計(jì)算機(jī)組成原理課后答案第三版白中英
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1、計(jì)算機(jī)組成原理各章答案(白中英第三版) 第一章答案 1. 比較數(shù)字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)。 解:模擬計(jì)算機(jī)的特點(diǎn):數(shù)值由連續(xù)量來表示,運(yùn)算過程是連續(xù)的; 數(shù)字計(jì)算機(jī)的特點(diǎn):數(shù)值由數(shù)字量(離散量)來表示,運(yùn)算按位進(jìn)行。 兩者主要區(qū)別見P1 表1.1。 2. 數(shù)字計(jì)算機(jī)如何分類?分類的依據(jù)是什么? 解:分類: 數(shù)字計(jì)算機(jī)分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。通用計(jì)算機(jī)又分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)和單片機(jī)六類。 分類依據(jù):專用和通用是根據(jù)計(jì)算機(jī)的效率、速度、價(jià)格、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性來劃分的。通用機(jī)的分類依據(jù)主要是體積、簡(jiǎn)易性、功率損耗、性能指標(biāo)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容
2、量、指令系統(tǒng)規(guī)模和機(jī)器價(jià)格等因素。 3. 數(shù)字計(jì)算機(jī)有那些主要應(yīng)用? 4. 馮. 諾依曼型計(jì)算機(jī)的主要設(shè)計(jì)思想是什么?它包括哪些主要組成部分? 解:馮. 諾依曼型計(jì)算機(jī)的主要設(shè)計(jì)思想是:存儲(chǔ)程序和程序控制。 存儲(chǔ)程序:將解題的程序(指令序列)存放到存儲(chǔ)器中; 程序控制:控制器順序執(zhí)行存儲(chǔ)的程序,按指令功能控制全機(jī)協(xié)調(diào)地完成運(yùn)算任務(wù)。 主要組成部分有:控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。 5. 什么是存儲(chǔ)容量?什么是單元地址?什么是數(shù)據(jù)字?什么是指令字? 解:存儲(chǔ)容量:指存儲(chǔ)器可以容納的二進(jìn)制信息的數(shù)量,通常用單位KB、MB、GB來度量,存儲(chǔ)容量越大,表示計(jì)算
3、機(jī)所能存儲(chǔ)的信息量越多,反映了計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間的大小。 單元地址:?jiǎn)卧刂泛?jiǎn)稱地址,在存儲(chǔ)器中每個(gè)存儲(chǔ)單元都有唯一的地址編號(hào),稱為單元地址。 數(shù)據(jù)字:若某計(jì)算機(jī)字是運(yùn)算操作的對(duì)象即代表要處理的數(shù)據(jù),則稱數(shù)據(jù)字。 指令字: 若某計(jì)算機(jī)字代表一條指令或指令的一部分,則稱指令字。 6. 什么是指令?什么是程序? 解:指令:計(jì)算機(jī)所執(zhí)行的每一個(gè)基本的操作。 程序:解算某一問題的一串指令序列稱為該問題的計(jì)算程序,簡(jiǎn)稱程序。 7. 指令和數(shù)據(jù)均存放在內(nèi)存中,計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們是指令還是數(shù)據(jù)? 解:一般來講,在取指周期中從存儲(chǔ)器讀出的信息即指令信息;而在執(zhí)行周期中從存儲(chǔ)器中讀出
4、的 信息即為數(shù)據(jù)信息。 8. 什么是內(nèi)存?什么是外存?什么是CPU?什么是適配器?簡(jiǎn)述其功能。 解:內(nèi)存:一般由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成,裝在底版上,可直接和CPU交換信息的存儲(chǔ)器稱為內(nèi)存儲(chǔ)器,簡(jiǎn)稱內(nèi)存。用來存放經(jīng)常使用的程序和數(shù)據(jù)。 外存:為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量,又不使成本有很大的提高,在計(jì)算機(jī)中還配備了存儲(chǔ)容量更大的磁盤存儲(chǔ)器和光盤存儲(chǔ)器,稱為外存儲(chǔ)器,簡(jiǎn)稱外存。外存可存儲(chǔ)大量的信息,計(jì)算 機(jī)需要使用時(shí),再調(diào)入內(nèi)存。 CPU:包括運(yùn)算器和控制器?;竟δ転椋褐噶羁刂?、操作控制、時(shí)間控制、數(shù)據(jù)加工。 適配器:連接主機(jī)和外設(shè)的部件,起一個(gè)轉(zhuǎn)換器的作用,以使主機(jī)和外設(shè)協(xié)
5、調(diào)工作。 9. 計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件包括哪幾類?說明它們的用途。 解:系統(tǒng)軟件包括:(1)服務(wù)程序:診斷、排錯(cuò)等 ?。?)語言程序:匯編、編譯、解釋等 ?。?)操作系統(tǒng) ?。?)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 用途:用來簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì),簡(jiǎn)化使用方法,提高計(jì)算機(jī)的使用效率,發(fā)揮和擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的功能及用途。 10. 說明軟件發(fā)展的演變過程。 11.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)如何進(jìn)行多級(jí)劃分?這種分級(jí)觀點(diǎn)對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生什么影響? 解:多級(jí)劃分圖見P16圖1.6。可分為:微程序設(shè)計(jì)級(jí)、一般機(jī)器級(jí)、操作系統(tǒng)級(jí)、匯編語言級(jí)和 高級(jí)語言級(jí)。 用這種分級(jí)的觀點(diǎn)
6、來設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī),對(duì)保證產(chǎn)生一個(gè)良好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是有很大幫助的。 12.為什么軟件能夠轉(zhuǎn)化為硬件?硬件能夠轉(zhuǎn)化為軟件?實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的媒介是什么? 13. "計(jì)算機(jī)應(yīng)用"與"應(yīng)用計(jì)算機(jī)"在概念上等價(jià)嗎?用學(xué)科角度和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)來壽命你的觀點(diǎn)。 第二章答案 1. 寫出下列各數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼、移碼表示(用8位二進(jìn)制數(shù))。其中MSB是最高位(又是符號(hào)位)LSB是最低位。如果是小數(shù),小數(shù)點(diǎn)在MSB之后;如果是整數(shù),小數(shù)點(diǎn)在LSB之后。 (1) -35/64 (2) 23/128 (3) -127 (4) 用小數(shù)表示-1 (5) 用整數(shù)表示-1 解:(1)先把十進(jìn)制數(shù)-35/64
7、寫成二進(jìn)制小數(shù): (-35/64)10=(-100011/1000000)2=(-1000112-110)2=(-0.100011)2 令x=-0.100011B ∴ [x]原=1.1000110 (注意位數(shù)為8位) [x]反=1.0111001 [x]補(bǔ)=1.0111010 [x]移=0.0111010 (2) 先把十進(jìn)制數(shù)23/128寫成二進(jìn)制小數(shù): (23/128)10=(10111/10000000)2=(101112-111)2=(0.0001011)2 令x=0.0001011B ∴ [x]
8、原=0.0001011 [x]反=0.0001011 [x]補(bǔ)=0.0001011 [x]移=1.0001011 (3) 先把十進(jìn)制數(shù)-127寫成二進(jìn)制小數(shù): (-127)10=(-1111111)2 令x= -1111111B ∴ [x]原=1.1111111 [x]反=1.0000000 [x]補(bǔ)=1.0000001 [x]移=1.0000001 (4) 令x=-1.000000B ∴ 原碼、反碼無法表示 [x]補(bǔ)=1.0000000
9、 [x]移=0.0000000 (5) 令Y=-1=-0000001B ∴ [Y]原=10000001 [Y]反=11111110 [Y]補(bǔ)=11111111 [Y]移=01111111 2. 設(shè)[X]補(bǔ)= a0,a1,a2…a6 , 其中ai取0或1,若要x>-0.5,求a0,a1,a2,…,a6 的取值。 解:a0= 1,a1= 0, a2,…,a6=1…1。 3. 有一個(gè)字長(zhǎng)為32位的浮點(diǎn)數(shù),階碼10位(包括1位階符),用移碼表示;尾數(shù)22位(包括1位尾符)用補(bǔ)碼表示,基數(shù)R=2。請(qǐng)寫出: (1) 最大數(shù)的二進(jìn)
10、制表示; (2) 最小數(shù)的二進(jìn)制表示; (3) 規(guī)格化數(shù)所能表示的數(shù)的范圍; (4) 最接近于零的正規(guī)格化數(shù)與負(fù)規(guī)格化數(shù)。 解:(1)1111111111 0111111111111111111111 (2)1111111111 1000000000000000000000 ?。?)1111111111 0111111111111111111111~0111111111 1000000000000000000000 ?。?)0000000000 0000000000000000000001~0000000000 1111111111111111111111 4. 將下列
11、十進(jìn)制數(shù)表示成浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù),階碼3位,用補(bǔ)碼表示;尾數(shù)9位,用補(bǔ)碼表示。 (1) 27/64 (2) -27/64 解:(1)27/64=11011B=0.011011B=0.11011B 浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù) : 1111 0110110000 (2) -27/64= -11011B= -0.011011B= -0.11011B 浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù) : 1111 1001010000 5. 已知X和Y, 用變形補(bǔ)碼計(jì)算X+Y, 同時(shí)指出運(yùn)算結(jié)果是否溢出。 (1)X=0.11011 Y=0.00011 (2)X= 0.11011 Y= -0.10101 (3)X=-0.1
12、0110 Y=-0.00001 解:(1)先寫出x和y的變形補(bǔ)碼再計(jì)算它們的和 [x]補(bǔ)=00.11011 [y]補(bǔ)=00.00011 [x+y]補(bǔ)=[x]補(bǔ)+[y]補(bǔ)=00.11011+00.00011=0.11110 ∴ x+y=0.1111B 無溢出。 (2)先寫出x和y的變形補(bǔ)碼再計(jì)算它們的和 [x]補(bǔ)=00.11011 [y]補(bǔ)=11.01011 [x+y]補(bǔ)=[x]補(bǔ)+[y]補(bǔ)=00.11011+11.01011=00.00110 ∴ x+y=0.0011B 無溢出。 ?。?)先寫出x和y的
13、變形補(bǔ)碼再計(jì)算它們的和 [x]補(bǔ)=11.01010 [y]補(bǔ)=11.11111 [x+y]補(bǔ)=[x]補(bǔ)+[y]補(bǔ)=11.01010+11.11111=11.01001 ∴ x+y= -0.10111B 無溢出 6. 已知X和Y, 用變形補(bǔ)碼計(jì)算X-Y, 同時(shí)指出運(yùn)算結(jié)果是否溢出。 (1) X=0.11011 Y= -0.11111 (2) X=0.10111 Y=0.11011 (3) X=0.11011 Y=-0.10011 解:(1)先寫出x和y的變形補(bǔ)碼,再計(jì)算它們的差 [x]補(bǔ)=00.11011 [y]補(bǔ)=11.0000
14、1 [-y]補(bǔ)=00.11111 [x-y]補(bǔ)=[x]補(bǔ)+[-y]補(bǔ)=00.11011+00.11111=01.11010 ∵運(yùn)算結(jié)果雙符號(hào)不相等 ∴ 為正溢出 X-Y=+1.1101B ?。?)先寫出x和y的變形補(bǔ)碼,再計(jì)算它們的差 [x]補(bǔ)=00.10111 [y]補(bǔ)=00.11011 [-y]補(bǔ)=11.00101 [x-y]補(bǔ)=00.10111+11.00101=11.11100 ∴ x-y= -0.001B 無溢出 (3)先寫出x和y的變形補(bǔ)碼,再計(jì)算它們的差 [x]補(bǔ)=00.11
15、011 [y]補(bǔ)=11.01101 [-y]補(bǔ)=00.10011 [x-y]補(bǔ)=[x]補(bǔ)+[-y]補(bǔ)=00.11011+00.10011=01.01110 ∵運(yùn)算結(jié)果雙符號(hào)不相等 ∴ 為正溢出 X-Y=+1.0111B 7. 用原碼陣列乘法器、補(bǔ)碼陣列乘法器分別計(jì)算XY。 (1)X=0.11011 Y= -0.11111 (2)X=-0.11111 Y=-0.11011 解:(1)用原碼陣列乘法器計(jì)算: [x]補(bǔ)=0.11011 [y]補(bǔ)=1.00001 (0) 1 1 0 1 1 )
16、 (1) 0 0 0 0 1 ---------------------------------- (0) 1 1 0 1 1 (0) 0 0 0 0 0 (0) 0 0 0 0 0 (0) 0 0 0 0 0 (0) 0 0 0 0 0 (0) (1) (1) (0) (1) (1) ----------------------------------------- (1) 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 [xy]補(bǔ)=
17、1.0010111011 ∴ xy= -0.1101000101 8. 用原碼陣列除法器計(jì)算 XY。 (1)X=0.11000 Y= -0.11111 (2)X=-0.01011 Y=0.11001 解:(1)[x]原=[x]補(bǔ)=0.11000 [-∣y∣]補(bǔ)=1.00001 被除數(shù) X 0.11000 +[-∣y∣]補(bǔ) 1.00001 ---------------------- 余數(shù)為負(fù) 1.11001 →q0=0 左移 1.10010
18、 +[|y|]補(bǔ) 0.11111 ---------------------- 余數(shù)為正 0.10001 →q1=1 左移 1.00010 +[-|y|]補(bǔ) 1.00001 ---------------------- 余數(shù)為正 0.00011 →q2=1 左移 0.00110 +[-|y|]補(bǔ) 1.00001 ---------------------- 余數(shù)為負(fù) 1.00111
19、→q3=0 左移 0.01110 +[|y|]補(bǔ) 0.11111 ---------------------- 余數(shù)為負(fù) 1.01101 →q4=0 左移 0.11010 +[|y|]補(bǔ) 0.11111 ---------------------- 余數(shù)為負(fù) 1.11001 →q5=0 +[|y|]補(bǔ) 0.11111 ----------------------
20、 余數(shù) 0.11000 故 [xy]原=1.11000 即 xy= -0.11000B 余數(shù)為 0.11000B 9. 設(shè)階為5位(包括2位階符), 尾數(shù)為8位(包括2位數(shù)符), 階碼、尾數(shù)均用補(bǔ)碼表示, 完成下列取值的[X+Y],[X-Y]運(yùn)算: (1)X=0.100101 Y=(-0.011110) (2)X=(-0.010110) Y=(0.010110) 解:(1)將y規(guī)格化得:y=(-0.111100) [x]浮=1101,00.100101 [y]浮=1101,11.000100 [-y]浮=1101,00.111100 ?、?對(duì)階
21、 [ΔE]補(bǔ)=[Ex]補(bǔ)+[-Ey]補(bǔ)=1101+0011=0000 ∴ Ex=Ey ② 尾數(shù)相加 相加 相減 00.100101 00.100101 + 11.000100 + 00.111100 ------------ -------------- 11.101001 01.100001 [x+y]浮=1101,11.101001 左規(guī) [x+y]浮=1100,11
22、.010010 ∴ x+y=(-0.101110) [x-y]浮=1101,01.100001 右規(guī) [x-y]浮=1110,00.1100001 舍入處理得 [x-y]浮=1110,00.110001 ∴ x-y=0.110001 ?。?) [x]浮=1011,11.101010 [y]浮=1100,00.010110 [-y]浮=1100,11.101010 ?、?對(duì)階 [ΔE]補(bǔ)=[Ex]補(bǔ)+[-Ey]補(bǔ)=1011+0100=1111 ∴ △E= -1 [x]浮=1100,11.110101(0)
23、 ?、?尾數(shù)相加 相加 相減 11.110101(0) 11.110101(0) + 00.010110 + 11.101010 -------------- ------------------ 00.001011(0) 11.011111(0) [x+y]浮=1100,00.001011(0) 左規(guī) [x+y]浮=1010,00.1011000 ∴ x+y=0.1011B [x-y]浮=110
24、0,11.011111(0) ∴ x-y=(-0.100001B) 13. 某加法器進(jìn)位鏈小組信號(hào)為C4C3C2C1 ,低位來的信號(hào)為C0 ,請(qǐng)分別按下述兩種方式寫出C4C3C2C1的邏輯表達(dá)式。 (1) 串行進(jìn)位方式 (2) 并行進(jìn)位方式 解 :(1)串行進(jìn)位方式: C1 = G1 + P1 C0 其中: G1 = A1 B1 , P1 = A1⊕B1 C2 = G2 + P2 C1 G2 = A2 B2 , P2 = A2⊕B2 C3 = G3 + P3 C2 G3 = A3 B3 , P3 = A3⊕B3 C4 = G
25、4 + P4 C3 G4 = A4 B4 , P4 = A4⊕B4 (2) 并行進(jìn)位方式: C1 = G1 + P1 C0 C2 = G2 + P2 G1 + P2 P1 C0 C3 = G3 + P3 G2 + P3 P2 G1 + P3 P2 P1 C0 C4 = G4 + P4 G3 + P4 P3 G2 + P4 P3 P2 G1 + P4 P3 P2 P1 C0 其中 G1-G4 ,P1-P4 表達(dá)式與串行進(jìn)位方式相同。 14. 某機(jī)字長(zhǎng)16位,使用四片74181組成ALU,設(shè)最低位序標(biāo)注為0位,要求: (1)寫出第5
26、位的進(jìn)位信號(hào)C6的邏輯表達(dá)式; (2)估算產(chǎn)生C6所需的最長(zhǎng)時(shí)間; (3)估算最長(zhǎng)的求和時(shí)間。 解:(1) 組成最低四位的74181進(jìn)位輸出為:C4=G+P C0 ,C0為向第0位的進(jìn)位 其中:G=y3+x3y2+x2x3y1+x1x2x3y0, P=x0x1x2x3 所以 :C5=y4+x4C4 C6=y5+x5C5=y5+x5y4+x5x4C4 (2)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)門延遲時(shí)間為T,"與或非"門延遲時(shí)間為1.5T,則進(jìn)位信號(hào)C0由最低位傳送至C6需經(jīng)一個(gè)反相器,兩級(jí)"與或非"門,故產(chǎn)生C6的最長(zhǎng)延遲時(shí)間為: T+21.5T=
27、4T (3)最長(zhǎng)求和時(shí)間應(yīng)從施加操作數(shù)到ALU算起:第一片74181有3級(jí)"與或非"門(產(chǎn)生控制參數(shù)x0,y0Cn+4),第二、第三片74181共2級(jí)反相器和2級(jí)"與或非"門(進(jìn)位鏈),第四片74181求和邏輯(1級(jí)"與或非"門和1級(jí)半加器,其延遲時(shí)間為3T),故總的加法時(shí)間為: T=31.5T+2T+21.5T+1.5T+1.5T+3T=14T 17.設(shè)A,B,C是三個(gè)16位的通用寄存器,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)16位定點(diǎn)補(bǔ)碼運(yùn)算器,能實(shí)現(xiàn)下述功能: (1) AB→A (2) BC→A, C(高位積在寄存器A中) (3) AB→C(商在寄存器C中) 解:設(shè)計(jì)能完成加、減、乘
28、、除運(yùn)算的16位定點(diǎn)補(bǔ)碼運(yùn)算器框圖。 分析各寄存器作用: 加 減 乘 除 A 被加數(shù)→和 同左 初始為0 被除數(shù)→余數(shù) 部分積→乘積(H) 除數(shù) B 加數(shù) 同左 被乘數(shù) C -- -- 乘數(shù)→乘積(L) 商 ∴ A:累加器(16位),具有輸入、輸出、累加功能及雙向移位功能; B:數(shù)據(jù)寄存器(16位),具有輸入、輸出功能; C:乘商寄存器(16位),具有輸入、輸出功能及雙向移位 畫出框圖: 第三章答案 1.有一個(gè)具有2
29、0位地址和32位字長(zhǎng)的存儲(chǔ)器,問: (1) 該存儲(chǔ)器能存儲(chǔ)多少個(gè)字節(jié)的信息? (2) 如果存儲(chǔ)器由512K8位SRAM芯片組成,需要多少芯片? (3) 需要多少位地址作芯片選擇? 解:(1)∵ 220= 1M, ∴ 該存儲(chǔ)器能存儲(chǔ)的信息為:1M32/8=4MB ?。?)(1000/512)(32/8)= 8(片) (3) 需要1位地址作為芯片選擇。 2. 已知某64位機(jī)主存采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,其地址碼為26位,若使用256K16位的DRAM芯片組成該機(jī)所允許的最大主存空間,并選用模塊板結(jié)構(gòu)形式,問: (1) 每個(gè)模塊板為1024K64位,共需幾個(gè)模塊板? (2) 個(gè)模塊板
30、內(nèi)共有多少DRAM芯片? (3)主存共需多少DRAM芯片? CPU如何選擇各模塊板? 解:(1). 共需模塊板數(shù)為m: m= =64 (塊) (2). 每個(gè)模塊板內(nèi)有DRAM芯片數(shù)為n: n=( / ) (64/16)=16 (片) (3) 主存共需DRAM芯片為:1664=1024 (片) 每個(gè)模塊板有16片DRAM芯片,容量為1024K64位,需20根地址線(A19~A0)完成模塊 板內(nèi)存儲(chǔ)單元尋址。一共有64塊模塊板,采用6根高位地址線(A25~A20),通過 6:64譯碼器譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)對(duì)各模塊板進(jìn)行
31、選擇。 3. 用16K8位的DRAM芯片組成64K32位存儲(chǔ)器,要求: (1) 畫出該存儲(chǔ)器的組成邏輯框圖。 (2) 設(shè)存儲(chǔ)器讀/寫周期為0.5μS, CPU在1μS內(nèi)至少要訪問一次。試問采用哪種刷新方式比較合理??jī)纱嗡⑿碌淖畲髸r(shí)間間隔是多少?對(duì)全部存儲(chǔ)單元刷新一遍所需的實(shí)際刷新時(shí)間是多少? 解:(1)組成64K32位存儲(chǔ)器需存儲(chǔ)芯片數(shù)為 N=(64K/16K)(32位/8位)=16(片) 每4片組成16K32位的存儲(chǔ)區(qū),有A13-A0作為片內(nèi)地址,用A15 A14經(jīng)2:4譯碼器產(chǎn)生片選信號(hào) ,邏輯框圖如下所示: ?。?)依題意,采用異步刷新方式較合理,可滿足
32、CPU在1μS內(nèi)至少訪問內(nèi)存一次的要求。 設(shè)16K8位存儲(chǔ)芯片的陣列結(jié)構(gòu)為128行128列,按行刷新,刷新周期T=2ms,則異步 刷新的間隔時(shí)間為: 則兩次刷新的最大時(shí)間間隔發(fā)生的示意圖如下 可見,兩次刷新的最大時(shí)間間隔為tmax tmax=15.5-0.5=15 (μS) 對(duì)全部存儲(chǔ)單元刷新一遍所需時(shí)間為t R t R =0.5128=64 (μS) 7.某機(jī)器中,已知配有一個(gè)地址空間為0000H-3FFFH的ROM區(qū)域?,F(xiàn)在再用一個(gè)RAM芯片(8K8)形成40K16位的RAM區(qū)域,起始地址為
33、6000H,假定RAM芯片有和 信號(hào)控制端。CPU的地址總線為A15-A0,數(shù)據(jù)總線為D15-D0,控制信號(hào)為R/ (讀/寫), (訪存),要求: (1) 畫出地址譯碼方案。 (2) 將ROM與RAM同CPU連接。 解:(1)依題意,主存地址空間分布如右圖所示,可選用2片27128(16K8位)的EPROM作為 ROM區(qū);10片的8K8位RAM片組成40K16位的RAM區(qū)。27128需14位片內(nèi)地址,而RAM需13位 片內(nèi)地址,故可用A15-A13三位高地址經(jīng)譯碼產(chǎn)生片選信號(hào),方案如下: (2) 8. 存儲(chǔ)器容量為64M,字長(zhǎng)64位,模塊數(shù)m = 8,分別用順序方式和交叉方式
34、進(jìn)行組織。存儲(chǔ)周期T = 100ns,數(shù)據(jù)總線寬度為64位,總線周期τ = 10ns .問順序存儲(chǔ)器和交叉存儲(chǔ)器的帶寬各是多少? 解:信息總量: q = 64位 8 =512位 順序存儲(chǔ)器和交叉存儲(chǔ)器讀出8個(gè)字的時(shí)間分別是: t2 = m T = 8100ns =810 (s) t1 = T + (m - 1) = 100 + 710 = 1.7 10 (s) 順序存儲(chǔ)器帶寬是: W2 = q / t2 = 512(810 )= 64 10 (位/ S) 交叉存儲(chǔ)器帶寬是: W1 = q / t1 = 512(1.7 10 )= 301 10
35、 (位/ S) 9. CPU執(zhí)行一段程序時(shí), cache完成存取的次數(shù)為2420次,主存完成存取的次數(shù)為80 次,已知cache存儲(chǔ)周期為40ns,主存存儲(chǔ)周期為240ns,求cache/主存系統(tǒng)的效率和平均訪問時(shí)間。 解:先求命中率h h=nc/(nc +nm )=2420(2420+80)=0.968 則平均訪問時(shí)間為ta ta=0.96840+(1-0.968) 240=46.4(ns) r =24040=6 cache/主存系統(tǒng)的效率為e e=1/[r+(1-r)0.968]=86.2% 10.已知Cache存儲(chǔ)周期40ns,主存存儲(chǔ)
36、周期200ns,Cache/主存系統(tǒng)平均訪問時(shí)間為50ns,求Cache的命中率是多少? 解: ∵ ta = tc h +tr(1-h) ∴ h =(ta-tr)/(tc-tr)=(50-200)/(40-200)=15/16=0.94 11.主存容量為4MB,虛存容量為1GB,則虛存地址和物理地址各為多少位?如頁面大小為4KB,則頁表長(zhǎng)度是多少? 解:已知主存容量為4MB,虛存容量為1GB ∵ =4M ∴物理地址為22位 又 ∵ =1G ∴虛擬地址為30位 頁表長(zhǎng)度為 1GB4KB=230212=218=256K 14.假設(shè)主存只有a,b,c三個(gè)頁框,組成a進(jìn)
37、c出的FIFO隊(duì)列,進(jìn)程訪問頁面的序列是0,1,2.4,2,3,0,2,1.3,2號(hào)。用列表法求采用LRU替換策略時(shí)的命中率。 解: ∴命中率為 15.從下列有關(guān)存儲(chǔ)器的描述中,選擇出正確的答案: A. 多體交叉存儲(chǔ)主要解決擴(kuò)充容量問題; B. 訪問存儲(chǔ)器的請(qǐng)求是由CPU發(fā)出的; C. Cache與主存統(tǒng)一編址,即主存空間的某一部分屬于Cache; D. Cache的功能全由硬件實(shí)現(xiàn)。 解: D 16.從下列有關(guān)存儲(chǔ)器的描述中,選擇出正確的答案: A.在虛擬存儲(chǔ)器中,外存和主存一相同的方式工作,因此允許程序員用比主存空間大得 多的外存空
38、間編程; B.在虛擬存儲(chǔ)器中,邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址是由硬件實(shí)現(xiàn)的,僅在頁面失效時(shí)才由操 作系統(tǒng)將被訪問頁面從外存調(diào)到內(nèi)存,必要時(shí)還要先把被淘汰的頁面內(nèi)容寫入外存; C.存儲(chǔ)保護(hù)的目的是:在多用戶環(huán)境中,既要防止一個(gè)用戶程序出錯(cuò)而破壞系統(tǒng)軟件或 其他用戶程序,又要防止一個(gè)用戶訪問不是分配給他的主存區(qū),以達(dá)到數(shù)據(jù)安全和保 密的要求。 解:C 第四章答案 1.ASCll碼是7位,如果設(shè)計(jì)主存單元字長(zhǎng)為32位,指令字長(zhǎng)為12位,是否合理?為什 么? 解:指令字長(zhǎng)設(shè)計(jì)為12位不是很合理。主存單元字長(zhǎng)為32位,一個(gè)存儲(chǔ)單元可存放4個(gè)ASCII碼, 余下
39、4位可作為ASCII碼的校驗(yàn)位(每個(gè)ASCII碼帶一位校驗(yàn)位),這樣設(shè)計(jì)還是合理的。 但是,設(shè)計(jì)指令字長(zhǎng)為12 位就不合理了,12位的指令碼存放在字長(zhǎng)32位的主存單元中, 造成19位不能用而浪費(fèi)了存儲(chǔ)空間。 2.假設(shè)某計(jì)算機(jī)指令長(zhǎng)度為20位,具有雙操作數(shù)、單操作數(shù)、無操作數(shù)三類指令形式,每個(gè)操作數(shù)地址規(guī)定用6位表示。問: 若操作碼字段固定為8位,現(xiàn)已設(shè)計(jì)出m條雙操作數(shù)指令,n條無操作數(shù)指令,在此情況下,這臺(tái)計(jì)算機(jī)最多可以設(shè)計(jì)出多少條單操作數(shù)指令? 解:這臺(tái)計(jì)算機(jī)最多可以設(shè)計(jì)出256-m-n條單操作數(shù)指令 3.指令格式結(jié)構(gòu)如下所示,試分析指令格式及尋址方式特點(diǎn)。 解:指令格
40、式及尋址方式特點(diǎn)如下: ① 單字長(zhǎng)二地址指令; ?、?操作碼OP可指定 =64條指令; ③ RR型指令,兩個(gè)操作數(shù)均在寄存器中,源和目標(biāo)都是通用寄存器(可分別指定16個(gè)寄存器 之一); ?、?這種指令格式常用于算術(shù)邏輯類指令。 4.指令格式結(jié)構(gòu)如下所示,試分析指令格式及尋址方式特點(diǎn)。 解:指令格式及尋址方式特點(diǎn)如下: ?、?雙字長(zhǎng)二地址指令; ?、?操作碼OP可指定 =64條指令; ?、?RS型指令,兩個(gè)操作數(shù)一個(gè)在寄存器中(16個(gè)寄存器之一),另一個(gè)在存儲(chǔ)器中; ?、?有效地址通過變址求得:E=(變址寄存器) D,變址寄存器可有16個(gè)。 5
41、.指令格式結(jié)構(gòu)如下所示,試分析指令格式及尋址方式特點(diǎn)。 解:指令格式及尋址方式特點(diǎn)如下: ?、?單字長(zhǎng)二地址指令; ?、?操作碼OP可指定 =16條指令; ③ 有8個(gè)通用寄存器,支持8種尋址方式; ?、?可以是RR型指令、SS型指令、RS型指令、 6.一種單地址指令格式如下所示,其中I為間接特征,X為尋址模式,D為形式地址。I,X,D組成該指令的操作數(shù)有效地址E。設(shè)R為變址寄存器,R1 為基值寄存器,PC為程序計(jì)數(shù)器,請(qǐng)?jiān)谙卤碇械谝涣形恢锰钊脒m當(dāng)?shù)膶ぶ贩绞矫Q。 解: ① 直接尋址 ② 相對(duì)尋址 ③ 變址尋址 ④ 基址尋址 ⑤ 間接尋址
42、 ⑥ 基址間址尋址 7.某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)16位,主存容量為64K字,采用單字長(zhǎng)單地址指令,共有40條指令,試采用直接、立即、變址、相對(duì)四種尋址方式設(shè)計(jì)指令格式。 解:40條指令需占用操作碼字段(OP)6位,這樣指令余下長(zhǎng)度為10位。為了覆蓋主存640K字的地 址空間,設(shè)尋址模式(X)2位,形式地址(D)8位,其指令格式如下: 尋址模式定義如下: X= 0 0 直接尋址 有效地址 E=D(直接尋址為256個(gè)存儲(chǔ)單元) X= 0 1 立即尋址 D字段為操作數(shù) X= 1 0 變址尋址 有效地址 E= (RX)+D (可尋址64K個(gè)存儲(chǔ)單元)
43、 X= 1 1 相對(duì)尋址 有效地址 E=(PC)+D (可尋址64K個(gè)存儲(chǔ)單元) 其中RX為變址寄存器(16位),PC為程序計(jì)數(shù)器(16位),在變址和相對(duì)尋址時(shí),位移量D可 正可負(fù)。 8.某機(jī)字長(zhǎng)為32位,主存容量為1M,單字長(zhǎng)指令,有50種操作碼,采用頁面尋址、立即、直接等尋址方式。CPU中有PC,IR,AR, DR和16個(gè)通用寄存器,頁面尋址可用PC高位部分與形式地址部分拼接成有效地址。問: (1)指令格式如何安排? (2)主存能劃分成多少頁面?每頁多少單元? (3)能否增加其他尋址方式? 解: (1)依題意,指令字長(zhǎng)32位,主存1M字,需20位地址A19-A0。50種操
44、作碼,需6位OP,指令 尋址方式Mode為2位,指定寄存器Rn需4位。設(shè)有單地址指令、雙地址指令和零地址指 令,現(xiàn)只討論前二種指令。 單地址指令的格式為: Mode=00時(shí)為立即尋址方式,指令的23-0位為立即數(shù); Mode=01時(shí)為直接尋址方式,指令的19-0位為有效地址。 雙地址指令的格式為: Mode1=01時(shí)為寄存器直接尋址方式,操作數(shù)S=(Rn); Mode1=11時(shí)為寄存器間址尋址方式, 有效地址E=(Rn)。 Mode2=00時(shí)為立即尋址方式,指令的13-0位為立即
45、數(shù); Mode2=01時(shí)為頁面尋址方式; Mode2=10時(shí)為變址尋址方式,E=(Rn)+D; Mode2=11時(shí)為變址間址尋址方式, E=((Rn)+D)。 ?。?)由于頁面尋址方式時(shí),D為14位,所以頁面大小應(yīng)為=16K字,則1M字可分為 =64個(gè)頁面??捎蒔C的高6位指出頁面號(hào)。 ?。?)能增加其它尋址方式,例上述間址方式、變址間址尋址方式。 14. 從以下有關(guān)RISC的描述中,選擇正確答案。 A.采用RISC技術(shù)后,計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)又恢復(fù)到早期的比較簡(jiǎn)單的情況。 B.為了實(shí)現(xiàn)兼容,新設(shè)計(jì)的RISC,是從原來CISC系統(tǒng)的指令系
46、統(tǒng)中挑選一部分實(shí)現(xiàn)的。 C.RISC的主要目標(biāo)是減少指令數(shù),提高指令執(zhí)行效率。 D.RISC設(shè)有乘、除法指令和浮點(diǎn)運(yùn)算指令。 解: C 15. 根據(jù)操作數(shù)所在位置,指出其尋址方式(填空): (1)操作數(shù)在寄存器中,為(A)尋址方式。 (2)操作數(shù)地址在寄存器,為(B)尋址方式。 (3)操作數(shù)在指令中,為(C)尋址方式。 (4)操作數(shù)地址(主存)在指令中,為(D)尋址方式 (5)操作數(shù)的地址,為某一寄存器內(nèi)容與位移量之和可以是(E,F(xiàn),G)尋址方式。 解:A:寄存器直接; B: 寄存器間接; C:立即; D: 直接; E:相對(duì); F:基值;G:變址
47、 第五章答案 1.請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)內(nèi)填入適當(dāng)答案。在CPU中: (1) 保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的寄存器是(指令寄存器IR); (2) 保存當(dāng)前正要執(zhí)行的指令地址的寄存器是(程序計(jì)數(shù)器PC); (3) 算術(shù)邏輯運(yùn)算結(jié)果通常放在(通用寄存器 )和(數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR )。 2.參見下圖(課本P166圖5.15)的數(shù)據(jù)通路。畫出存數(shù)指令"STA R1 ,(R2)"的指令周期 流程圖,其含義是將寄存器R1的內(nèi)容傳送至(R2)為地址的主存單元中。標(biāo)出各微操作信 號(hào)序列。 解:"STA R1 ,(R2)"指令是一條存數(shù)指令,其指令周期流程圖如下圖所示: 3.
48、參見課本P166圖5.15的數(shù)據(jù)通路,畫出取數(shù)指令"LDA(R3),RO"的指令周期流程圖, 其含義是將(R3)為地址的主存單元的內(nèi)容取至寄存器R0中,標(biāo)出各微操作控制信號(hào)序列。5.如果在一個(gè)CPU周期中要產(chǎn)生3個(gè)脈沖 T1 = 200ns ,T2 = 400ns ,T3 = 200ns,試畫出 時(shí)序產(chǎn)生器邏輯圖。 解:節(jié)拍脈沖T1 ,T2 ,T3 的寬度實(shí)際等于時(shí)鐘脈沖的周期或是它的倍數(shù),此時(shí)T1 = T3 =200ns , T2 = 400 ns ,所以主脈沖源的頻率應(yīng)為 f = 1 / T1 =5MHZ 。為了消除節(jié)拍脈沖上的毛刺,環(huán) 型脈沖發(fā)生器可采用移位寄存器形
49、式。下圖畫出了題目要求的邏輯電路圖和時(shí)序信號(hào)關(guān)系。根據(jù)關(guān) 系,節(jié)拍脈沖T1 ,T2 ,T3 的邏輯表達(dá)式如下: T1 = C1 , T2 = , T3 = 6.假設(shè)某機(jī)器有80條指令,平均每條指令由4條微指令組成,其中有一條取指微指令是所有指 令公用的。已知微指令長(zhǎng)度為32位,請(qǐng)估算控制存儲(chǔ)器容量。 解:微指令條數(shù)為:(4-1)80+1=241條 取控存容量為:25632位=1KB 7. 某ALU器件使用模式控制碼M,S3,S2,S1,C來控制執(zhí)行不同的算術(shù)運(yùn)算和邏輯操作。 下表列出各條指令所要求的模式控制碼,其中y為二進(jìn)制變量,F(xiàn)為
50、0或1任選。 試以指令碼(A,B,H,D,E,F(xiàn),G)為輸入變量,寫出控制參數(shù)M,S3,S2,S1,C的邏 輯表達(dá)式。 解: M=G S3=H+D+F S2=1 C=H+D+(E+F)y 8.某機(jī)有8條微指令I(lǐng)1-I8,每條微指令所包含的微命令控制信號(hào)如下表所示。 a-j分別對(duì)應(yīng)10種不同性質(zhì)的微命令信號(hào)。假設(shè)一條微指令的控制字段為8位,請(qǐng)安排微指 令的控制字段格式。 解:經(jīng)分析,(e ,f ,h)和(b, i, j)可分別組成兩個(gè)小組或兩個(gè)字段,然后進(jìn)行譯碼,可得六個(gè) 微命令信號(hào),剩下的a, c, d, g
51、四個(gè)微命令信號(hào)可進(jìn)行直接控制,其整個(gè)控制字段組成如 下: 11.已知某機(jī)采用微程序控制方式,其控制存儲(chǔ)器容量為 51248(位)。微程序可在整個(gè)控 制存儲(chǔ)器中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移,可控制微程序轉(zhuǎn)移的條件共4個(gè),微指令采用水平型格式,后繼微 指令地址采用斷定方式。請(qǐng)問: (1)微指令中的三個(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: (l)假設(shè)判別測(cè)試字段中每一位作為一個(gè)判別標(biāo)志,那么由于有4個(gè)轉(zhuǎn)移條件,故該字段為4位; 又因?yàn)榭卮嫒萘繛?12單元,所以下地址字段為9位,。微命令字段則是: ?。?8-4-9)= 3
52、5位。 (2)對(duì)應(yīng)上述微指令格式的微程序控制器邏輯框圖如下圖所示。其中微地址寄存器對(duì)應(yīng)下地址 字,P字段即為判別測(cè)試字段,控制字段即為微命令字段,后兩部分組成微指令寄存器。地 址轉(zhuǎn)移邏輯的輸入是指令寄存器的OP碼、各種狀態(tài)條件以及判別測(cè)試字段所給的判別標(biāo)志 ?。骋晃粸?),其輸出用于控制修改微地址寄存器的適當(dāng)位數(shù),從而實(shí)現(xiàn)微程序的分支轉(zhuǎn)移 (此例微指令的后繼地址采用斷定方式)。 12.今有4級(jí)流水線分別完成取值、指令譯碼并取數(shù)、運(yùn)算、送結(jié)果四步操作, 今假設(shè)完成各步操作的時(shí)間依次為100ns,100ns,80ns,50ns。 請(qǐng)問:(1)
53、流水線的操作周期應(yīng)設(shè)計(jì)為多少? (2)若相鄰兩條指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān),而且在硬件上不采取措施,那么第二條指令要 推遲多少時(shí)間進(jìn)行。 ?。?)如果在硬件設(shè)計(jì)上加以改進(jìn),至少需推遲多少時(shí)間? 解: (1) 流水線的操作時(shí)鐘周期 t應(yīng)按四步操作中最長(zhǎng)時(shí)間來考慮, 所以t=100ns; (2) 兩條指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)沖突情況:: ADD R1,R2,R3 ; R2+R3→R1 SUB R4,R1,R5 ; R1-R5→R4 兩條指令在流水線中執(zhí)行情況如下表所示: ADD指令在時(shí)鐘4時(shí)才將結(jié)果寫入寄存器R1中, 但SUB指令在時(shí)鐘3時(shí)就
54、需讀寄存器R1了,顯然發(fā)生 數(shù)據(jù)相關(guān),不能讀到所需數(shù)據(jù),只能等待。如果硬件上不采取措施,第2條指令SUB至少應(yīng)推遲2個(gè) 操作時(shí)鐘周期,即t=2100ns=200ns; (3)如果硬件上加以改進(jìn)(采取旁路技術(shù)),這樣只需推遲1個(gè)操作時(shí)鐘周期就能得到所需數(shù)據(jù), 即t=100ns。 15.用定量描述法證明流水計(jì)算機(jī)比非流水計(jì)算機(jī)具有更高的吞吐率。 解:衡量并行處理器性能的一個(gè)有效參數(shù)是數(shù)據(jù)帶寬(最大吞吐量),它定義為單位時(shí)間內(nèi)可以產(chǎn)生 的最大運(yùn)算結(jié)果個(gè)數(shù)。 設(shè)P1是有總延時(shí)T1的非流水處理器,故其帶寬為1/T1。又設(shè)Pm是相當(dāng)于P1 m 段流水處理器延遲時(shí) 間Tr,故
55、Pm的帶寬為1/(Tc+Tr)。如果Pm是將P1劃分成相同延遲的若干段形成的,則T1≈mTc 因 此P1的帶寬接近于1/mTc,由此可見,當(dāng)mTc>Tc+Tr滿足時(shí),Pm比P1具有更大的帶寬。 16. 流水線中有三類數(shù)據(jù)相關(guān)沖突:寫后讀(RAW)相關(guān);讀后寫(WAR)相關(guān);寫后寫 (WAW)相關(guān)。判斷以下三組指令各存在哪種類型的數(shù)據(jù)相關(guān)。 (1) I1 LAD R1,A ; M(A)→R1,M(A)是存儲(chǔ)器單元 I2 ADD R2,R1 ;(R2)+(R1)→R2 (2) I3 ADD R3,R4 ;(R3)+(R4)→R3 I4 MUL R4,R5 ;(R4)(R
56、5)→ R4 (3) I5 LAD R6,B ; M(B)→R6,M(B)是存儲(chǔ)器單元 I6 MUL R6,R7 ;(R6)(R7)→ R6 解:(1)寫后讀(RAW)相關(guān); ?。?)讀后寫(WAR)相關(guān),但不會(huì)引起相關(guān)沖突; ?。?)寫后讀(RAW)相關(guān)、寫后寫(WAW)相關(guān) 17.參考教科書圖5.42所示的超標(biāo)量流水線結(jié)構(gòu)模型,現(xiàn)有如下6條指令序列: I1 LAD R1, B; M(B) → R1,M(B)是存儲(chǔ)器單元 I2 SUB R2, R1; (R2)-(R1) → R2 I3 MUL R3, R4; (R3)(R4) → R3
57、 I4 ADD R4, R5; (R4)+(R5) → R4 I5 LAD R6, A; M(A) → R6,M(A)是存儲(chǔ)器單元 I6 ADD R6, R7; (R6)+(R7) →R6 請(qǐng)畫出:(1) 按序發(fā)射按序完成各段推進(jìn)情況圖。 ?。?) 按序發(fā)射按序完成的流水線時(shí)空?qǐng)D。 解:(1) (2) 第六章答案 1.比較單總線、雙總線、三總線結(jié)構(gòu)的性能特點(diǎn)。 3. 用異步通信方式傳送字符"A"和"8",數(shù)據(jù)有7位,偶校驗(yàn)1 位。起始位1位, 停止位l位,請(qǐng)分別畫出波形圖。 解: 字符A的ASCII碼為 41H=1000001B;
58、 字符8的ASCII碼為 38H=0111000B; 串行傳送波形圖為: 注: B:起始位 C:校驗(yàn)位 S:停止位 8.同步通信之所以比異步通信具有較高的傳輸頻率,是因?yàn)橥酵ㄐ臺(tái)___。 A.不需要應(yīng)答信號(hào); B.總線長(zhǎng)度較短; C.用一個(gè)公共時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步; D.各部件存取時(shí)間比較接近。 解: C 9. 在集中式總線仲裁中,____方式響應(yīng)時(shí)間最快,____方式對(duì)____最敏感。 A.菊花鏈方式 B.獨(dú)立請(qǐng)求方式 C.電路故障 D.計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式 解: B A C 10. 采月串行接口進(jìn)行7位ASCII碼傳送,帶有1位奇校驗(yàn)位,
59、l位起始位和1位停止位,當(dāng)傳輸率為9600波特時(shí),字符傳送速率為____。 A.960 B.873. C.1372 D.480 解: A 11.系統(tǒng)總線中地址線的功能是______。 A. 選擇主存單元地址 B. 選擇進(jìn)行信息傳輸?shù)脑O(shè)備 C. 選擇外存地址 D. 指定主存和I/O設(shè)備接口電路的地址 解: D 12.系統(tǒng)總線中控制器的功能是______。 A. 提供主存、I/O接口設(shè)備的控制信號(hào)和響應(yīng)信號(hào) B. 提供數(shù)據(jù)信息 C. 提供時(shí)序信號(hào) D. 提供主存、I/O接口設(shè)備的響應(yīng)信號(hào) 解: D 14. PCI是一個(gè)與處理器無關(guān)的_____,它采用_
60、___時(shí)序協(xié)議和____式仲裁策略,并具有____能力。 A.集中 B.自動(dòng)配置 C.同步 D.高速外圍總線 解:D C A B 15. PCI總線的基本傳輸機(jī)制是____傳送。利用____可以實(shí)現(xiàn)總線間的____傳送,使所有的存取都按CPU的需要出現(xiàn)在總線上。PCI允許____總線____工作。 A.橋 B.猝發(fā)式 C.并行 D.多條 E. 猝發(fā)式 解: B A C D E 17.PCI總線中三種橋的名稱是什么?橋的功能是什么? 解:PCI總線有三種橋,即HOST / PCI橋(簡(jiǎn)稱HOST橋),PCI / PCI橋和PCI / LAGACY橋。 在PCI總線體系結(jié)構(gòu)中,
61、橋起著重要作用: ?。?) 接兩條總線,使總線間相互通信; (2)是一個(gè)總線轉(zhuǎn)換部件,可以把一條總線的地址空間映射到另一條總線的地址空間上, 從而使系統(tǒng)中任意一個(gè)總線主設(shè)備都能看到同樣的一份地址表。 (3) 利用橋可以實(shí)現(xiàn)總線間的卒發(fā)式傳送。 19.總線的一次信息傳送過程大致分哪幾個(gè)階段?若采用同步定時(shí)協(xié)議,請(qǐng)畫出 讀數(shù)據(jù)的同步時(shí)序圖。 解:分五個(gè)階段:請(qǐng)求總線、總線仲裁、尋址(目的地址)、信息傳送、狀 態(tài)返回(錯(cuò)誤報(bào)告)。讀數(shù)據(jù)的同步時(shí)序圖為: 20.某總線在一個(gè)總線周期中并行傳送8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù),假設(shè)一個(gè)總線周期等于一個(gè)總線時(shí)鐘周期,總線
62、時(shí)鐘頻率為70MHZ ,求總線帶寬是多少? 解:設(shè)總線帶寬用Dr表示,總線時(shí)鐘周期用T = 1/f表示,一個(gè)總線周期傳送的數(shù)據(jù)量用D表示, 根據(jù)定義可得: Dr = T / D = D 1/f=8B70106/s = 560MB/ 第七章 1. 計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備是指( ) A.輸入/輸出設(shè)備 B. 外存儲(chǔ)器 C. 輸入/輸出設(shè)備及外存儲(chǔ)器 D. 除了CPU和內(nèi)存以外的其他設(shè)備 解: D 2.打印機(jī)根據(jù)印字方式可以分為( )和( )兩大類,在( )類打印機(jī)中,只有()型打印機(jī)能打印漢字,請(qǐng)從下面答案中選擇填空。 A. 針型打印機(jī) B.
63、活字型打印機(jī) C. 擊打式 D. 非擊打式 解:C D C A 7.試推導(dǎo)磁盤存貯器讀寫一塊信息所需總時(shí)間的公式。 解:設(shè)讀寫一塊信息所需總時(shí)間為Tb,平均找道時(shí)間為Ts,平均等待時(shí)間為TL,讀寫一塊信息的 傳輸時(shí)間為Tm,則:Tb=Ts+TL+Tm。假設(shè)磁盤以每秒r轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn),每條磁道容量為N個(gè)字, 則數(shù)據(jù)傳輸率=rN個(gè)字/秒。又假設(shè)每塊的字?jǐn)?shù)為n,因而一旦讀寫頭定位在該塊始端,就能在 Tm≈(n / rN)秒的時(shí)間中傳輸完畢。TL是磁盤旋轉(zhuǎn)半周的時(shí)間,TL=(1/2r)秒, 由此可得: Tb=Ts+1/2r+n/rN 秒 8.某磁盤存貯器
64、轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn) / 分,共有4個(gè)記錄面,每毫米5道,每道記錄信息為12288字節(jié),最小磁道直徑為230mm,共有275道。問: (1) 磁盤存貯器的容量是多少? (2) 最高位密度與最低位密度是多少? (3) 磁盤數(shù)據(jù)傳輸率是多少? (4) 平均等待時(shí)間是多少? (5) 給出一個(gè)磁盤地址格式方案。 解: (1) 每道記錄信息容量 = 12288字節(jié) 每個(gè)記錄面信息容量 = 27512288字節(jié) 共有4個(gè)記錄面,所以磁盤存儲(chǔ)器總?cè)萘繛?: 4 27512288字節(jié) = 13516800字節(jié) (2) 最高位密度D1按最小磁道半徑R1計(jì)算(R1 = 11
65、5mm): D1 = 12288字節(jié) / 2πR1 = 17字節(jié) / mm 最低位密度D2按最大磁道半徑R2計(jì)算: R2 = R1 + (275 5) = 115 + 55 = 170mm D2 = 12288字節(jié) / 2πR2 = 11.5 字節(jié) / mm (3) 磁盤傳輸率 C = r N r = 3000 / 60 = 50 周 / 秒 N = 12288字節(jié)(信道信息容量) C = r N = 50 12288 = 614400字節(jié) / 秒 (4)平均等待時(shí)間 = 1/2r = 1 / (250
66、) = 10毫秒 (5)磁盤存貯器假定只有一臺(tái),所以可不考慮臺(tái)號(hào)地址。有4個(gè)記錄面,每個(gè)記錄面有275個(gè)磁 道。假定每個(gè)扇區(qū)記錄1024個(gè)字節(jié),則需要12288 1024字節(jié) = 12個(gè)扇區(qū)。由此可得如 下地址格式: 14.有一臺(tái)磁盤機(jī),其平均尋道時(shí)間為了30ms,平均旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間為120ms,數(shù)據(jù)傳輸速率為500B/ms,磁盤機(jī)上存放著1000件每件3000B 的數(shù)據(jù)。現(xiàn)欲把一件數(shù)據(jù)取走,更新后在放回原地,假設(shè)一次取出或?qū)懭胨钑r(shí)間為: 平均尋道時(shí)間+平均等待時(shí)間+數(shù)據(jù)傳送時(shí)間 另外,使用CPU更新信息所需時(shí)間為4ms, 并且更新時(shí)間同輸入輸出操作不相重疊。 試問: ?。?) 盤上全部數(shù)據(jù)需要多少時(shí)間? ?。?)若磁盤及旋轉(zhuǎn)速度和數(shù)據(jù)傳輸率都提高一倍,更新全部數(shù)據(jù)需要多少間? 解:(1)磁盤上總數(shù)據(jù)量 = 10003000B = 3000000B
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