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計算機習題問答(一)

2010年04月15日 14:50 m.1cnz.cn 作者：佚名 用戶評論（0）
關鍵字：計算機(87802)

計算機習題問答(一)

1．在計算機中，為什么要采用多級結構的存儲器系統？它的應用是建立在程序的什么特性之上的？
答案
為了緩解主存儲器讀寫速度慢，不能滿足CPU運行速度需要的矛盾，另一方面又
要解決主存儲器容量小，存不下更多的程序和數據的難題，當前計算機系統中，
廣泛采用了多級結構的存儲器系統。它的應用是建立在程序運行的局部性原理之
上的。

?　　?
2．多級結構的存儲器是由哪三級存儲器組成的？每一級存儲器使用什么類型的存儲器介質？這些介質的主要特性是什么？在多級結構的存儲器系統中，何謂信息的一致性原則和包含性原則？

答案
多級結構的存儲器是由高速緩沖存儲器、主存儲器和虛擬存儲器三級結構組成的。
每一級存儲器使用的存儲器介質及特性如下：
? 存儲器?????????????? 介質?????????????????? 特性
高速緩沖存儲器??? 靜態存儲器（SRAM）?????? 速度特快、成本高
?????????????????????????????????????? 不需要刷新、容量較小
主存儲器????????? 動態存儲器（DRAM）????? 速度較慢、成本較低
?????????????????????????????????????? 需要刷新、容量較大
虛擬存儲器???????? 磁盤????????????????? 速度慢、成本低、容量極大
信息的一致性原則是：同一個信息會同時存放在幾個級別的存儲器中，此時，這一信息
在幾個級別的存儲器中必須保持一致。
信息的包含性原則是：處在內層（更靠近CPU）存儲器中的信息一定被包含在各外層的存儲器中。


?　　?
3. 比較DRAM和SRAM芯片的主要特性。

答案?????
靜態和動態存儲器芯片特性比較
? 特性????? SRAM???? DRAM
存儲信息???? 觸發器????? 電容?
破壞性讀出??? 非???????? 是
需要刷新????? 不要?????? 需要?
送行列地址??? 同時送???? 分兩次送
運行速度????? 快????????? 慢
集成度??????? 低????????? 高
發熱量??????? 大????????? 小
存儲成本????? 高????????? 低


?　　?
4. 為什么當前的計算機系統中，多選用DRAM芯片組成主存儲器？

答案
因為DRAM芯片生產成本低、集成度高，可組成較大容量的存儲器。

?　　?
5. 多體結構的主存儲器的作用是什么？什么是多體交叉編址技術（低地址交叉）？作用是什么？

答案：
使用多體結構的主存儲器，是為了使用可以獨立讀寫的多個存儲器，以提高對它們
并行讀寫，快速得到多個數據的能力，緩解單個主存儲器讀寫速度慢的矛盾。
在多體結構的主存儲器中，通常多選用把相鄰的存儲字放在不同的存儲體中，這被
稱為多體交叉編址技術（或稱為低地址交叉）。它更符合程序運行的局部性原理，
有利于同時（或時間上有覆蓋）地讀寫地址相鄰的幾個存儲字。


?　　?
6. 高速緩沖存儲器在計算機系統中的主要作用是什么？用什么類型的存儲器芯片實現，為什么？高速緩存與主存在讀寫原理方面有何區別？

答案
高速緩沖存儲器（CACHE）的使用是為了緩解主存儲器讀寫速度慢，不能滿足CPU
運行速度需要的矛盾。高速緩沖存儲器是用靜態存儲器（SRAM）的存儲器芯片實現
的。因為靜態存儲器（SRAM）的存儲器芯片不需要刷新，速度快。
主存儲器讀寫原理是：必須在指令中給出主存的存儲單元地址，通過譯碼電路選中
主存的一個單元，再執行讀寫操作。
高速緩沖存儲器（CACHE）的容量很小，無法用主存地址去選擇CACHE的一個單元，
所以使CACHE的每個存儲單元有三部分組成，如圖所示：
???? 有效位?? 標志字段??????? 數據字段
1或0?主存地址信息?主存單元復制過來的數據
數據字段：當CPU第一次讀出主存某一單元內容時，順便寫進CACHE的某一個單元
有效位：“1”表示數據字段內容有效；“0” 表示數據字段內容無效
標志字段：保存相應主存儲單元的地址信息。當程序中的一條指令要用一個內存地
址讀主存的某一個單元時，就用這一地址來與CACHE中的各個標志字段的內容相比
較，若有相同者，則該CACHE單元的數據字段內容就是欲要的數據 。


?　　?
7. 高速緩沖存儲器有哪三種主要的映像方式？從地址映射和地址變換比較它們各自的組成特點。

答案
高速緩沖存儲器有三種主要的映像方式：全相聯映像方式、直接映像方式和多路組
相聯映像方式。從地址映射和地址變換比較它們各自的組成特點如下：
全相聯映像方式：就是主存的一個字（或字塊）可以映像到整個CACHE的任何一個
字（或字塊）中。標志字段存放了主存地址的一部分，實現CACHE標志字段的比較
操作要訪問到每一個CACHE單元，所以電路過多過復雜，實現成本太高。
直接映像方式：就是主存的一個字（或字塊）只能映像到整個CACHE的一個準確確
定的字（或字塊）中。二者的對應關系是完全確定的，沒有任何選擇余地。在CACHE
標志字段僅寫入主存地址的區段號。比較時僅用主存地址的區段號與CACHE標志字段
比較即可。
多路組相聯映像方式：是全相聯與直接映像方式的折衷方案。把CACHE分為若干組，
每組包含幾個區段，主存也分為組間采用全相聯映像方式，而組內采用直接映像方式。


?　　?
8. 簡單說明寫一次型光盤的組成和實現數據讀寫的原理及過程。

答案
寫一次型光盤盤片由基板、鋁質反射層和薄金屬膜三層結構組成。寫入時，寫光
束聚焦成很細的光束打到指定的位置，那里的金屬膜融出一個小于1μ的小坑，表
示已完成一個1信號的寫入操作。讀出時，讀光束照到指定的光盤位置（能量很弱）
，會把所照之處有無小坑通過反射光的強弱表現出來，從而確定讀出來的是“1”信
號還是“0”信號。

?　　?
9．陣列磁盤應用什么類型的接口卡？該卡上大體有些什么組成部件？陣列盤中的RAID0，RAID1，RAID4，RAID5指的是什么類型的容錯處理？

答案
陣列磁盤應用RAID卡 即陣列控制接口卡。該卡上大體有一個單片計算機、有DRAM
存儲器（陣列加速器）。
RAID0指的是沒有采取任何容錯措施；RAID1指的是采取磁盤鏡像容錯措施；
RAID4指的是數據保護容錯措施；RAID5指的是分布式數據保護容錯措施。

?

1、把下面給出的幾個十進制的數化成二進制的數(無法精確表示時,小數點后取3位)、八進制的數、十六進制 的數: ?7+3/4, -23/64, 27.5, -125.9375, 5.43

2+(11)2/(100)2=(111.11)2=(7.6)8=(7.C)16
提示:　3/4不必轉化成小數再用乘2取整法轉換為二進制小數,直接將11的小數點左移兩位即得0.11;?
(2)2-23/64=(-10111)2/26=(-0.010111)2=(-0.27)8=(-0.5C)16;
(3)327.5=(11011.1)2=(33.4)8=(1B.8)16;
(4)4-125.9375=(-1111101.1111)2=(-175.74)8＝(-7B.F)16;
(5)5.43=(101.011)2=(5.3)8=(5.6)16;

2, -(101101111.101)2, (23.47)8, -(1A3C.D)16?

=10.3125;
(2)-(101101111.101)2=-367.625;
(3)(23.47)8=2×8+3+4×8-1+7×8-2=19+0.5+0.1094=19.6094;
(4)-(1A3C)16=-(1×163+10×162+3×16+12+13×16-1)=-6716.8125;

1110*0101, 10111101/1101

(3)1110*0101=1000110
(4)10111101/1101=1110.100

5.寫出下面2組數的原、反、補碼表示，并用補碼計算每組數的和、差。雙符號位的作用是什么？它只出現在什么電路之處？

原=[x]補=[x]反=00 1101=00 1101=00 1101
[y]原=11 0111 [y]反=11 1000
[y]補=11 1001 [-y]補=00 0111?
[x]補+[y]補=00 1101+11 1001=00 0110
故x+y=0.0110
[x-y]補=[x]補+[-y]補=00 1101+00 0111=01 0100 結果錯誤，正溢出
(2) x=10111101 y=-00101011 設符號位為雙符號位
則 [x]原=[x]補=[x]反=00 10111101
[y]原=11 00101011 [y]反=11 11010100
[y]補=11 11010101 [-y]補=00 00101011?
[x]補+[y]補=00 10111101+11 11010101=00 10010010
故x+y= 10010010
[x-y]補=[x]補+[-y]補=00 10111101+00 00101011 =00 11101000
故x-y= 11101000
雙符號位用于簡化補碼加減運算時的判別溢出，它只出現在ALU的符號運算之處。

6. 寫出[X]移=10111101和[Y]移=00101011所代表的實際值。說明移碼的使用場合；計算二移碼數的和、差。

+x \ x=(0111101) 2=(61)10
[y]移=00101011=27+y \ [y]補=10101011
\y=(-1010101) 2=(-85)10
移碼只用于浮點數中的階碼表示。
[x]移+[y]移=10111101+00101011=11101000?
對運算結果要加27進行修正得01101000，即十進制-24
[x]移+[-y]移=10111101+11010101=10010010
對運算結果要加27進行修正得00010010 發生了溢出

8．依照計算機的計算過程，用原碼計算在11題的第（1）小題給出的2個小數Y/X的商和正確的余數。

??

9．假定X=0 .0110011*211，Y=0.1101101*2-10（此處的數均為二進制），
浮點數階碼用4位移碼、尾數用8位原碼表示（含1位符號位），寫出該浮點數能表示的絕對值最大、最小的（正數和負數）數值；

（1） 寫出X，Y的正確的浮點數表示（注意，此處預設了個小陷阱）；

7
??????? 最小的正數 0.1000000*2-7
??????? 絕對值最大的負數 -0.1111111*27?
??????? 絕對值最小的負數 -0.1000000*2-7

??? [X]浮： 0?????? 1010??? 1100110 （經過規格化處理）?
??????????? 符號位? 階碼????? 尾數
??? [Y]浮： 0?????? 0110??? 1101101
??????????? 符號位? 階碼????? 尾數

?　　? 

（2） 計算X+Y；
??????? [Y]浮變為 0 1 010 0000110 暫時保存
第三步：尾數相加，采用雙符號位的補碼運算?
???????? 00 1100110?
??????? +00 0000110?
????? ______________
???????? 00 1101100
第四步規格化：滿足規格化要求
第五步：舍入處理，采用0舍1入法處理
故最終運算結果的浮點數格式為： 0 1 010 1101101，
即X+Y=+0. 1101101*210?

?　　? 

（3） 計算X*Y
，Y=0.1101101*2-10
??? [X]浮： 0 1 010 1100110
??? [Y]浮： 0 0 110 1101101
???????? 符號位 階碼 尾數
第一步：階碼相加?
[Ex+Ey]移=[Ex]移+[Ey]補=1 010+1 110=1 000 為移碼表示的0
第二步：原碼尾數相乘的結果為：0 10101101101110
第三步：規格化處理：已滿足規格化要求，不需左規，尾數不變，階碼不變。
第四步：舍入處理：按舍入規則，加1進行修正
所以 X*Y= 0.1010111*2+000

?　　?

非常好我支持^.^

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