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计算机组成原理 之 计算题、分析题 题解详细总结(已完结)

时间:2022-10-31 18:30:00 528二极管

  • 第1章 计算机系统概述
    • 0、1编码
  • 第2章 存储系统
    • 主存储器
    • 存储体的基本扩展模式
    • 磁盘存储器
  • 第3章 总线与主板
  • 第4章 I/O接口与数据交换控制
  • 第6章 控制器逻辑
    • Intel 8086 指令简介
    • 寻址方式

第1章 计算机系统概述

0、1编码

更1、把BCD码化成对应的十进制数:8421BCD= ( )10

答案: 51

8421 BCD码是最基本、最常用的BCD代码,类似于四位自然二进制码,权值为8、4、2、1,故称有权BCD代码。与四位自然二进制码不同,它只选择了四位二进制码中的前10组代码,即0000~1001分别代表其对应的十进制数,不使用剩余的六组代码。例如,十进制数8BCD码是1000。

1、分别求出 1111B和-1001B机器数的真值及原码、反码、补码形式。

答案:
1111B的真值:15
原码01111 反码01111 补码01111
-1001B 的真值:-9
原码11001 反码10110 补码10111

另一种写法:
解: 1111B 真值:15D [x]原=01111B [x]反=01111B [x]补=01111B
-1001B 真值:-9D [x]原=11001B [x]反=10110B [x]补=10111B

这里戳知识点:详细总结位运算相关知识点

2. 把29.375转化为二进制数,分别采用8进制、16进制和2转十进制(BCD)码形式表示。

答案:
二进制:11101.011
8进制:35.3
16进制:1d.6
BCD:0010 1001.0011 0111 0101 BCD
另一种写法:
解: 29.375D=11101.011B=(35.3)8 =1d.6H=(0011 1001.0011 0111 0101)8421BCD=0011 1001.0011 0111 0101BCD

3. 将十进制数16.59375转换成IEEE32位浮点数的二进制存储格式为754标准。
在这里插入图片描述

整数转二进制
16 = 24 = 10000
小数部分转二进制:连续乘2取整
小数十转二进制会有无穷无尽的转换。此时,可以按照一定的舍入规则获得所需的位数。
0.59375 x2 = 1.1875……1
0.1875 x2 = 0.375……0
0.375 x2 = 0.75……0
0.75 x2 = 1.5……1
0.5 x2 = 1.0…… 1
因此,小部分转化为二进制 0.10011


16.59375 = 10000.10011
将小数点向前移动,直到小数点保留一个。
1.000010011 * 24
符号位:S = 0
阶码:E = 4 127 = 131 = 10000011
位数:M = 000010011
所以转换成IEEE754标准的32位浮点数为:
0 10000011 00001001100000000000000

4.按以下数字IEEE754标准32位浮点的二进制存储格式为:
(1)0 11 111 110 111 000 000 000 000 000 000 00;
(2)1 00 000 001 100 000 000 000 000 000 000 00;
对应的十进制数是什么?

答案:
(1) (1 2-1 2-2 2-3)x 2127 = 2127 2126 2125 2124
(2)-(2-126 2-127

(1)
第一个符号位0,正
11111110 = 254
254 - 127 = 127
默认情况下,整数部分为1,其余23位为11 000 000 000 000 000 000 00
(1 2-1 2-2 2-3)x 2127
(2)
第一个符号位1,负
00 000 001 = 1
1- 127 = -126
默认情况下,整数部分为1,其余23位为11 000 000 000 000 000 000 00
-(1 2-1 )x 2-126

将二进制数01100100转换为十进制数为(),转换为八进制数为(),转换为十六进制数为()

答案:100 144 64

十进制数除8
或者每三位二进制一个数。

更10、若9BH是移码,对应的十进制数是( )
A、-27
B、-101
C、27
D、101

答案:C

进制先转二进制
移码:原码的符号位取反
同时也是补码的最高位加1

第2章 存储系统

主存储器

补5.如图所示,掩膜型ROM交叉点对应一条线MOS管。行选线与MOS管栅极连接,线与MOS管源极连接。注意图中的白色方块MOS漏极与电源、行选线和MOS管栅极连接;图中黑色方块表示;MOS管道漏极端接电源,行选线和MOS管栅极不连接。MOS管导通,列线为高电平,表示存储1; MOS管道截止时,列线为低电平,表示存储0。当选0/1/2/14/15行时, 行线上有电压,相应的数据输出线(列线) 0、1. 2和6、 7的输出值分别是什么?

答案:

黑0白1

补8.如图所示,掩膜型ROM行、列交叉点对应二极管。当选字线W0/W1/W2/W3时, 字线上会有高压,相应的数据输出线(位线)D0-D3的输出值是什么?(高电平相当于存1,低电平相当于存0)。

答案:

有二极管的是1,没有0

存储体的基本扩展模式

5.计算机字长32位,存储容量256MB,若按单词编址,其搜索范围是( )。
A. 0—64MB B. 0—32MB C. 0—32M D. 0—64M

答案:D

1字 = 32bit
256MB = 256M x 1Byte = 256M x 8bit
(256M x 8bit)/ 32bit = 64M

5、某单片机字长32位,其存储容量为4MB。若按字节编址,它的寻址范围是( )。 按字编址,寻址范围是( )。
A. 1M    B. 4MB    C. 4M    D. 1MB

答案:C、A

字节编址:4M x 1Byte / 1Byte = 4M
字编址:4M x 1Byte / 1字 = 4M x 8bit / 32bit = 1M

7、某存储器存储容量为256k x 8位,则其具有几根地址线 和 几根数据线,则容量可表示为几B?

答案:18根地址线 8根数据线 容量:256kB

存储容量N= 2n x m(n位地址线,m是数据线)
256 k= 28x 210
n = 18,m = 8
所以, 18根地址线,8根数据线
容量:256k x 8bit = 256k x 1Byte = 256kB

更2、如图所示,该存储器是由8片存储芯片经过存储容量扩展而成,试分析扩展后的总容量是多少?都采用了什么扩展方式?

答案:1024×8
字扩展和位扩展;段扩展

总存储器容量 = 芯片数量 x 芯片的存储容量
计算机组成原理——存储器容量扩展(字扩展、位扩展、字位扩展)

补4、如图所示,试分析扩展后的总容量是多少?都采用了什么扩展方式?

答案:扩展后的总容量是16KB,采用了字扩展方式。

补6、如图所示,该存储器是由2片2114存储芯片经过存储容量扩展而成,试分析单片2114芯片的容量是多少?扩展后的总容量是多
少?采用的是什么扩展方式?


答案:
扩展前:1kx4
扩展后:1kx8
采用 位扩展

更7、用16K1b的芯片,字长为4b,构成64K4b的存储器,需要多少片芯片?需要多少根地址线?多少根数据线?

答案:需要芯片数=(64Kx4b)/(16Kx1b)=16片,64k=216,需要16根地址线,,4根数据线.

补1、某总线共有数据总线32根,地址总线20根,总线的工作频率为66MHz,则:
(1)寻址范围是多少?
(2)总线的数据传输速率是多少MB/s?

答案:(1)0~1M
(2)264 MB/s

(1) 默认情况下,地址线的位数对应的都是按字节寻址
字节寻址:20根地址线,寻址范围就是220Byte / 1Byte=1M
(1M = 210K=220B)
注意:如果题目中数据线就只有4根,,一次读写只能4个bit,根本不可能做到按字节寻址。
(2) 32根数据线 = 32bit = 4Byte
4 / (1/66) = 264 MB/s
总数据 / 时间(周期) = 数据速率

磁盘存储器

8、设有一个硬盘组,共有4个记录面,盘面有效记录区域直径30cm,内直径为10cm,记录密度250b/mm,磁道密度为8道/mm,没磁道分16个扇区,每扇区512B。硬盘的非格式化容量和格式化容量各是多少。

答案:
注意单位换算
每个面的道数= 磁道密度 x (有效记录区域直径 - 内直径)/ 2 = 8道/mm x 100mm
总道数 = 4 x 每个面的道数 = 32 x 100

每道的非格式化容量:250b/mm x 100mm x 3.14
硬盘的非格式化容量:总道数 x 每道的非格式化容量 = 30 MB
每道的格式话容量:512B x 16
硬盘的格式化容量:总道数 x 每道的格式话容量 = 25MB

存储容量分为格式化容量和非格式化容量。
非格式化容量就是整个磁盘存储器的容量
格式化容量是用户实际可以使用的存储容量。

9、若主轴转速为每分钟3600转,计算该磁盘的平均寻区时间Twa。

答案:

等待时间寻区时间,是磁头到达目的磁道后等待被访问的扇区旋转到磁头下方的时间。
由于每次读写前,磁头不会正好在目的扇区,所以主轴转速快,磁头达到目的扇区的速度就快。在极端情况下,磁头的原始位置有两种可能:在目的扇区和目的扇区刚过的扇区,所以平均寻区时间应按旋转半周时间

10、某磁盘组每个记录面的内磁道直径为22cm,外磁道直接为33cm,最大位密度为1600位/cm,道密度为80道/cm,转速7200转速/分。问:
(1)每磁道的信息量?
(2)最大数据传输率是多少?

答案:
(1)22 x 1600 x PI
(2)22x1600x7200/60xPI

PI = 3.14
每磁道的信息量 = 内层磁道周长 x 磁道密度
磁盘数据传输率 = 每磁道容量 x 磁盘转速
(转速要化成以秒为单位的)
数据传输率:指磁盘存储器在单位时间内向主机传送的数据字节数或位数。

更6、某磁盘组每个记录面的内磁道直径为20cm,外磁道直径为32cm,磁道密度为80道/cm,内层位密度为400位/cm。问:
(1)每面有多少个磁道?
(2)每磁道的信息量?

答案:

第3章 总线与主板

更5、在异步串行传输系统中,若每秒可传输20个数据帧,一个数据帧包含1个起始位、7个数据位、一个奇校验位和1个结束位。试计算该异步串行传输系统的数据传输速率。

正确答案:
数据传输速率,仅指有效数据位,不包含起始位和结束位:
20x(7+1)=160b/s
有效数据位 = 数据位 + 奇校验位

同步:不能开启新的线程
异步:能开启新的线程
串行:多个任务时,各个任务按顺序执行,完成一个之后才能进行下一个。
并行:多个任务可以同时执行。异步是多个任务并行的前提条件。

补1、假设某系统总线在一个总线周期中并行传输8字节信息,一个总线周期占用4个时钟周期,总线时钟频率为33MHz,则总线带宽是( )

A、33MB/s
B、66MB/s
C、264MB/s
D、528MB/s

正确答案: B

总线带宽 = 总线的工作频率 X 总线的位宽/8
or
总线的带宽 = (总线的位宽/8)/ 总线周期

本题
和上面俩公式没关,考的是定义
总线带宽 = 总线标准传输率 = 单位时间内传送的数据量。
1个时钟周期的时间为1/33MHz,每个时钟周期传输的字节数为8/4=2,则总线带宽为2/(1/33MHz)=66MB/s。
(一个周期传输的字节数 除以 1个时钟周期的时间 是单位时间传输的字节数)

补2、某64位总线的传输周期是10个时钟脉冲传输50个字的数据块,当时钟频率为100MHZ时,总线的数据传输率是( )

A、1000MB/S
B、2000MB/S
C、4000MB/S
D、6400MB/S

正确答案: C

第4章 I/O接口与数据交换控制

11、图中ABCD是4个中断源,请根据它们的中断请求时间和CPU响应的先后顺序,以此判断出ABCD的中断优先级。

答案:ABCD、BCAD、BACD(任写一个就行)

第6章 控制器逻辑

Intel 8086 指令简介

知识点传送门:Intel 8080 指令(考试版)
12、寄存器AL是一个8位(0-7)寄存器,若把它的最低位和最高位取反,其它位保持不变,请用一条指令来完成。

答案:XOR AL,81H

因为最低位和最高位取反,根据异或定义:
某位与1异或后,当前位取反。
所以8位寄存器与1000 0001异或
再把1000 0001转换成16进制(四位一组转成2进制)

13、寄存器AL是一个8位(O-7)寄存器,若把它的最低位和最高位置1,其它位保持不变,请用一条指令来完成。

答案:OR AL,81H

若把它的最低位和最高位置1 的意思是:
让最低位和最高位置为1
用逻辑或
该指令常用于使特定的位置1
所以8位寄存器与1000 0001进行逻辑或运算

14、寄存器AL是一个8位(O-7)寄存器,若把它的最低位和最高位清零,其它位保持不变,请用一条指令来完成

答案:AND AL,7EH

最低位和最高位清零,
操作数为:0111 1110

15、如图所示,一个16位(0-15)的中断请求标记寄存器IR及其各位标示对应的中断源。若想检测一下是否有键盘输入事件发生,请用一条指令来完成。

答案:TEST IR,0002H

检测指令用TEST
键盘输入若发生则为1
所以,操作码为:
0000 0000 0000 0010 = 0002H

16、检测非法除.

答案:TEST IR,0800H

补2、如图所示,CPU当前执行的指令是什么?下一条指令是什么?

答案:
ADD R1,R2;
STO R2,(R3)

补3、在CPU和外设之间是I/O设备接口,试分析该接口可以执行哪几种I/O过程的CPU控制方式?

答案:程序控制;中断控制

这个图是书上P216的 程序中断I/O控制器的组成和工作原理 的图

补7、在CPU和外设之间是I/O设备接口,试分析该接口可以实现哪几种I/O过程的CPU控制方式?

答案:程序查询

寻址方式

更3、如图所示,属于什么寻址方式?

答案:存储器间接寻址

更4、如图所示,属于什么寻址方式?

正确答案:变址寻址;基址寻址;偏移寻址

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