1、第1章 计算机系统概论2015年3月25日星期三24. 冯诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？null冯诺依曼计算机的主要设计思想null存储程序并按地址顺序执行null冯诺依曼计算机主要包括null存储器、运算器、控制器、输入和输出五部分组成2015年3月25日星期三35. 什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？null存储容量null存储器所能保存二进制数据的总数;null常用单位为KB、MB等。null单元地址null用于识别存储器中每个存储单元的编号，即单元地址。null数据字null表示计算机所要处理数据的计算机字，称为数据字。null指
2、令字null表示一条指令的计算机字，称为指令字。2015年3月25日星期三46. 什么是指令？什么是程序？null指令null由操作码和操作数两部分构成null能够表示计算机中的一个基本操作的代码或二进制串。null程序null用于求解某一问题的一串指令序列，称为该问题的计算程序，简称为程序。2015年3月25日星期三57. 指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？null计算机对指令和数据的区分是依靠指令的执行阶段来决定的；null在取指阶段，从存储器中读取的均是CPU要执行的指令；null在执行阶段，从存储器中读取的一定是指令执行所需要的操作数；2015年3月25日星期
3、三68. 什么是内存？什么是外存？什么是CPU？什么是适配器？简述其功能。null内存：null用于存放系统当前运行所需要的程序和数据的半导体存储器，称为内存储器，简称内存；null外存null用于存放程序和数据，但不能被CPU直接访问的大容量存储器，称为外存储器，简称为外存；null外存一般包括磁盘存储器和光盘存储器。nullCPUnull运算器和控制器合称为中央处理器，简称CPU。null适配器null主机和不同速度的外设之间的一种部件，用于主机和外设之间的信息转换。第2章 运算方法和运算器2015年3月25日星期三81. 用8位编码表示下列各整数的原码、反码、补码。-1-127127-3
4、51111 11111111 11101000 0001-000 00011000 00011000 00001111 1111-111 11110111 11110111 11110111 1111+111 11111101 11011101 11001010 0011- 010 0011补码反码原码真值2015年3月25日星期三9null若a70，则X为正数，显然a0 a6取任何值均可。null若a71，则X为负数，X移0. a6a5a0 0.5D = 0.100000B，则0.5D 移0.100000 若要X0.5，即等价于X移 0.5D 移即0. a6a5 a00.100000，因此必
5、须是a5 a0不全为0。null 结论：null如果a70， a6 a0取任何值均可；null如果a71 ，必须满足a6=1 且a5 a0不全为0。 2. 设X补a7.a6 a5 a0 ，其中ai 取0或1，若要X-0.5，求a0 a1 a2 a7 的取值。2015年3月25日星期三103. 有一个字长为32位的浮点数，符号位1位；阶码8位，用移码表示；尾数23位，用补码表示；基数为2。请写出：(1)最大数的二进制表示，(2)最小数的二进制表示，(3)规格化数所能表示的数的范围。null设移码采用移128码，且机器数格式如右：最大值（最大正数）null0 1111 1111 111 1111
6、1111 1111 1111 1111null即 x = (1-2-23) * 2127null二进制表示： x = (1-0.0000 0000 0000 0000 0000 001) * 2111 1111最小值（最小负数）1 1111 1111 000 0000 0000 0000 0000 0000 null即 x = 1 * 2127null二进制表示： x = -1* 2111 1111尾数M(23位)阶码E(8位)符号位S(1位)2015年3月25日星期三113. 有一个字长为32位的浮点数，符号位1位；阶码8位，用移码表示；尾数23位，用补码表示；基数为2。请写出：(1)最大数
7、的二进制表示，(2)最小数的二进制表示，(3)规格化数所能表示的数的范围。null设移码采用移128码，且机器数格式如右：规格化数表示范围null最大正数： 0 1111 1111 111 1111 1111 1111 1111 1111即 x = (1-2-23) * 2127null最小正数： 0 0000 0000 100 0000 0000 0000 0000 0000即 x = 2-1 * 2-128null最大负数： 1 0000 0000 011 1111 1111 1111 1111 1111即 x = -(2-1+2-23) * 2-128null最小负数： 1 1111 1
8、111 000 0000 0000 0000 0000 0000即 x = 1 * 2127null规格化的正数范围2-129 (1-2-23) * 2127负数范围2127 (2-1+2-23) * 2-128尾数M(23位)阶码E(8位)符号位S(1位)2015年3月25日星期三124、将下列十进制数表示成IEEE754标准的32位浮点规格化数。null 27/64null27/64 = 0.011011B = 1.1011 * 2-2nulle=2，则Ee127125null 规格化数null27/64 null27/64 =0.011011B =1.1011 * 2-2null 规格化
9、数符号位 阶码(8) 尾数(23)0 0111 1101 1011 0000 0000 0000 0000 000符号位 阶码(8) 尾数(23)1 0111 1101 1011 0000 0000 0000 0000 0002015年3月25日星期三13 y补00.000115、已知x和y，用变形补码计算xy，同时指出结果是否溢出。x=0.11011 y=0.00011 nullx补00.11011 ，y补00.00011 nullx+y补00.11110，未溢出 x+y = +0.11110 x补00.1101100.111102015年3月25日星期三14x=0.11011 y=0.10
10、101 nullx补00.11011 ，y补11.01011nullx+y补 00.00110 ，未溢出 x+y = +0.00110 y补11.010115、已知x和y，用变形补码计算xy，同时指出结果是否溢出。x补00.1101100.001102015年3月25日星期三15x=0.10110 y=0.00001 nullx补11.01010 ，y补11.11111nullx+y补 11.01001 ，未溢出 x+y = - 0.10111 y补11.111115、已知x和y，用变形补码计算xy，同时指出结果是否溢出。x补11.0101011.010012015年3月25日星期三166、已
11、知x和y，用变形补码计算xy，同时指出结果是否溢出。x=0.11011 y=0.11111 nullx补00.11011，y补 00.11111nullx-y溢出（上溢）x补00.11011 y补00.1111101.110102015年3月25日星期三176、已知x和y，用变形补码计算xy，同时指出结果是否溢出。x=0.10111 y=0.11011 nullx补00.10111，y补 11.00101nullx-y补 11.11100 ，未溢出x-y = - 0.00100x补00.10111 y补11.0010111.111002015年3月25日星期三186、已知x和y，用变形补码计算
12、xy，同时指出结果是否溢出。x=0.11011 y=0.10011 nullx补00.11011，y补 00.10011nullx-y补溢出（上溢）x补00.11011 y补00.1001101.011102015年3月25日星期三197、用原码阵列乘法器计算xy。x11011 y11111null 机器内部补码数据： x补0 11011 y补1 00001null 符号位单独运算： 011null 算前求补器输出： |x|=11011 |y|=11111null 乘法阵列：|x| |y| 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1null 算后求补器输出：xy补 1 0010111011 xy
13、= - 11010001011 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 11 1 0 1 12015年3月25日星期三207、用原码阵列乘法器计算xy。x11111 y11011null 机器内部补码数据：x补 1 00001 y补 1 00101null 符号位单独考虑：110 null 算前求补器输出：|x|= 11111 |y|= 11011null 乘法阵列：|x| |y| 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1null 算后求补输出：xy补 0 1101000101 xy = 0 1
14、1010001011 1 1 1 11 1 1 1 10 0 0 0 01 1 1 1 11 1 1 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 11 1 1 1 12015年3月25日星期三219-1、x=2-0110.100101，y=2-010(-0.011110)，求x+ynull设尾数阶码均使用双符号位的补码表示x浮 11 101，00.100101 y浮 11 110，11.1000101)求阶差并对阶EExEyEx补Ey补11 101 00 01011 111 修改后的x表示为：x浮 11 110，0.010010(1)2)尾数求和MS= Mx+My =11 .
15、 1101 00 (1)3)规格化处理执行2次左规处理， MS= 11 . 0 1 0 0 1 0 (0)， ES= 11 1004)舍入处理 5)判溢出故得最终结果为 xy2100（0.101110）00. 0 1 0 0 1 0 11. 1 0 0 0 1 011 . 1 1 0 1 0 0 采用0舍1入法处理，则舍去0阶码符号位为11，不溢出2015年3月25日星期三229-1、x=2-0110.100101，y=2-010(-0.011110)，求x-ynull设尾数阶码均使用双符号位的补码表示x浮 11 101，00.100101 y浮 11 110，11.1000101)求阶差并对
16、阶EExEyEx补Ey补11 101 00 01011 111 修改后的x表示为：x浮 11 110，0.010010 (1)2)尾数求差MS= Mx My =00. 110000 (1)3)规格化处理4)舍入处理 5)判溢出故得最终结果为 xy20100. 11000100. 0 1 0 0 1 0 00. 0 1 1 1 1 000. 1 1 0 0 0 0采用0舍1入法处理，则进位，MS= 00.110001阶码符号位为11，不溢出My补Mx补不需规格化2015年3月25日星期三239-2、x=2-101(-0.010110)、y=2-1000.010110 ，求x+ynull设尾数阶码
17、均使用双符号位的补码表示x浮11 011,11.101010 y浮11 100 ,00.0101101)求阶差并对阶EExEyEx补Ey补11 011 00 10011 111即E为1，x的阶码小，应使Mx右移1位，Ex加1，x浮 11 100，1.110101 （0）2)尾数求和MS= Mx+My =00. 0 0 1 0 1 1 （0）3)规格化处理执行2次左规处理， MS= 00 . 1 0 1 0 0 0 (0)，ES= 11 0104)舍入处理 5)判溢出故得最终结果为 xy2110（0.101100）11. 1 1 0 1 0 1 （0） 00. 0 1 0 1 1 000. 0
18、0 1 0 1 1 （0）采用0舍1入法处理，则舍去0阶码符号位为11，不溢出2015年3月25日星期三249-2、 x=2-101(-0.010110) y=2-1000.010110 ，求x-ynull设尾数阶码均使用双符号位的补码表示x浮11 011,11.101010 y浮11 100 ,00.0101101)求阶差并对阶EExEyEx补Ey补11 011 00 10011 111即E为1，x的阶码小，应使Mx右移1位，Ex加1，x浮 11 100，1.110101 （0）2)尾数求差MS= Mx-My =11. 0 1 1 1 1 1 （0）3)规格化处理4)舍入处理 5)判溢出故得
19、最终结果为 xy 2100（0.100001）11 . 1 1 0 1 0 1 11. 1 0 1 0 1 011. 0 1 1 1 1 1 My补Mx补采用0舍1入法处理，则舍去0阶码符号位为11，不溢出不需规格化第3章 内部存储器2015年3月25日星期三261、设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：该存储器能存储多少字节的信息？null存储容量 = 存储单元个数每单元字节数= 22032 bit如果存储器有512K8位SRAM芯片组成，需要多少片?null需要做存储芯片的字位扩展；位扩展：4片512K8位芯片构成512K32位的存储组；字扩展：2组512K32位存储组构成1M3
20、2位的存储器；null因此，共需要24=8片给定的SRAM芯片需要多少位地址做芯片选择？null字扩展的是2个存储组，因此，需1位地址做片选。4M字节832*220null8片4*28*512K32*1024Knullnull2015年3月25日星期三27null由16K8位的芯片字位扩展构成64K32位的存储器；null位扩展：由4片16K8位的芯片构成16K32位的存储组；null字扩展：由4组16K32位存储组构成16K32位的存储器；null因此，4个存储组的片选信号应由最高两位地址A14和A15产生；null该存储器的组成逻辑框图如下：3、用16K8位的DRAM芯片构成64K32位存
21、储器，问：（1）画出该存储器的组成逻辑框图。2:4译码器A14A15CS3CS2CS0CS1A13A0D0D7/WE2015年3月25日星期三28位扩展16K8RAMA13A0D7D0/WE/CS16K8RAMA13A0D7D0 /WE/CSA13A0D7D0D15D816K8RAMA13A0D7 D0/CS/WE16K8RAMA13A0D7 D0/CS/WED23D16D31D23/CS/WE2015年3月25日星期三29字扩展16K32存储组A13A0D31D0 /WE/CS16K32存储组A13A0D31D0 /WE/CS16K32存储组A13A0D31D0 /WE/CS16K32存储组
22、A13A0D31 D0/CS/WE/WEA13A0D31D074LS139/G1BA/Y0/Y1/Y2/Y3/MREQA14A152015年3月25日星期三303、用16K8的DRAM芯片构成64K32位存储器，要求：(2)设储器读/写周期为0.5s，CPU在1s内至少要访问一次。试问采用哪种方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少？ null假定16K8位的DRAM芯片的存储矩阵是128行(1288)列；null若集中刷新，则有128行0.5us=64us的死时间，不合适；null若分散刷新，则每访存一次需要1us，也不合适；null所以，应采用异步式刷新方式。null假定DRAM芯片的刷新周期为2msnull两行的刷新间隔为：2ms/128 = 0.015625ms=15.625usnull若取15.5us作为实际的刷新间隔null刷新存储体一遍实际所用时间为：15.5us1281984us = 1.984ms
