〔考慮顯示屬性.〔２字符發(fā)生器〔ROM容量＝６４×８＝５１２B.〔３緩存中存放的是字符的ASCII碼.〔４屏幕顯示位置自左至右,從上到下,相應(yīng)地緩存地址由低到高,每個(gè)地址碼對應(yīng)一個(gè)字符顯示位置.設(shè)字符在屏幕上的位置坐標(biāo)為〔X,Y,即行地址為X,列地址為Y,則緩存地址＝X×８０＋Y〔未考慮顯示屬性.〔５設(shè)置４個(gè)計(jì)數(shù)器以控制緩存訪問與屏幕掃描之間的同步.它們的分頻關(guān)系是：點(diǎn)計(jì)數(shù)器：８分頻〔包括橫向７點(diǎn)和字間間隔１點(diǎn).字計(jì)數(shù)器：７９分頻〔包括一行顯示６４個(gè)字符和水平回掃折合的字符數(shù).行計(jì)數(shù)器：１４分頻〔包括縱向８點(diǎn),排間間隔６點(diǎn).排計(jì)數(shù)器：２６分頻〔包括顯示２５排字符和垂直回掃折合的字符排數(shù).１７．某CRT字符顯示器,每幀可顯示８０列×２０行,每個(gè)字符是７×９點(diǎn)陣,字符窗口９×１４,場頻為５０Hz.試問：〔１緩存采用什么存儲器,其中存放的內(nèi)容是什么？容量應(yīng)為多大？〔２緩存地址如何安排？若在２４３號單元存放的內(nèi)容要顯示出來,其屏幕上X和Y的坐標(biāo)應(yīng)是多少？〔３字符點(diǎn)陣存放在何處？如何讀出顯示？〔４計(jì)算出主振頻率以及點(diǎn)計(jì)數(shù)器、字計(jì)數(shù)器、行計(jì)數(shù)器、排計(jì)數(shù)器的分頻頻率.解：〔１緩存采用隨機(jī)存儲器,其中存放的內(nèi)容是字符的ASCII碼,容量至少為１６００字節(jié)〔不含顯示屬性.〔２屏幕上最多可顯示１６００個(gè)字符,緩存地址與屏幕顯示位置的排號和列號具有對應(yīng)關(guān)系.若要將緩存２４３號單元存放的內(nèi)容顯示出來,其屏幕上X和Y的坐標(biāo)均為３〔從０開始計(jì),即在屏幕的第４行第４列上有字符顯示.〔３字符點(diǎn)陣存放在字庫中,根據(jù)字符的ASCII碼逐行讀出點(diǎn)陣顯示.〔４主振頻率＝５０×２１×１４×９８×９≈１２．９７MHz.點(diǎn)計(jì)數(shù)器：９分頻.字計(jì)數(shù)器：〔８０＋１８分頻.行計(jì)數(shù)器：１４分頻.排計(jì)數(shù)器：〔２０＋１分頻.１８．若用CRT作圖形顯示器,其分辨率為６４０×２００,沿橫向每８點(diǎn)的信息存放在緩存中,場頻為６０Hz.試問：〔１緩存的基本容量是多少？〔２地址如何安排？〔３點(diǎn)計(jì)數(shù)器、字節(jié)計(jì)數(shù)器、行計(jì)數(shù)器各為多少分頻？〔４它和字符顯示器有哪些不同？解：〔１緩存的基本容量是１６０００字節(jié)〔不考慮灰度級.〔２緩存地址為行號×８０＋列號.〔３點(diǎn)計(jì)數(shù)器：８分頻.字節(jié)計(jì)數(shù)器：〔８０＋L分頻,其中L次計(jì)數(shù),作為行線逆程回掃折合的字節(jié)數(shù).行計(jì)數(shù)器：〔２００＋M分頻,其中M次計(jì)數(shù),作為場逆程回掃折合的行數(shù).〔４圖形顯示器和字符顯示器不同在于：圖形顯示器需將每個(gè)像素的信息都存放在VRAM中,而字符顯示器只需將要顯示的ASCII碼存放在VRAM中,字符的點(diǎn)陣來自字符發(fā)生器ROM.１９．某字符顯示器分辨率為４０列×２５行,字符點(diǎn)陣５×７,橫向間隔２點(diǎn),排間間隔４點(diǎn),問：緩存VRAM容量至少應(yīng)多大？應(yīng)設(shè)置哪幾級同步計(jì)數(shù)器？它們的分頻關(guān)系如何？若要求場頻６０Hz,則點(diǎn)頻應(yīng)為多少？何時(shí)訪問一次VRAM？地址如何確定？解：緩存VRAM容量至少１０００字節(jié).設(shè)置４級同步計(jì)數(shù)器〔點(diǎn)計(jì)數(shù)器、字計(jì)數(shù)器、行計(jì)數(shù)器、排計(jì)數(shù)器,它們的分頻分別是點(diǎn)計(jì)數(shù)器７分頻、字計(jì)數(shù)器〔４０＋L分頻、行計(jì)數(shù)器〔７＋４分頻、排計(jì)數(shù)器〔２５＋M分頻.其中,L是水平回掃折合的字符數(shù),M是垂直回掃折合的字符排數(shù).假設(shè)L＝９,M＝１,有：點(diǎn)頻＝６０×２６×１１×４９×７≈５．８９〔MHz每隔１．１８９μs〔字符脈沖頻率的倒數(shù)訪問一次VRAM,地址由字計(jì)數(shù)器和排計(jì)數(shù)器共同提供,其中,字計(jì)數(shù)器提供低位地址,行計(jì)數(shù)器提供高位地址.２０．某圖形顯示器的分辨率為８００×６００,若作單色顯示且不要求灰度等級,則VRAM容量至少應(yīng)多大？應(yīng)設(shè)置哪幾級同步計(jì)數(shù)器？它們的分頻關(guān)系如何？若要求場頻６０Hz,則點(diǎn)頻應(yīng)為多少？何時(shí)訪問一次VRAM？地址如何確定？解：VRAM容量至少應(yīng)為６００００字節(jié).設(shè)置３級同步計(jì)數(shù)器〔點(diǎn)計(jì)數(shù)器、字節(jié)計(jì)數(shù)器、行計(jì)數(shù)器,它們的分頻關(guān)系分別是點(diǎn)計(jì)數(shù)器８分頻、字節(jié)計(jì)數(shù)器〔１００＋L分頻、行計(jì)數(shù)器〔６００＋M分頻.其中,L是行線逆程回掃折合的字節(jié)數(shù),M是場逆程回掃折合的行數(shù).假設(shè)L＝２３,M＝１０,有：點(diǎn)頻＝６０×６１０×１２３×８≈３６〔MHz每隔０．２２μs訪問一次VRAM,地址由字節(jié)計(jì)數(shù)器和行計(jì)數(shù)器共同提供,其中字節(jié)計(jì)數(shù)器提供列號,行計(jì)數(shù)器提供行號.２１．水平掃描頻率〔行頻的單位為kHz,垂直掃描頻率〔場頻的單位為Hz,兩者為何相差一千倍？解：行頻又稱水平掃描頻率,是電子槍每秒在屏幕上掃描過的水平線條數(shù),以kHz為單位.場頻又稱垂直掃描頻率,是每秒鐘屏幕重復(fù)繪制顯示畫面的次數(shù),以Hz為單位.因?yàn)槊恳粓鲇薪l水平掃描線,所以行頻與場頻要相差近一千倍.第八章１．什么是計(jì)算機(jī)的輸入輸出系統(tǒng)？輸入輸出設(shè)備有哪些編址方式？有什么特點(diǎn)？解：計(jì)算機(jī)的輸入輸出系統(tǒng)包括輸入輸出接口和輸入輸出信息傳送控制方式等,它們是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最具有多樣性和復(fù)雜性的部分.輸入輸出設(shè)備有兩種編址方式：I／O映射方式〔獨(dú)立編址和存儲器映射方式〔統(tǒng)一編址,獨(dú)立編址的優(yōu)點(diǎn)是I／O指令和訪存指令容易區(qū)分,外設(shè)地址線少,譯碼簡單,主存空間不會減少,缺點(diǎn)是控制線增加了I／O讀和I／O寫信號；統(tǒng)一編址的優(yōu)點(diǎn)是總線結(jié)構(gòu)簡單,全部訪存類指令都可用于控制外設(shè),可直接對外設(shè)寄存器進(jìn)行各種運(yùn)算,占用主存一部分地址,縮小了可用的主存空間.２．什么是I／O接口？I／O接口有哪些特點(diǎn)和功能？接口有哪些類型？解：I／O接口是主機(jī)和外設(shè)之間的交接界面,通過接口可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)和外設(shè)之間的信息交換.接口的基本功能有：實(shí)現(xiàn)主機(jī)和外設(shè)的通信聯(lián)絡(luò)控制；進(jìn)行地址譯碼和設(shè)備選擇；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖；完成數(shù)據(jù)格式的變換；傳遞控制命令和狀態(tài)信息.接口按數(shù)據(jù)傳送方式分類,有串行接口和并行接口；按控制方式分類,有程序查詢接口、程序中斷接口、DMA接口；按靈活性分類,有可編程接口和不可編程接口；按通用性分類,有通用接口和專用接口；按I／O信號分類,有數(shù)字接口和模擬接口；按應(yīng)用分類,有運(yùn)行輔助接口、用戶交互接口、傳感接口、控制接口.３．并行接口和串行接口實(shí)質(zhì)上的區(qū)別是什么？其界面如何劃分？各有什么特點(diǎn)？解：有串行接口和并行接口.兩者的實(shí)質(zhì)區(qū)別在于外設(shè)和接口一側(cè)的傳送方式不同,而在主機(jī)和接口一側(cè),數(shù)據(jù)總是并行傳送的.在并行接口中,外設(shè)和接口間的傳送寬度是一個(gè)字節(jié)〔或字的所有位,一次傳輸?shù)男畔⒘看?但數(shù)據(jù)線的數(shù)目將隨著傳送數(shù)據(jù)寬度的增加而增加.在串行接口中,外設(shè)和接口間的數(shù)據(jù)是一位一位串行傳送的,一次傳輸?shù)男畔⒘啃?但只需一根數(shù)據(jù)線.在遠(yuǎn)程終端和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備離主機(jī)較遠(yuǎn)的場合下,用串行接口比較經(jīng)濟(jì)劃算.４．I／O數(shù)據(jù)傳送可以采用哪些方式？它們各有什么特點(diǎn)及應(yīng)用場所？試比較之.解：主機(jī)和外設(shè)之間的信息傳送控制方式,經(jīng)歷了由低級到高級、由簡單到復(fù)雜、由集中管理到各部件分散管理的發(fā)展過程,按其發(fā)展的先后次序和主機(jī)與外設(shè)并行工作的程度,可以分為４種.程序查詢方式是主機(jī)與外設(shè)間進(jìn)行信息交換的最簡單方式,輸入和輸出完全是通過CPU執(zhí)行程序來完成的.這種方式控制簡單,但外設(shè)和主機(jī)不能同時(shí)工作,系統(tǒng)效率很低,因此,僅適用于外設(shè)的數(shù)目不多、對I／O處理的實(shí)時(shí)要求不高、CPU的操作任務(wù)比較單一、并不很忙的情況.程序中斷方式無需等待查詢,外設(shè)在做好輸入輸出準(zhǔn)備時(shí),向主機(jī)發(fā)中斷請求,主機(jī)接到請求后就暫時(shí)中止原來執(zhí)行的程序,轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序?qū)ν獠空埱筮M(jìn)行處理,在中斷處理完畢后返回原來的程序繼續(xù)執(zhí)行.程序中斷不僅適用于外部設(shè)備的輸入輸出操作,也適用于對外界發(fā)生的隨機(jī)事件的處理.由于完成一次程序中斷還需要許多輔助操作,因此主要適用于中、低速外設(shè).DMA方式是在主存和外設(shè)之間開辟直接的數(shù)據(jù)通路,可以進(jìn)行基本上不需要CPU介入的主存和外設(shè)之間的信息傳送,這樣不僅能保證CPU的高效率,而且能滿足高速外設(shè)的需要.DMA方式只能進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)傳送操作,在數(shù)據(jù)塊傳送的起始和結(jié)束時(shí)還需CPU及中斷系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理和后處理.I／O通道控制方式是DMA方式的進(jìn)一步發(fā)展,在系統(tǒng)中設(shè)有通道控制部件,每個(gè)通道掛若干外設(shè),主機(jī)在執(zhí)行I／O操作時(shí),只需啟動(dòng)有關(guān)通道,通道將執(zhí)行通道程序,從而完成I／O操作.５．程序查詢方式、程序中斷方式、DMA方式各自適用什么范圍？下面這些結(jié)論正確嗎？為什么？〔１程序中斷方式能提高CPU利用率,所以在設(shè)置了中斷方式后就沒有再應(yīng)用程序查詢方式的必要了.〔２DMA方式能處理高速外部設(shè)備與主存間的數(shù)據(jù)傳送,高速工作性能往往能覆蓋低速工作要求,所以DMA方式可以完全取代程序中斷方式.解：程序查詢方式、程序中斷方式、DMA方式各自適用的范圍見前述.〔１不正確.程序查詢方式接口簡單,可用于外設(shè)與主機(jī)速度相差不大,且外設(shè)數(shù)量很少的情況.〔２不正確.DMA方式用于高速外部設(shè)備與主存間的數(shù)據(jù)傳送,但DMA結(jié)束時(shí)仍需程序中斷方式做后處理.６．什么是程序查詢I／O傳送方式？試舉例說明其工作原理,它有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？解：程序查詢方式是主機(jī)與外設(shè)間進(jìn)行信息交換的最簡單方式,程序查詢方式的核心問題在于需要不斷地查詢I／O設(shè)備是否