计算机原理

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问题补充说明：一. 填空题： 1. 计算机系统由（）系统和（）系统构成。 2. 计算机硬件系统包括（）组成。 3. 八位二进制补码表示整数的最小值为（），最大值为（））。 4. 在浮点加法运算中，主要的操作步骤是（）和（）。 5. 在浮点补码加减运算中，当运算结果的尾数不是（）和（）形式时，需要进行规格化操作。 6. 一个定点数由（）和（）两部分组成，根据小数点位置不同，定点数有（）和（）两种表示方法。 7. 采用双符号位的方法进行溢出检测时，若运算结果中两个符号位（不相同），则表明发生了溢出，若结果的符号位为（），表示发生正溢出；若为（），表示发生负溢出。 8. 某一静态RAM芯片，其容量为64K×1位，则其地址线有（）条。 9. 采用4K×4位规格的静态RAM存储芯片扩展32KB的存储模块，需要这种规格的芯片（）片。 10. cache是一种（）存储器，是为了解决CPU和主存之间（）而采用的一项重要的硬件技术。 11. 存储器的技术指标有（）。 12. 虚拟存储器是建立在（ ）结构上，用来（）解决。 13. 相联存储器是按（）访问的存储器，在cache中用来（）地址，在虚拟存储器中用来存放（）。在这两种应用中，都需要（）查找。 _二. 名词解释 1. 存储单元： 2. 存取时间：3. CPU：4. 应用软件： 5. SRAM： 6. 全相联映像： 三. 计算题、设计题 1. 已知x=-0.1100，y=+0.1101，求x-y的补码、x+y的补码，并说明有否溢出。解：x=-0.1100 y=0.1101 [x]补=1.0100 [y]补=0.1101 [-y]补=1.0011 [x+y]补=[x]补+[y]补=1.0100+0.1101=0.0001 未溢出 [x-y]补=[x]补+[-y]补=1.0100+1.0011=0.0111 溢出 2. 将十进制数20.59375转换成IEEE754标准32位浮点数的二进制格式来存储。 (20.59375)10=(10100.10011)2 10100.10011=1.010010011×24 e=4 s=0, E=4+127=131, M=010010011 最后得到32位浮点数的二进制存储格式为： 0100 0001 1010 0100 1100 0000 0000 0000 (41A4C000)16 3. 用512K×16位的flash存储器芯片组成一个2M×32的半导体只读存储器，试问： ①数据寄存器多少位？ 4. 某计算机系统的内存储器由cache和主存构成，cache的存取周期为45ns，主存的存取周期为20ns。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。问： ①cache的命中率是多少？ 5. 设有一个1MB容量的存储器，字长为32位，问：①按字节编址：1MB=220×8，地址寄存器为20位，数据寄存器为8位；编址范围为00000H~FFFFFH四. 问答题： 1. 简述存储器芯片中地址译码方法？ 2. 什么是多体交叉编址？有什么优缺点？ 3. 什么是cache命中率？

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一.填空题：

1.计算机系统由（硬件）系统和（软件）系统构成。

2.计算机硬件系统包括（运算器、存储器、控制器、输入输出设备）组成。

3.八位二进制补码表示整数的最小值为（-128），最大值为（+127）

）。

4.广钢圆额进配热在浮点加法运算中，主要的操作并与造经若居差步骤是（对阶、尾数相加、结果规格化、舍入）和（溢出检查）。

5.在浮点补码加减运算中，当运算结果的尾数不是（00.1x……x）和（11.0x……x）形式时，需要进行规格化操作。

6.一个定点数由（符号造且界位）和（数值位）两突黄季五地代毛部分组成，根据小数点位置不同，定点数有（纯小数）和（纯整数）两种表示方法。

7.采用双360问答符号位的方法进行溢出检测时，若持于转讲审投怕强运算结果中两个符号位（不相同），则表明发生了溢出，若结果的符号位为（01），表示发生正溢出；若为（10），表示发生负溢出。

8.某一静态RAM芯调村滑施放片，其容量为64K×1位，则其地址线有（16）条。

9.采用4K×4位规格的静态RAM存储芯片扩展32KB的存储模块，需要这种规格的芯片（16）片。

10.cache是一种（高威他海令复为速缓冲）存储器，是为了解决CPU和主存之间（速度）而采用的一项重要的硬件技术。

11.存储器的技术指标有（存储容量、存取时间、存取周期、存储器带宽）川冲及里。

12.虚拟存储器是建立在（多层次存储）结构上，用来（主存容量不足）解决。

13.相联存储器是按（内容）访问的存储器，在ca以见che中用来（行地址表展死司入九院语零）地址，在虚拟存储器中用来存放（段表,页表和快表）。在这两让王花玉良种应用中，都需要（快速）查找。

_二.名词解释

1.情植规留威存储单元：若干个存储元组成。

广蒸员必免缺县广2.存取时间：指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。

3.CPU：由运算器和控制器组成。

4.应用软件：完成应用功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。

5.SRAM：静态随机访问存储器；采用双稳态电路存储信息。

6.全相联映像：是一种地址映像方式，处掉盐阿普复广场算需读每个主存块可映像到任何cache块。

三.计算题在丝加喜利马、设计题

1.已知x=-0.1100，y=+0.1101，求x-y的补码、x+y的补码，并说明有否溢出。

解：x=-0.1100y=0.1101

[x]补=1.0100[y]补=0.1101

[-y]补=1.0011

[x+y]补=[x]补+[y]补=1.0100+0.1101=0.0001未溢出

[x-y]补=[x]补+[-y]补=1.0100+1.0011=0.0111溢出

2.将十进制数20.59375转换成IEEE754标准32位浮点数的二进制格式来存储。

(20.59375)10=(10100.10011)2

10100.10011=1.010010011×24

e=4

s=0,E=4+127=131,M=010010011

最后得到32位浮点数的二进制存储格式为：

01000001101001001100000000000000

(41A4C000)16

3.用512K×16位的flash存储器芯片组成一个2M×32的半导体只读存储器，试问：

①数据寄存器多少位？

解：数据寄存器32位

地址寄存器23位

共需要8片FLASH

4.某计算机系统的内存储器由cache和主存构成，cache的存取周期为45ns，主存的存取周期为20ns。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。问：

①cache的命中率是多少？

解：①cache的命中率：H=Ne/Ne+Nn=4500-340/4500=0.92

②Ta=H·Te+(1-H)Tm=0.92×45+(1-0.92)×200=57.4ns

③e=Tc/Ta×100%=0.78×100%=78%

5.设有一个1MB容量的存储器，字长为32位，问：

①按字节编址：1MB=220×8，地址寄存器为20位，数据寄存器为8位；

编址范围为00000H~FFFFFH

②按半字编址：1MB=220×8=219×16，地址寄存器为19位，数据寄存器；

为16位；编址范围为00000H~7FFFFH

③按字编址：1MB=220×8=218×32，地址寄存器为18位，数据寄存器；

为32位；编址范围为00000H~3FFFFH

四.问答题：

1.简述存储器芯片中地址译码方法？

两种方式：单译码方式—只用一个译码电路，将所有的地址信号转换成字选通信号，每个字选通信号用于选择一个对应的存储单元。

双译码方式—采用两个地址译码器，分别产生行选通信号和列选通信号，行、列选通同时有效的单元被选中。

2.什么是多体交叉编址？有什么优缺点？

主存分成几个独立、同样大小的地址空间，相同容量模块，每个模块地址是连续的，而不是在同一模块上，CPU在一

个存取周期内可同时访问这些模块。这样使整个主存的平均利用率得到提高，加宽了存储器带宽。缺点是不利于扩展。

3.什么是cache命中率？

答：Cache的命中率是指：在一个程序执行期间，设Nc表示cache完成存取的总次数，Nm表示主存完成存取

的总次数，n定义为命中率，则有：

n=Nc/Nc+Nm