1、第 1 章 計算機(jī)系統(tǒng)概述作業(yè)1、計算機(jī)系統(tǒng)？說明計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。2、主機(jī)？CPU？器？簡述它們的功能。3、計算機(jī)的硬件指標(biāo)有哪些？4、解釋英文縮寫的含義：MIPS、CPI、FLOPS。5、機(jī)器字長、指令字長、字長？第 3 章 系統(tǒng)總線1、解釋下列概念（1）總線（2）系統(tǒng)總線（3）通信總線（4）總線主設(shè)備（5）總線從設(shè)備（6）總線仲裁2、總線通信控制？為什么需要總線通信控制？3、總線標(biāo)準(zhǔn)？為什么要制定總線標(biāo)準(zhǔn)？4、在高檔 PC 機(jī)中，流行使用三總線(系統(tǒng)總線、PCI 總線、ISA 總線)結(jié)構(gòu)。說明這三種總線的連接關(guān)系，并舉例說明每組總線上所連接的。5、某總線在一個總線周期中可并行傳送 8

2、 個字節(jié)數(shù)據(jù)。假設(shè)一個總線周期等于一個時鐘周期，總線的時鐘周期頻率為 66MHz，求總線的帶寬。第 4 章器1、試比較主存、輔存、緩存、控存、虛存。2、試比較 RAM 和 ROM。3、試比較靜態(tài) RAM 和動態(tài) RAM。4、：存取周期、存取時間、容量。5、密度？數(shù)據(jù)傳輸率？6、器的主要功能有哪些？如何衡量器的性能？為什么要把系統(tǒng)分成若干不同的層次？主要有哪些層次？每層由什么介質(zhì)實現(xiàn)？7、刷新？刷新有幾種方式？簡明之。8、簡述主存的讀/寫過程。9、提高器的速度可采取哪些措施？簡明之。10、設(shè)有 16 個固定磁頭的磁盤，每磁道容量為 62500B，磁盤驅(qū)動器轉(zhuǎn)速為2400rpm，試求最大數(shù)據(jù)傳輸率

3、。11、“程序的局部性”？系統(tǒng)中哪一級采用了程序的局部性原理？12、試比較 Cache 管理中各種地址映像的方法。13、在 Cache 管理中，當(dāng)新的主存塊需要調(diào)入 Cache 時，有幾種替換算法？各有何特點？哪種算法平均高？14、設(shè) CPU 共有 16 根地址線、8 根數(shù)據(jù)線，并用 MREQ 作為訪存控制信號(低電平有效)，用 WR 作為讀/寫控制信號(為讀，低電平為寫)?，F(xiàn)有下列：1K4 位 RAM、4K8 位 RAM、2K8 位ROM 以及 72138 譯和各種門電路。畫出 CPU 與的連接圖，要求：（1）主存地址分配：8000H-87FFH 為系統(tǒng)程序區(qū)；8800H-8BFFH 為用戶

4、程序區(qū)。（2）合理選用上述，說明各選幾片。（3）詳細(xì)畫出的片選邏輯。15、設(shè)某微機(jī)的尋址范圍為 64KB，接有 8 片 8KB 的，的片選信號為 CS(低電平有效)，要求：（1）選片譯碼邏輯電路(可選用 74138 譯)；（2）寫出每片 RAM 的十六進(jìn)制地址范圍；（3）如果運行時發(fā)現(xiàn)不論往哪片 RAM 存放 8KB 的數(shù)據(jù)，以 A000H 為起始地址的都有與之相同的數(shù)據(jù)，分析故障原因。16、設(shè)某計算機(jī)采用 2 路組相聯(lián)映像 Cache，已知主存容量為 4MB，Cache 容量為 4KB，字塊長度為 8 個字(32 位/字)。（1）畫出反映主存與 Cache 映像關(guān)系的主存地址各字段分配框圖，

5、并說明每個字段的名稱及位數(shù)；（2）設(shè) Cache 初態(tài)為空，若 CPU 依次從主存第 0，1，99 號單元讀出 100個字(主存一次讀出一個字)，并重復(fù)按此次序讀 10 次，問為多少？（3）如果 Cache 的存取時間是 50ns，主存的存取時間是 500ns，根據(jù)（2）求出中率，求平均存取時間；（4）計算 Cache主存系統(tǒng)的效率。17、一個磁盤器共有 6 個盤片，每面有 204 條磁道，每條磁道有 12 個扇區(qū)，每個扇區(qū)有 512B，磁盤機(jī)以 7200rpm 速度旋轉(zhuǎn)，平均定位(尋道)時間為 8ms.（1）計算該磁盤器的容量；（2）計算該磁盤器的平均尋址時間。18、一個 Cache主存系統(tǒng)

6、，采用 50MHz 的時鐘，器以每一個時鐘周期(簡稱周期)傳輸一個字的速率，連續(xù)傳輸 8 個字，以支持塊長為 8 個字的 Cache，每字 4 個字節(jié)。假設(shè)讀操作所花的時間是：1 個周期接收地址，3 個周期延遲、8個周期傳輸 8 個字；寫操作所花的時間是：1 個周期接收地址，2 個周期延遲、8個周期傳輸 8 個字，3 個周期恢復(fù)和寫入糾錯碼。求出對應(yīng)下述幾種情況的器最大帶寬。（1）全部為讀操作；（2）全部為寫操作；（3）65%的為讀操作，35%的為寫操作。19、主器容量為 4MB，虛存容量為 1GB(1109B)，虛擬地址和物理地址各為多少位?根據(jù)尋址方式計算出來的有效地址是虛擬地址還是物理地

7、址?如果頁面大小為 4kB，頁表長度是多少?20、某程序?qū)撁嬉蟮男蛄袨?P3P4P2P6P4P3P7P4P3P6P3P4P8P4P6。設(shè)主存容量為 4 個頁面，求 FIFO 和 LRU 替換算法時各自中率(假設(shè)開始時主存為空)。第 5 章 輸入輸出系統(tǒng)1、為什么設(shè)備要通過接口與 CPU 相連？接口有哪些功能？2、I/O 的編址方式有幾種？各有何特點？3、試從下面七個方面比較程序查詢、程序中斷和 DMA 三種 I/O 控制方式。（1）傳輸數(shù)據(jù)依賴還是硬件；（2）傳輸數(shù)據(jù)的基本；（3）并行性；（4）主動性；（5）傳輸速度；（6）經(jīng)濟(jì)性；（7）應(yīng)用對象。4、通道？通道的基本功能是什么？5、在什么

8、條件和什么時間，CPU 可以響應(yīng) I/O 的中斷請求？6、假設(shè)某設(shè)備向 CPU 傳送數(shù)據(jù)的最高頻率是 40KHz,而相應(yīng)的中斷處理程序其執(zhí)行時間為 40s，試問該外設(shè)是否可用程序中斷方式與主機(jī)交換信息，為什么？第 6 章 計算機(jī)的運算方法1、設(shè)浮點數(shù)字長為 16 位，其中階碼 4 位(含 1 位階符)，尾數(shù) 12 位(含 1 位數(shù)符)，將(51/128)10 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制規(guī)格化浮點數(shù)及機(jī)器數(shù)(其中階碼采用移碼，基數(shù)為2，尾數(shù)采用補碼)，并回答此浮點格式的規(guī)格化數(shù)表示范圍。2、設(shè)浮點數(shù)字長 16 位，其中階碼 8 位(含 1 位階符)，尾數(shù) 8 位(含 1 位數(shù)符)，階碼采用移碼表示，基數(shù)為 2

9、，尾數(shù)采用補碼表示，計算：（1）機(jī)器數(shù)為 81D0H 的十進(jìn)制數(shù)值；（2）此浮點格式的規(guī)格化表示范圍。3、給定下列十六進(jìn)制數(shù)，若將此數(shù)分別視為無符號數(shù)、原碼、補碼和移碼表示，寫出其對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值(有符號數(shù)的符號位占一位)。00H,05H,7FH,80H,85H,FEH,FFH。4、簡述算術(shù)移位和邏輯移位的區(qū)別，舉例說明。5、在浮點機(jī)中如何判溢出？6、已知十進(jìn)制數(shù) x=-41, y=+101，設(shè)機(jī)器數(shù)字長 8 位(含 1 位符號位)，計算x+y補和x-y補，并給出相應(yīng)的 Z(零標(biāo)志)、V(溢出標(biāo)志)、C(進(jìn)位標(biāo)志)。7、已知二進(jìn)制數(shù) x=1010,y=-0110，用原碼一位乘法計算xy原，并還

10、原成真值。8、設(shè)浮點數(shù) x=20100.110101, y=2100(-0.101010)，若階碼取 3 位，尾數(shù)取 6位(均不包括符號位)，按補碼運算步驟計算 x+y。9、畫出并行補碼定點加減運算器框圖(設(shè)機(jī)器數(shù)采用 2 位符號位)，并描述其信息加工過程。10、影響加減運算速度的關(guān)鍵問題是什么？可采取哪些改進(jìn)措施？舉例說明。第 7 章 指令系統(tǒng)1、指令字中有哪些字段？各有何作用？如何確定這些字段的位數(shù)？2、在寄存器寄存器型、寄存器器型和器器型三類指令中，哪類指令的執(zhí)行時間最長？哪類指令的執(zhí)行時間最短？為什么？3、設(shè)某機(jī)器共能完成 78 種操作，若指令字長為 16 位，試問單地址格式的指令其地

11、址碼可取幾位？若想使指令的尋址范圍擴(kuò)大到 216，可采取什么辦法？舉出三種不同的例子加以說明。4、若機(jī)器采用三地址格式訪存指令，試問完成一條加法指令共需要幾次存儲器？若該機(jī)共能完成 54 種操作，操作數(shù)可在 1K 地址范圍內(nèi)尋找，試畫出該機(jī)器的指令格式。5、某機(jī)主存容量為 64K16 位，并且指令字長、機(jī)器字長和字長相等，采用單字長一地址指令，共有 60 條。試設(shè)計四種尋址方式的指令格式，并說明每一種尋址方式的尋址范圍及有效地址計算方法。6、RISC 指令系統(tǒng)具有哪些主要特點？7、某指令系統(tǒng)指令字長 16 位，如果操作碼固定為 4 位，則三地址格式的指令共有幾條？如果采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)，對于三

12、地址、二地址、一地址和零地址這四種格式的指令，每種指令最多可以安排幾條？寫出它們的格式。8、假設(shè)某 RISC 機(jī)有加法和減法指令，其功能如下：ADDRi,Rj,Rk完成(Ri)+(Rj)(Rk)操作SUBRi,Rj,Rk完成(Ri)-(Rj)(Rk)操作若設(shè)R0 寄存器恒為 0，如何利用上述指令完成寄存器之間的傳送，寄存器清“0”和寄存器內(nèi)容取負(fù)。第 8 章 CPU 的結(jié)構(gòu)和功能1、CPU 有哪些功能？畫出其組成框圖，并說明圖中每個的作用。2、指令周期，指令周期是否有一個固定值？為什么？3、畫出指令周期的流程圖，分別說明圖中每個子周期的作用。4、根據(jù) CPU 訪存的性質(zhì)不同，可將 CPU 的工

13、作周期分為哪幾類？5、器中有若干數(shù)據(jù)類型：指令代碼、運算數(shù)據(jù)、堆棧數(shù)據(jù)、字符代碼和 BCD碼，計算機(jī)如何區(qū)別這些代碼？6、指令流水？畫出指令二級流水和四級流水的示意圖，它們中的哪個更能提高處理器速度？為什么？7、當(dāng)遇到什么情況時，流水將受阻？舉例說明。8、寫一組指令序列，說明因數(shù)據(jù)相關(guān)會影響該程序的執(zhí)行結(jié)果。9、假設(shè)指令流水線分成 8 個過程段，若每個過程段所需的時間為 T，試問完成100 條指令需多少時間？10、今有四級流水線，分別完成取指(IF)、譯碼并取數(shù)(ID)、執(zhí)行(EX)、寫結(jié)果(WR)四個步驟，假設(shè)完成各步操作的時間依次為 100ns、100ns、70ns、50ns。（1）流水線

14、的時鐘周期應(yīng)取何值？（2）若相鄰的指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)，那么第二條指令安排推遲多少時間才能不發(fā)生錯誤？（3）若相鄰兩條指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)，而不推遲第二條指令的執(zhí)行，可采取什么措施？第 9 章 控制單元的功能1、何謂同步控制？何謂異步控制？各適用于何種控制場合？舉例說明。2、計算機(jī)操作的最小時間是什么？3、計算機(jī)的主頻？主頻和機(jī)器周期關(guān)系？4、設(shè)計器A 的主頻為 8MHz，機(jī)器周期含 4 個時鐘周期，且該機(jī)的平均指令執(zhí)行速度是 0.4MIPS，試求該機(jī)的平均指令周期和機(jī)器周期。每個指令周期包含幾個機(jī)器周期？如果機(jī)器 B 的主頻為 12MHz，且機(jī)器周期也含 4 個時鐘周期，試問 B機(jī)的平均指令執(zhí)行速度

15、為多少 MIPS？5、在取指令操作之后，程序計數(shù)器 PC 中存放的是哪條指令的地址？6、控制發(fā)出什么信號？這些信號經(jīng)由什么線路、流向哪里？7、控制發(fā)出的信號叫什么命令？執(zhí)行執(zhí)行此命令的操作叫什么操作？8、設(shè) CPU結(jié)構(gòu)如教科書P381 圖 9.4 所示，此外還設(shè)有B、C、D、E、H 和L 6個寄存器，它們各自的輸入和輸出端都與總線相通，并分別受控制信號控制(如 Bi 為寄存器 B 的輸入控制信號，Bo 為寄存器 B 的輸出控制信號)。要求從取指令開始，寫出完成下列指令所需的全部微操作和控制信號。（1）ADD B, C(B)+(C)B)（2）SUB A, H(AC)-(H)AC)9、設(shè)單總線計算

16、機(jī)結(jié)構(gòu)如教科書 P384 圖 9.5 所示，其中 M 為主存，XR 為變址寄存器，EAR 為有效地址寄存器，LATCH 為鎖存器。假設(shè)指令地址已存于 PC 中，畫出“LDA *D”和“SUB X,D”指令周期信息流程圖，并列出相應(yīng)的控制信號序列。說明：（1）“LDA *D”指令字中*表示相對尋址，D 為相對位移量；（2）“SUB X,D”指令字中 X 為變址寄存器 XR，D 為形式地址；（3）寄存器的輸入和輸出均受控制信號控制，例如，PCi 表示PC 的輸入端控制信號；MDRo 表示 MDR 的輸出控制信號；（4）凡是需要經(jīng)過總線實現(xiàn)寄存器之間的傳送，需在流程圖中注明，如：PCBUSMAR，相

17、應(yīng)的控制信號為 PCo 和 MARi。第 10 章 控制單元設(shè)計1、通?？刂茊卧脑O(shè)計可分為哪兩類？各類的是什么？2、在微程序控制器中，機(jī)器指令與微指令具樣的關(guān)系？3、水平微指令？垂直微指令？各有何特點？4、在控制器的控制信號中，何謂相容的控制信號？何謂相斥的控制信號？5、微指令字中操作控制字段有哪些控制方法？各有何特點？6、說明下一微指令地址(簡稱下地址)有幾種形成方式，并說明每種方式如何形成下一微指令地址。7、下表給出 8 條微指令I(lǐng)1I8 及所包含的微命令控制信號，設(shè)計微指令操作控制字段格式，要求所使用的控制位最少，而且保持微指令本身內(nèi)在的并行性。微指令所含的微命令I(lǐng)1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8a b c d e a d f eb h cc e g i a h j c d h a b h8、設(shè)某一運算器通路如教科書P423 圖所示，假設(shè)操作數(shù) a 和 b(均為補碼)已分