第1-6章 习题

第1章 习题

1.冯·诺依曼型计算机的基本思想是什么？ 2.简述冯·诺依曼型计算机的基本特点。

3.按照存储程序原理，冯·诺依曼型计算机必须具备哪些功能？ 4.计算机系统可分为哪几个层次？说明各层次的特点及其相互联系。 5.分别解释虚拟机器和实际机器的含义。

6.简述计算机系统结构和计算机组成的含义，以及两者研究内容上的区别。 7.什么是计算机系统的硬件和软件？

8.计算机的硬件由哪些部件组成，它们各起什么作用？

9.什么叫计算机的软件系统？计算机软件按功能的不同可分为哪几类？它们各起什么作用？ 10.为什么说计算机系统的硬件和软件在逻辑功能上是等效的？

11. 计算机中为什么采用二进制的表示形式?

12．操作系统是一种 ，用于 ，是 的接口。 13．计算机的硬件包括 、 、 、 、 五部分。 14．存储器分为 和 。在CPU运行程序时，必须把程序放在 。 15．计算机的运算精度主要由计算机的 决定， 越 ，则计算机的运算精度越高。

16. 操作系统是一种 （1） ，用于 （2） ，是 （3） 的接口。 17．冯．诺依曼结构计算机的基本特点是 。

18．计算机软件一般可分为 ， 和 。

19. 现代计算机系统如何进行多级划分？这种分级观点对计算机设计会产生什么影响？ 20.兼容性是计算机的一个重要性能，请解释一下何为向上兼容？ 21. 如何理解软、硬件之间的等价性？ 22. 计算机各部件之间的信息流分成哪两类?

第3章 习题

1. 总线的特性包括那些内容？ 2. 总线为什么要标准化？

3. 总线按功能划分，可以分为： 三种类型；若按信息传输方向划分，又可以分为： 两种类型；若按功用划分，则总线可以分为 三种类型。 4. 简述总线的性能指标。

5. 如果一个总线时钟周期中并行传输32位数据，总线时钟频率为266MHz，求其总线带宽是多少?若将传输数据位数提高到64位，时钟频率提高到800MHz，这时候该总线带宽能达到多少?

6. 比较单总线和多总线的性能特点。

7. 试画出链式查询方式的优先级裁决逻辑电路。 8. 试画出独立请求方式优先级裁决逻辑电路。

9. 在集中式仲裁方式中，比较三种方式的优缺点，并指出响应速度最快的方式及对电路故障最敏感的方式。

10.总线传输数据的方式有 、 和 。 11.简述总线传输的四个过程。

12.总线传输数据的握手方式有： 、 、 和 。 13.简述同步定时协议的特点。

14. 根据应答信号（即请求和回答信号）的建立和撤消是否相互依赖的关系，异步方式又分为 、 和 三种。

15．在一个16位的总线中，若时钟频率为100MHz，总线数据周期为5个时钟周期传输一个字。试计算总线的数据传输率。

16．⑴某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，若一个总线周期等于一个时钟周期，总线频率为33MHz，问总线带宽是多少？

⑵若一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟提高为66MHz，问总线带宽是多少？ ⑶分析影响带宽的有哪些因素？

17．在异步串行传输系统中，若每秒可传输20个数据帧，一个数据帧包含1个起始位、7个数据位、一个奇校验位和1个结束位。试计算其波特率和比特率。

第4章 习题

1.SRAM和DRAM的主要差别是什么？

2.假设某存储器具有32位地址线和32位数据线，请问： （1）该存储器能存储多少个字节的信息？

（2）如果存储器由1M×8位SRAM芯片组成，需要多少片？ 3.有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问： （1） 该存储器能存储多少个字节的信息？

（2） 如果存储器由512K×8位SRAM芯片组成，需要多少芯片？ （3） 需要多少位地址作芯片选择？

4. 某32位计算机系统采用半导体存储器，其地址码是32位，若使用4M×8位的DRAM芯片组成64MB主存，并采用内存条的形式，问：

（1）若每个内存条为4M×32位，共需要多少内存条？ （2）每个内存条内共有多少片DRAM芯片？ （3）主存需要多少DRAM芯片？

5. 一个512K×16的存储器，由64K×1的2164 DRAM芯片构成（芯片内是4个128×128结构），问：

（1）共需要多少个DRAM芯片？

（2）若采用分散式刷新方式，单元刷新间隔不超过2ms，则刷新信号的周期是多少？ （3）若采用集中式刷新方式，读写周期为0.1μs，存储器刷新一遍最少用多少时间？ 6. 某主存系统中，其地址空间0000H～1FFFH为ROM区域，ROM芯片为8K×8位，从地址6000H开始，用8K×4位的SRAM芯片组成一个16K×8位的RAM区域，假设RAM芯片有号控制端。CPU地址总线为A15～A0，数据总线为D7～D0，读/写控制信号为R/许信号为

，要求：

和

信

，访存允

（1）写出地址译码方案； （2）画出主存与CPU的连接图。

7.设主存储器容量为64M字，字长为64位，模块数m=8，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。主存储器的存储周期T=100ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期τ=50ns。若按地址顺序连续读取16个字，问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？ 8.Cache－主存存储系统和主存－辅存存储系统有何不同？

9. CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为2400次，主存完成存取的次数为100次，已知Cache的存储周期为50ns，主存的存储周期为250ns，求Cache-主存系统的平均访问时间和效率。

10．某计算机系统的内存由Cache和主存构成，Cache的存取周期为45ns，主存的存取周期为200ns。已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存4500次，其中340次访问主存，求：

（1）Cache的命中率是多少？

（2）CPU访问内存的平均访问时间是多少？ （3）Cache-主存系统的效率是多少？

11. 一台计算机的主存容量为1M字，Cache容量为8K字，每块的大小为128个字，请设计在下列条件下的主存地址格式和Cache地址格式： （1）主存和Cache之间采用直接映像。

（2）主存和Cache之间采用组相联映像，假设每组为4块。

12．对存储器的要求是 、 、 ，为解决这三者的矛盾，计算机、采用 体系结构。

13．CPU能直接访问 和 ，但不能访问 和 。 14．Cache的映射方式有 、 和 三种。其中 方式，适度地兼顾了前两者的优点又尽量避免其缺点，比较理想。

15．广泛使用的 和 都是半导体 存储器。前者的速度比后者快， 不如后者高。它们的共同缺点是断电后 保存信息。

16．闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性以及 能力，为现有的 体系结构带来巨大变化，因此作为 用于便携式电脑中。

17．相联存储器不按地址而是按 访问的存储器，在Cache中用来存放 ，在虚拟存储器中用来存放 。

18．一个完整的磁盘存储器由三部分组成，其中 又称磁盘机或磁盘子系统，是独立于主机的一个完整的设备， 是磁盘机与主机的接口部件， 用于保存信息。

19．某磁盘存贮器转速为3000转 / 分，共有4个记录面，每毫米5道，每道记录信息为12288字节，最小磁道直径为230mm，共有275道。问： （1） 磁盘存贮器的容量是多少？ （2） 最高位密度与最低位密度是多少？ （3） 磁盘数据传输率是多少？ （4） 平均等待时间是多少？

第5章 习题

1. 简述在CPU与外部设备之间设置接口电路的原因。 2. 接口的功能有哪些？

3. I/O接口中，一般包含有三种端口，它们是： 、 和 。 4. 端口地址的编址方式有两种，分别是： 和 。 5. I/O设备数据传送控制方式有哪些？各自有什么特点？ 6. 什么是中断？什么是中断源？微机系统的中断源有哪些？ 7. 中断识别的方法有： 、 和 。

8. 设机器共有5级中断，中断响应的优先次序为1→2→3→4→5，各级中断的屏蔽位如表8.3所示。其中“1”对应于屏蔽，“0”对应于开放。

表8.3 各级中断的屏蔽位

（1）求实际中断处理次序；

（2）若在运行用户程序时，同时出现2、4级中断请求，而在处理第2级中断未完成时，又同时出现1、3、5级中断请求，试画出此程序运行过程示意图。

9. 简述中断处理过程。 10. 简述DMA的三种工作方式。 11. 简述DMA的数据传输过程。 12. 简述通道的功能。

13. 根据通道的工作方式不同，通道可以分为： 、 和 。 14. 目前常用的鼠标有 和 两种。

15. 解释下述与显示器有关的概念：分辨率，灰度级，刷新，刷新频率，帧存储器，视频存储器，亮度，对比度，光栅扫描，随机扫描。

16. 激光打印机主要由供电系统、 、 、 、 和进出纸系统六大系统组成。

17. 请简述激光打印机的工作原理。

18. 请简述激光打印机成像系统的七个工作步骤及基本功能。

19. 随机式喷墨技术主要有微压电式和热气泡式两大类，请说明这两种技术有何不同？ 20. 请解释以下基本技术指标的含义：存储密度、存储容量、存取时间、数据传输率和位价格。

21. 假设某磁盘存储器的平均找道时间为tS，转速为每分钟r转，每磁道容量为N个字，每信息块为n个字。试推导读写一个信息块所需总时间tB的计算公式。

22. 某磁盘组有9个盘片，每片有两个记录面，最上最下两个记录面不用；存储区域内直径2.36英寸，外直径5.00英寸；道密度为1250TPI，内层位密度为52400bpi，转速为2400rpm。（TPI表示每英寸磁道数，bpi表示每英寸位数，rpm表示每分钟转速）问： （1）共有多少个可用存储面？ （2）共有多少个柱面？

（3）每道存储多少字节？盘组总存储容量是多少？ （4）数据传输率是多少？

（5）如果每扇区存储2KB数据，在寻址命令中如何表示磁盘地址？ 23. 促进磁盘阵列技术快速发展的主要因素有哪些？ 24. 常用的光盘存储器与Blu-ray光盘有何不同？

25. 现有以下5种常用的存储器：寄存器组、主存、Cache、硬磁盘和CD-ROM存储器，要求：

（1）按存储容量从小到大排出顺序； （2）按存储周期从短到长排出顺序。

习题6

1. 写出下列各数的原码、反码、补码、移码（用8位二进制表示），其中MSB是最高位（符号位），LSB是最低位。如果是小数，则小数点在MSB之后；如果是整数，则小数点在LSB之后。 (1)-59/64 (2)27/128 (3)-127/128 (4)用小数表示-1 (5)用整数表示-1 (6)-127 (7)35 (8)-128

2.设[x]补=x0.x1x2x3x4，其中xi取0或1，若要使x＞－0.5，则x0、x1、x2、x3、x4的取值应满足什么条件？

3. 若32位定点小数的最高位为符号位，用补码表示，则所能表示的最大正数为 ，最小正数为 ，最大负数为 ，最小负数为 ；若32位定点整数的最高位为符号位，用原码表示，则所能表示的最大正数为 ，最小正数为 ，最大负数为 ，最小负数为 。

4.若机器字长为32位，在浮点数据表示时阶符占1位，阶码值占7位，数符占1位，尾数值占23位，阶码用移码表示，尾数用原码表示，则该浮点数格式所能表示的最大正数为 ，最小正数为 ，最大负数为 ，最小负数为 。

5. 某机浮点数字长为18位，格式如图2.35所示，已知阶码（含阶符）用补码表示，尾数（含数符）用原码表示。

(1)将(-1027)10表示成规格化浮点数；

(2)浮点数(0EF43)16是否是规格化浮点数？它所表示的真值是多少？

图2.35 浮点数的表示格式

6. 有一个字长为32位的浮点数，格式如图2.36所示，已知数符占1位；阶码占8位，用移码表示；尾数值占23位，尾数用补码表示。

图2.36 浮点数的表示格式

请写出：

(1)所能表示的最大正数； (2)所能表示的最小负数； (3)规格化数所能表示的数的范围。

7. 若浮点数x的IEEE754标准的32位存储格式为(8FEFC000)16，求其浮点数的十进制数值。 8. 将数(-7.28125)10转换成IEEE754标准的32位浮点数的二进制存储格式。 9. 已知x=-0.x1x2?xn，求证：[x]补=

+0.00?01。

10. 已知[x]补=1.x1x2x3x4x5x6，求证：[x]原=+0.000001。

11.已知x和y，用变形补码计算x+y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=0.11011 y=-0.10101 (2)x=-10110 y=-00011

12. 已知x和y，用变形补码计算x-y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=0.10111 y=0.11011 (2)x=11011 y=-10011

13. 已知[x]补=1.1011000，[y]补=1.0100110，用变形补码计算2[x]补+1/2[y]补=？，同时指出结果是否发生溢出。

14. 已知x和y，用原码运算规则计算x+y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=0.1011，y=-0.1110 (2)x=-1101，y=-1010

15. 已知x和y，用原码运算规则计算x-y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=0.1101，y=0.0001 (2)x=0011，y=1110

16. 已知x和y，用移码运算方法计算x+y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=-1001，y=1101 (2)x=1101，y=1011

17. 已知x和y，用移码运算方法计算x-y，同时指出运算结果是否发生溢出。

(1)x=1011，y=-0010 (2)x=-1101，y=-1010

18. 余3码编码的十进制加法规则如下：两个一位十进制数的余3码相加，如结果无进位，则从和数中减去3（加上1101）；如结果有进位，则和数中加上3（加上0011），即得和数的余3码。试设计余3码编码的十进制加法器单元电路。

19. 已知x和y，分别用原码一位乘法和补码一位乘法计算x×y。 (1)x=0.10111 y=-0.10011 (2)x=-11011 y=-11111

20. 已知x和y，分别用带求补器的原码阵列乘法器、带求补器的补码阵列乘法器和直接补码阵列乘法器计算x×y。

(1)x=0.10111 y=-0.10011 (2)x=-11011 y=-11111

21. 已知x和y，分别用原码加减交替法和补码加减交替法计算x÷y。 (1)x=0.10011 y=-0.11011 (2)x=-1000100101 y=-11101

22. 已知x和y，用原码阵列除法器计算x÷y。 (1)x=0.10011 y=-0.11011 (2)x=-1000100000 y=-11101

23. 设机器字长为8位（含一位符号位），若x=46，y=-46，分别写出x、y的原码、补码和反码表示的机器数在左移一位、左移两位、右移一位和右移两位后的机器数及对应的真值。 24. 某加法器进位链小组信号为C4C3C2C1，最低位来的进位信号为C0，请分别按下述两种方法写出C4C3C2C1的逻辑表达式： (1)串行进位方式； (2)并行进位方式。

25. 用74181和74182设计如下三种方案的64位ALU。 (1)组间串行进位方式； (2)两级组间并行进位方式； (3)三级组间并行进位方式。

26. 设浮点数的表示格式中阶码占3位，尾数占6位（都不包括符号位）。阶码和尾数均采用含双符号位的补码表示，运算结果的尾数取单字长（含符号位共7位），舍入规则用“0舍1入”法，用浮点运算方法计算x+y、x-y。 (1)x=2(2)x=2

-011

×(0.100101) y=2×(-0.010110) y=2

-010

×(-0.011110) ×(0.010110)

-101-100

27. 设浮点数的表示格式中阶码占3位，尾数占6位（都不包括符号位），阶码采用双符号位的补码表示，尾数用单符号位的补码表示。要求用直接补码阵列乘法完成尾数乘法运算，运算结果的尾数取单字长（含符号位共7位），舍入规则用“0舍1入”法，用浮点运算方法计算x×y。 (1)x=2×(0.110100) y=2(2)x=2

-011011

-100

×(-0.100100)

×(-0.100111) y=2×(-0.101011)

101

28. 设浮点数的表示格式中阶码占3位，尾数占6位（都不包括符号位），阶码采用双符号位的补码表示，尾数用单符号位的原码表示。要求用原码阵列除法完成尾数除法运算，运算结果的尾数取单字长（含符号位共7位），舍入规则用“0舍1入”法，用浮点运算方法计算x÷y。 (1)x=2

-010

×(0.011010) y=2

-111

×(-0.111001)

(2)x=2×(-0.101110) y=2×(-0.111011)

29. 定点补码加减法运算中，产生溢出的条件是什么？溢出判断的方法有哪几种？如果是浮点加减运算，产生溢出的条件又是什么？

011101

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