1、习题解答（唐朔飞版）第一章 思考题与习题1什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？2如何理解计算机系统的层次结构？3说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别和联系。4如何理解计算机组成和计算机体系结构？5冯诺依曼计算机的特点是什么？6画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。7解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。8解释下列英文代号：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS。9根据迭代公式)(21nyx
2、，设初态 y0=1，要求精度为 ，试编制求 x的解题程序（指令系统自定），并结合所编程序简述计算机的解题过程。10指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？第一章 计算机系统概论习题答案1、答：计算机系统由硬件和软件两大部分组成。硬件即指计算机的实体部分，它由看得见摸的着的各种电子元器件，各类光电、机设备的实物组成，如主机、外设等。软件时看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成，用来充分发挥硬件功能，提高机器工作效率，便于人们使用机器，指挥整个计算机硬件系统工作的程序集合。软件和硬件都很重要。2、答：从计算机系统的层次结构来看，它通常可有五个以上的不同级组成，每一个上都能
3、进行程序设计。由下至上可排序为：第一级微程序机器级，微指令由硬件直接执行；第二级传统机器级，用微程序解释机器指令；第三级操作系统级，一般用机器语言程序解释作业控制语句；第四级汇编语言机器级，这一级由汇编程序支持合执行；第五级高级语言机器级，采用高级语言，由各种高级语言编译程序支持合执行，还可以有第六级应用语言机器级，采用各种面向问题的应用语言。3、答：机器语言由 0、1 代码组成，是机器能识别的一种语言。汇编语言是面向机器的语言，它由一些特殊的符号表示指令，高级语言是面向用户的语言，它是一种接近于数学的语言，直观，通用，与具体机器无关。4、答：计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，
4、它包含了许多对程序员来说是透明的硬件细节。计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性，通常是指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性，包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O 机理等等，大都属于抽象的属性。5、答：特点是：(1) 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成(2) 指令和数据以同等的地位存放于存储器内，并可以按地址寻访(3) 指令和数据均可以用二进制代码表示(4) 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数所在存储器中的位置(5) 指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的
5、，在特定情况下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序(6) 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器的数据传送通过运算器。6、答：见下图主存储器CPUACC MQALU AC X存储体MARMDRCU 控制单元IRPCI/O运算器用来完成算术和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存再运算器内，它内部各部分用途如下：ACC：累加器，用于存放操作数，如被加数及和，被减数及差，乘积高位、被除数及系数等。MQ：乘商寄存器，用于存放乘数及乘积地位、商。X：操作数寄存器，用于存放加数、减数、被乘数、除数。ALU：算逻部件，用来完成算术逻辑运算。控制器用来控制，指挥程序和数据的输入，运行以及处理运算结果。它
6、内部各部分用途如下：CU：控制但愿，用来分析当前指令所需完成的操作，并发出各种微操作命令序列，用以控制所有被控对象。PC：程序计数器，用来存放当前欲执行指令的地址，而且具有计数功能。IR：指令寄存器，存放当前指令。存储器：用来存放数据和程序。它内部各部分用途如下：MAR：存放欲访问的存储但愿和地址。MDR：存放从存储体某但愿取出的代码或者准备往某存储单元存入的代码。硬件的主要技术指标：(1) 机器字长：指 CPU 一次能处理数据的位数，通常与 CPU 的寄存器位数有关(2) 存储容量：包括主存容量和辅存容量，存放二进制代码的总数存储单元个数存储字长(3) 运算速度：主频、Gibson 法、MI
7、PS 每秒执行百万条指令、CPI 执行一条指令所需时钟周期数、FLOPS 每秒浮点运算次数7、答：主机：中央处理器，CPU 与主存储器合起来称为主机。CPU：运算器合控制器合起来称为中央处理器。主存：是存储器子系统的一类，用来存放程序合数据，可直接与 CPU 交换信息。存储单元：由若干个连续的存储元件构成，是组成存储体的单位存储(基)元：即存储元件，是构成存储单元的单位，每个存储(基)元只能寄存一位二进制代码 0 或 1。存储字：一个存储单元可存储一串二进制代码，称这串二进制代码为一个存储字。存储字长：存储字所对应的二进制代码的个数称为存储字长。存储容量：存储单元个数存储字长，存储容量包括主存
8、容量合辅存容量。机器字长：指 CPU 一次能处理数据的位数，通常与 CPU 寄存器位数有关。指令字长：一条指令在计算机中用一串二进制代码表示，此二进制代码的个数称为指令字长。8、答：CPU: central processing unit 中央处理器PC: program counter 程序计数器IR: instruction register 指令寄存器CU: control unit 控制单元ALU: arithmetic logic unit 算术逻辑运算单元ACC: accumulator 累加器MQ: multiplier-quotient register 乘商寄存器X: 操作数
9、寄存器MAR: memory address register 存储器地址寄存器MDR: memory data register 存储器数据寄存器I/O: input/output equipment 输入与输出设备MIPS: million instruction per second 每秒执行百万条指令CPI: cycle per instruction 执行一条指令所需的时钟周期数FLDPS: floating point operation per second 每秒浮点运算次数来衡量运算速度。9、答：主要有以下步骤：(1) 取 X 到 ACC(2) 加 1 存于 ACC(3) 除
10、2 存于 MQ，又MQ主存单元 m(4) 取 X 到 ACC(5) 将 y1 从 m 中取出，执行mX，ACCXMQ，得 x/yn(6) MQACC，执行 ynx/yn，即ACCXACC(7) 除 2 得结果于 MQ，又MQACC，MQm(8) ACCXACC，然后判断ACC与 的大小，若|ACC| 则到(9)，否则返回(5)(9) 打印m(10) 停机10、答：在取指阶段从存储器取出的信息即为指令，在执行阶段从存储器取出的信息为数据。第三章 思考题与习题1什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线的负载，总线上的部件都应具备什么特点？2总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分几类？它们各有
11、何作用？是单向的还是双向的？它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？3常用的总线结构有几种？不同的总线结构对计算机的性能有什么影响？举例说明。4为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何特点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？5解释下列概念：总线的主设备（或主模块）、总线的从设备（或从模块）、总线的传输周期和总线的通信控制。6试比较同步通信和异步通信。7画图说明异步通信中请求与回答有那几种互锁关系？8为什么说半同步通信同时保留了同步通信和异步通信的特点？9分离式通信有何特点？主要用于什么系统？10为什么要设置总线标准？你知道目前流行的总线标准有哪些？什么叫
12、plug and play？哪些总线有这一特点？11画一个具有双向传送功能的总线逻辑图。12设数据总线上接有 A、B、C、D、四个寄存器，要求选用合适的 74 系列芯片，完成下列逻辑设计：（1）设计一个电路，在同一时间实现 DA 、DB 和 DC 寄存器间的传送；（2）设计一个电路，实现下列操作：T0 时刻完成 D总线；T1 时刻完成总线A；T2 时刻完成 A总线；T3 时刻完成总线B 。第三章 系统总线习题部分答案1、答： 总线是连接多个部件的信息传输线，是个部件共享的传输介质。 总线传输特点：在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接受相同的信息。 为减轻总线
13、上的负载，各种 I/O 设备要通过 I/O 接口接在总线上，而且还要通过三态门挂在总线上，没有数据交换时置成高阻态。2、答：分类：按数据传输方式，可分为并行传输总线和串行传输总线。按使用范围，可分为计算机总线，控制总线，网络通信总线。按连接部件，可分为片内总线，系统总线，通信总线。系统总线指 CPU，主存，I/O 各大部件之间的信息传输线，按系统总线传输信息的不同，分为数据总线，地址总线，控制总线。数据总线：用来传输各功能部件之间的数据信息，是双向传输总线，其位数与机器字长，存储字长有关，一般为 8 位，16 位或 32 位。地址总线：用来指出数据总线上的源数据或目的数据在贮存单元的地址，是单
14、向传输的，其位数与存储单元的个数有关（几次幂的关系）控制总线：用来发出各种控制信号的，对任意控制线，是单向的；对与机器字长，存储字长，存储单元无关系。3、答：常用的总线结构有单总线结构，双总线结构，三总线结构，四总线结构。 单总线结构：将 CPU，主存，I/O 设备都挂在一组总线上，允许 I/O 之间或 I/O 与主存之间直接交换信息。因为所有的传送都通过这组共享总线，极易形成计算机系统的瓶颈，不允许两个以上部件在同一时刻向总线传输信息，必然会影响系统工作效率的提高，其结构图见课本图 3.2ISA.EISA 总线是单总线结构 双总线结构：双总线结构的特点是将速度较低的设备从总线上分离出来，形成
15、主存总线与 I/O 总线分开的结构，见课本图 3.5。途中通道是一个具有特殊功能的处理器，CPU将一部分功能下放给通道，使其对 I/O 设备具有统一管理的功能，系统的吞吐能力可以相当大。如果将不同速率的 I/O 设进行分类，然后将它们连接在不同的通道上，将成为总线结构。 三总线结构：图 3.6：主存总线用于 CPU 与主存间的传输；I/O 总线供 CPU 与各类I/O 之间传递信息，DMA 总线用于高速外设（磁盘，磁带等）与主存之间直接交换信息。图3.7:处理器于高速缓冲存储器 Cache 之间怎叫一条局部总线，Cache 可以通过系统总线与主存传输信息，I/O 与主存之间也不必通过 CPU。
16、还有一条扩展总线，可以支持相当多的I/O 设备。四总线结构（见图 3.8）在三总线基础上，增加一条与计算机系统机密相连的高速总线，这种结构对高速设备而言，其自身的工作可以很少依赖处理器，同时他们又比扩展总线上的设备更贴近处理器。4、答： 如多个主设备同时要使用总线时，就由总线控制器的判优，仲裁逻辑按一定的优先级顺序，确定那个主设备能使用总线，只有获得总线使用权的主设备才能开始传送数据。 常见的集中式总线控制有三种 链式查询：其特点是只需很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制，并且很容易扩充设备，但对电路故障很敏感。 计数器定时查询：其特点是，计数可以从“0”开始，此时设备的优先次序是固定的，
17、计数也可以从终止点开始，既是一种循环方式，此时设备使用总线的优先级相等，计数器的初始值还可以由程序设置，故优先次序可以改变。此外，对电路故障不如链式查询方式敏感，但增加了主控线数，控制也较复杂。 独立请求方式：其特点是：响应速度快，优先次序控制灵活（通过程序改变），但控制线数量多，总线控制更复杂。 独立请求方式响应时间最快，链式查询对电路故障最敏感。第四章 思考题与习题1解释下列概念主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM 、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory2计算机中哪些部件可用于存储信息，请按其速度、容量和价格/位排序说明。3存储器的
18、层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次，计算机如何管理这些层次？4说明存取周期和存取时间的区别。5什么是存储器的带宽？若存储器的数据总线宽度为 32 位，存取周期为 200ns，则存储器的带宽是多少？6某机字长为 32 位，其存储容量是 64KB，按字编址它的寻址范围是多少？若主存以字节编址，试画出主存字地址和字节地址的分配情况。7一个容量为 16K32 位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？当选用下列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？1K4 位，2K8 位，4K4 位，16K1 位，4K 8 位，8K 8 位8试比较静态 RAM 和动态 RAM。9什么叫刷新？为什么要刷新？说明
19、刷新有几种方法。10半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？11画出用 10244 位的存储芯片组成一个容量为 64K8 位的存储器逻辑框图。要求将64K 分成 4 个页面 ，每个页面分 16 组，指出共需多少片存储芯片。12设有一个 64K8 位的 RAM 芯片，试问该芯片共有多少个基本单元电路（简称存储基元）？欲设计一种具有上述同样多存储基元的芯片，要求对芯片字长的选择应满足地址线和数据线的总和为最小，试确定这种芯片的地址线和数据线，并说明有几种解答。13某 8 位微型机地址码为 18 位，若使用 4K4 位的 RAM 芯片组成模块板结构的存储器，试问：（1）该机所允许的最大主存空间是多少？
20、（2）若每个模块板为 32K8 位，共需几个模块板？（3）每个模块板内共有几片 RAM 芯片？（4）共有多少片 RAM？（5）CPU 如何选择各模块板？14设 CPU 共有 16 根地址线，8 根数据线，并用 MREQ（低电平有效）作访存控制信号，WR作读写命令信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列存储芯片：ROM（2K8 位， 4K4 位，8K 8 位），RAM（1K4 位， 2K8 位，4K 8 位）及 74138 译码器和其他门电路（门电路自定）。试从上述规格中选用合适芯片，画出 CPU 和存储芯片的连接图。要求：（1）最小 4K 地址为系统程序区， 409616383 地址范围为用户
21、程序区；（2）指出选用的存储芯片类型及数量；（3）详细画出片选逻辑。15CPU 假设同上题，现有 8 片 8K8 位的 RAM 芯片与 CPU 相连，试回答：（1）用 74138 译码器画出 CPU 与存储芯片的连接图；（2）写出每片 RAM 的地址范围；（3）如果运行时发现不论往哪片 RAM 写入数据后，以 A000H 为起始地址的存储芯片都有与其相同的数据，分析故障原因。（4）根据（1）的连接图，若出现地址线 A13 与 CPU 断线，并搭接到高电平上，将出现什么后果？16反映主存和外存的速度指标有何不同？17某机字长 16 位，常规的存储空间为 64K 字，若想不改用其他高速的存储芯片，
22、而使访存速度提高到 8 倍，可采取什么措施？画图说明。18什么是“程序访问的局部性”？存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理？19计算机中设置 Cache 的作用是什么？能不能把 Cache 的容量扩大，最后取代主存，为什么？20Cache 做在 CPU 芯片内有什么好处？将指令 Cache 和数据 Cache 分开又有什么好处？21设某机主存容量为 4MB，Cache 容量为 16KB，每字块有 8 个字，每字 32 位，设计一个四路组相联映象（即 Cache 每组内共有 4 个字块）的 Cache 组织，要求： 将存储器分成若干个容量相等的区域，每一个区域可看作一个页面。（1）画出主存
23、地址字段中各段的位数；（2）设 Cache 的初态为空，CPU 依次从主存第 0、1、2、 99 号单元读出 100 个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序读 8 次，问命中率是多少？（3）若 Cache 的速度是主存的 6 倍，试问有 Cache 和无 Cache 相比，速度约提高多少倍?22简要说明提高访存速度可采取那些措施？23画出 NR、NRZ、NRZ1、PE、FM 写入数字串 1011001 的写入电流波形图。24以写入 10010110 为例，比较调频制和改进调频制的写电流波形图。25画出调相制记录 01100010 的驱动电流、记录磁通、感应电势、同步脉冲及读出代码等几种波形
24、。26磁盘组有六片磁盘，每片有两个记录面，存储区域内径 22cm，外径 33cm，道密度为40 道/cm，内层密度为 400 位/cm ，转速 2400 转/ 分，问：（1）共有多少存储面可用？（2）共有多少柱面？（3）盘组总存储容量是多少？（4）数据传输率是多少？27某磁盘存储器转速为 3000 转/分，共有 4 个记录盘面，每毫米 5 道，每道记录信息12288 字节，最小磁道直径为 230mm，共有 275 道，求：（1）磁盘存储器的存储容量；（2）最高位密度（最小磁道的位密度）和最低位密度；（3）磁盘数据传输率；（4）平均等待时间。28磁表面存储器和光盘存储器记录信息的原理有何不同？2
25、9试从存储容量、存取速度、使用寿命和应用场合方面比较磁盘、磁带和光盘存储器。30写出 1100、1101、1110、1111 对应的海明码。（1）按配偶原则配置；（2）按配奇原则配置。31已知接受到的海明码（按配偶原则配置）为 1100100，1100111，1100000，1100001，检查上述代码是否出错？第几位出错？32已知接收到下列海明码，分别写出它们所对应的欲传送代码。1100000（按偶性配置）；1100010（按偶性配置）；1101001（按偶性配置）；0011001（按奇性配置）；1000000（按奇性配置）；1110001（按奇性配置）；33欲传送的二进制代码为 10011
26、01，用奇校验来确定其对应的海明码，若在第六位出错，说明它的纠错过程。34为什么海明码纠错过程中，新的检测位 P4P2P1 的状态即指出了编码中错误的信息位？35设有效信息为 1100，试用生成多项式 G(x) = 1011，将其编成循环冗余校验码。36有一个（7，4）码，其生成多项式 G(x)= x3 + x + 1，写出代码 1001 的循环冗余校验码。第四章 存储器习题部分答案1、答：主存：与 CPU 直接交换信息，用来存放数据和程序的存储器。辅存：主存的后援存储器，用来存放当前暂时不用的程序和数据，不予 CPU 直接交换信息。CACHE：为了解决 CPU 和主存的速度匹配，提高访存速度
27、的一种存储器，它设在主存与CPU 间，起缓冲作用。RAM：可读可写存储器，是随机存取的，在程序执行过程中既可读出也可写入，而且存取时间与存储单元所在位置无关。SRAM：静态 RAM，以触发器原理寄存信息。DRAM：动态 RAM，以电容充放电原理寄存信息。ROM：只能对其存储的内容读出，而不能对其写入的只读存储器。PROM：可实现一次性编程的只读存储器。EPROM：可擦洗可编程的只读存储器，用紫外线照射进行擦写。EEPROM：用电气方法进行擦写的可擦洗可编程的只读存储器。CDROM：只读型光盘，此中光盘内数据程序由厂家事先写入，用户只能读出，不能修改或写入新的内容。Flash Memory：快擦
28、型存储器，是性能价格比号，可靠性高的可擦写非易失型存储器。2、答：计算机中有以下部件可以存储信息：寄存器、缓存、主存、磁盘、磁带等。速度上：寄存器缓存主存磁盘磁带容量上：寄存器缓存主存磁盘磁带3、答：(1) 存储器的层次结构主要体现在：缓存主存和主存缓存这两个存储层次上。(2) 从 CPU 的角度来看，缓存主存这一层次的速度接近于缓存，高于主存，其容量和位价却接近于主存。从主存缓存这一层次，其速度接近于主存，容量接近辅存，平均位价也接近于辅存，从而解决了速度、容量、成本这三者间的矛盾。(3) 主存与缓存之间的数据调动是由硬件自动完成的，CPU 不能直接访问辅存，辅存只能与主存交换数据，他们之间
29、的信息调动均由硬件和操作系统来实现。4、答：存取周期：是指存储器进行连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需的最小间隔时间。存取时间：是指启动一次存储器操作（读或写）到完成该操作所需的全部时间。由概念可知，这两个概念是有很大区别的，通常存取周期大于存取时间。5、答：(1) 存储器带宽：每秒从存储器进出信息的最大数量。(2) 带宽32bit/200ns160M 位/秒7、答：因为容量为 16K32，所以需地址线 14 根，数据线 32 根，总和是 46 根。需要 128 片 1K4，32 片 2K8，32 片 4K4，32 片 16K1，16 片 4K8，8 片8K88、答：静态 RAM
30、 是触发器存储信息，因此即使信息读出后，它仍保持其原状态，不需要在城，但电源掉电时，原存信息丢失。动态 RAM 靠电容存储电荷的原理来寄存信息，即使电源不掉电，信息也会自动消失。动态 RAM 的优点： 在同样大小的芯片中，动态 RAM 的集成度远高于静态 RAM，如动态 RAM 的基本单元电路为一个 MOS 管，静态 RAM 的基本单元电路为六个 MOS 管； 动态 RAM 行、累地址按先后顺序输送，减少了芯片引脚，封装尺寸也减少； 动态 RAM 的功耗仅为静态 RAM 的1/6；动态 RAM 的价格仅为静态 RAM 的 1/4动态 RAM 的缺点： 由于使用动态元件，因此他的速度比静态 RA
31、M 低； 动态 RAM 需要再生，故需配置再生电路，也需要消耗一部分功率。15、答：(1) 见下图(2) 第一片 0000H1FFFH，第二片 2000H3FFFH，第八片 E000HFFFFH(3) 说明译码器有误，第六根线的输出始终是 0。24、答：见下图30、答：配奇：1010100，0111101，1111110，0010111配偶：0111100，1010101，0010110，111111131、答：1100100 第 6 位错，1100111 第 7 位错，1100000 第 3 位错，1100001 第 4 位错32、答：1100000 欲传送代码是 1000，1100010
32、欲传送代码是 0110，1101001 欲传送代码是0001，0011001 欲传送代码是 1000，1000000 欲传送代码是 0010，1110001 欲传送代码是100135、答：110110036、答：1001110第五章 思考题与习题1. I/O 有哪些编址方式？各有何特点？2. 简要说明 CPU 与 I/O 之间传递信息可采用哪几种联络方式？它们分别用于什么场合？3. I/O 与主机交换信息时，共有哪几种控制方式？简述它们的特点。4. 试比较程序查询方式、程序中断方式和 DMA 方式对 CPU 工作效率的影响。5. 图形显示和图像显示有何区别？6. 字符显示器的接口电路中配有缓冲
33、存储器和只读存储器，各有何作用？7. 试比较针式打印机、激光打印机和喷墨打印机。8. 某计算机的 I/O 设备采用异步串行传送方式传送字符信息。字符信息的格式为一位起始位、七位数据位、一位检验位和一位停止位。若要求每秒钟传送 480 个字符，那么该设备的数据传送速率为多少？9. 什么是多媒体技术？简要说明研制多媒体计算机的关键技术。10. 什么是 I/O 接口？为什么要设置 I/O 接口？I/O 接口如何分类？11. 简述 I/O 接口的功能和基本组成。12. 结合程序查询方式的接口电路，说明其工作过程。13. 说明中断向量地址和入口地址的区别和联系。14. 在什么条件下，I/O 设备可以向
34、CPU 提出中断请求？15. 什么是中断允许触发器？它有何作用？16. 在什么条件和什么时间，CPU 可以响应 I/O 的中断请求？17. 某系统对输入数据进行取样处理，每抽取一个输入数据，CPU 就要中断处理一次，将取样的数据存至存储器的缓冲区中，该中断处理需 P 秒。此外，缓冲区内每存储 N 个数据，主程序就要将其取出进行处理，这个处理需 Q 秒。试问该系统可以跟踪到每秒多少次中断请求？18. 试用键盘设备为例，结合中断接口电路，说明其工作过程。19. 在程序中断方式中，磁盘申请中断的优先权高于打印机。当打印机正在进行打印时，磁盘申请中断请求。试问是否要将打印机输出停下来，等磁盘操作结束后
35、，打印机输出才能继续进行？为什么？20. 试比较单重中断和多重中断服务程序的处理流程，说明他们不同的原因。21. DMA 方式有何特点？什么样的 I/O 设备与主机交换信息时采用 DMA 方式，举例说明。22. CPU 对 DMA 请求和中断请求的响应时间是否一样？为什么？23. 结合 DMA 接口电路说明其工作过程。24. DMA 的工作方式中， CPU 暂停方式和周期挪用方式的数据传送流程有何不同，画图说明。 25. 假设某设备向 CPU 传送信息的最高频率是 40K 次/秒，而相应的中断处理程序其执行 时间为 40s，试问该外设是否可用程序中断方式与主机交换信息，为什么？26. 设磁盘存
36、储器转速为 3 000 转分，分 8 个扇区，每扇区存储 1K 字节，主存与磁盘存储器数据传送的宽度为 16 位（即每次传送 16 位）。假设一条指令最长执行时间是 25s，是否可采用一条指令执行结束时响应 DMA 请求的方案，为什么？若不行，应采取什么方案？27. 试从下面七个方面比较程序查询、程序中断和 DMA 三种方式的综合性能。（1） 数据传送依赖软件还是硬件：（2） 传送数据的基本单位：（3） 并行性；（4） 主动性；（5） 传输速度；（6） 经济性；（7） 应用对象。28. 解释周期挪用，分析周期挪用可能会出现的几种情况。29. 试从五个方面比较程序中断和 DMA 方式有何区别。3
37、0. 什么是多重中断？实现多重中断的必要条件是什么？第五章 输入输出系统习题部分答案1、答：I/O 的编制方式有两种：统一编址和不统一编址。统一编址就是将 I/O 地址看作是存储器地址的一部分。不统一编址就是将 I/O 地址和存储器地址分开，所有对 I/O 的访问必须有专用的 I/O 指令。统一编址占用了存储空间，减少了主存容量，但无需专用的 I/O 指令。不统一编址由于不占用主存空间，所以不影响主存容量，但是需要设置 I/O 专用指令。2、答：CPU 与 I/O 之间传递信息可以采用以下 3 种联络方式。第一种是立即响应方式，它适用于一些工作速度十分缓慢的 I/O 设备。第二种是异步工作采用
38、应答信号联络，这种方式适用于 I/O 设备与主机工作速度不匹配时的情况。第三种是同步工作采用同步时标联络，这种方式用于 I/O 设备与 CPU 的工作速度完全同步。3、答：(1) 程序查询方式。特点是主机与 I/O 串行工作，CPU 启动 I/O 后，时刻查询 I/O 是否准备好，若设备准备就绪，CPU 便转入处理 I/O 与主机间传送信息的程序；若设备没有准备就绪，则 CPU 反复查询，踏步等待，直到 I/O 准备就绪为止，这种方式 CPU 效率很低。(2) 程序中断方式。特点为主机与 I/O 并行工作。CPU 启动 I/O 后，不必时刻查询 I/O是否准备好，而是继续执行程序，当 I/O
39、准备就绪时，向 CPU 发出中断信号，CPU 在适当的时候相应 I/O 的中断请求，暂停现行的程序为 I/O 服务，此方式消除了踏步现象，提高了 CPU 的效率。(3) DMA 方式。其特点是主机与 I/O 并行工作，主存和 I/O 之间有一条直接数据通路，CPU 启动 I/O 后，不必查询 I/O 是否准备好，当 I/O 准备就绪后，发出 DMA 请求，此时 CPU不直接参与 I/O 和主存间的信息交换，只是把外部总线的使用权暂时交付 DMA，仍然可以完成自身内部的操作，所以不必中断现行程序，只需暂停一个存取周期访存，CPU 效率更高。(4) 通道方式，通道是一个具有特殊功能的处理器，CPU
40、 把部分权力下放给通道，由它实现对外围设备的同意管理和外围设备与内存之间的数据交换，大大提高了 CPU 的效率，但是它是以花费更多的硬件为代价的。(5) I/O 处理机方式。他是通道方式的进一步发展，CPU 将 I/O 的操作以及外围设备的管理全部给 I/O 处理机，其实质是多机系统，因而效率有很大的提高。4、答：程序查询方式要求 CPU 时刻查询 I/O，直到 I/O 准备好为止，这种方式 CPU 工作效率很低。程序中断方式比程序中断方式提高了 CPU 的工作效率，消除了“踏步”现象。DMS方式中 CPU 的工作效率是这三种之中最高的一个。CPU 启动 I/O 后，不必查询 I/O 是否准备
41、好，当 I/O 准备就绪后，发出 DMA 请求，此时 CPU 不直接参与 I/O 和主存间的信息交换，只是把外部总线的使用权暂时交付 DMA，仍然可以完成自身内部的操作，所以不必中断现行程序，只需暂停一个存取周期访存，CPU 效率更高。5、答：图形显示器是用点、线、面组合而成的平面或立体图形。并可以做平移、比例变化、旋转、坐标变换、投影变换、透视变换、透视投影、轴侧投影、单点透视、两点或三点透视以及隐线处理等操作。主要用于 CAD 和 CAM 等。图形显示器所显示的图形是由计算机用一定的算法形成的点、线、面、阴影等，它来自主观世界，因此又称主观图像或叫做计算机图像。图像显示器所显示的图像通常来
42、自客观世界，故又称客观图像。图像显示器是把由计算机处理后的图像，以点阵列的形式显示出来。6、答：(1) 缓冲存储器做为显示存储器，存放欲显示的字符的 ASII 码，其容量与显示屏能显示的字符个数有关，每个字符所在存储单元的地址与字符所在荧光屏上的位置一一对应。(2) 只读存储器做为字符发生器，将 ASII 码转变为一组光点矩阵信息 ROM 的个数与显示器所能显示的字符种类有关。7、答：针式打印机、激光打印机和喷墨打印机都配有一个字符发生器，它们的共同特点是都能将字符编码信息变为点阵信息，不同的是这些点阵信息的控制对象不同。点阵针式打印机的字符点阵用于控制打印机的驱动电路；激光打印机的字符点阵脉
43、冲信号用于控制激光束；喷墨打印机的字符点阵信息控制墨滴的运动轨迹。此外，点阵针式打印机是属于击打式打印机，可以逐字打印也可以逐行打印，喷墨打印机只能逐字打印，激光打印机数据页式输出设备，后两种都属于非击打式打印机。不同种类的打印机其性能和价格差别很大，用户可以根据不同的需要合理选用。要求印字质量高的场合可以选用激光打印机；要求价格便宜的或是只需要具有文字处理功能的个人用计算机，可配置串行点阵针式打印机；要求处理的信息量很大，速度要求快，应该配置行式打印机或是高速激光打印机。8、答：数据传送速率为 480(1711)4800 位/秒9、答：多媒体技术是指强调计算机与声音、活动图像和文字相结合的技
44、术。多媒体技术的关键技术主要有：视频和音频数据的压缩和解压缩技术、多媒体专用芯片、大容量存储器、适用于多媒体技术的软件。第六章 思考题与习题1最少用几位二进制数即可表示任一五位长的十进制正整数？2已知 X=0.a1a2a3a4a5a6(ai 为 0 或 1)，讨论下列几种情况时 ai 各取何值。（1）X（2）X 8（3） 4X 163设 x 为整数，x 补 =1,x1x2x3x4x5，若要求 xy补 ，是否有 xy？9当十六进制数 9B 和 FF 分别表示为原码、补码、反码、移码和无符号数时，所对应的十进制数各为多少（设机器数采用一位符号位）。10在整数定点机中，设机器数采用一位符号位，写出0
45、 的原码、补码、反码和移码，得出什么结论？11已知机器数字长为 4 位（其中 1 位为符号位），写出整数定点机和小数定点机中原码、补码和反码的全部形式，并注明其对应的十进制真值。12设浮点数格式为：阶符 1 位、阶码 4 位、数符 1 位、尾数 10 位。写出 1285、10247、7.375、-86.5 所对应的机器数。要求（1）阶码和尾数均为原码；（2）阶码和尾数均为补码；（3）阶码为移码，尾数为补码。13浮点数格式同上题，当阶码基值分别取 2 和 16 时，（1）说明 2 和 16 在浮点数中如何表示。（2）基值不同对浮点数什么有影响？（3）当阶码和尾数均用补码表示，且尾数采用规格化形式
46、，给出两种情况下所能表示的最大正数和非零最小正数真值。14设浮点数字长为 32 位，欲表示6 万间的十进制数，在保证数的最大精度条件下，除阶符、数符各取 1 位外，阶码和尾数各取几位？按这样分配，该浮点数溢出的条件是什么？15什么是机器零？若要求全 0 表示机器零，浮点数的阶码和尾数应采用什么机器数形式？16设机器数字长为 16 位，写出下列各种情况下它能表示的数的范围。设机器数采用一位符号位，答案均用十进制表示。（1）无符号数；（2）原码表示的定点小数；（3）补码表示的定点小数；（4）补码表示的定点整数；（5）原码表示的定点整数；（6）浮点数的格式为：阶符 1 位、阶码 5 位、数符 1 位
47、、尾数 9 位（共 16 位）。分别写出其正数和负数的表示范围；（7）浮点数格式同(6)，机器数采用补码规格化形式，分别写出其对应的正数和负数的真值范围。17设机器数字长为 8 位（包括一位符号位），对下列各机器数进行算术左移一位、两位，算术右移一位、两位，讨论结果是否正确。x原 =0.0011010；x 补 =0.1010100；x 反 =1.0101111；x原 =1.1101000；x 补 =1.1101000；x 反 =1.1101000；x原 =1.0011001；x 补 =1.0011001；x 反 =1.0011001。18试比较逻辑移位和算术移位。19设机器数字长为 8 位（含
48、 1 位符号位），用补码运算规则计算下列各题。（1）A= 649，B= 32，求 A+B（2）A= ，B= 187，求 A+B（3）A= 6，B= 329，求 A+B（4）A= -87，B=53，求 A+B（5）A=115，B=-24，求 A+B20用原码一位乘、两位乘和补码一位乘（Booth 算法）、两位乘计算 xy。（1）x=0.110111，y= -0.101110（2）x=-0.010111，y= -0.010101（3）x=19，y=35（4）x=0.11011，y= -0.1110121用原码加减交替法和补码加减交替法计算 xy。（1）x=0.100111，y=0.101011（2
49、）x=-0.10101，y=0.11011（3）x=0.10100，y= -0.10001（4）x= ，y= 32722设机器数字长为 16 位（含 1 位符号位），若一次移位需 1s，一次加法需 1s，试问原码一位乘、补码一位乘、原码加减交替除和补码加减交替除法各最多需多少时间？23对于尾数为 40 位的浮点数（不包括符号位在内），若采用不同的机器数表示，试问当尾数左规或右规时，最多移位次数各为多少？24按机器补码浮点运算步骤，计算x+y 补（1）x=2 -0110.101100， y=2-010(-0.011100)（2）x=2 -011(-0.100010)，y=2 -010(-0.011111)（3）x=2 101(-0.100101)，y=2 100(-0.001111)25假设阶码
