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●小结计算机系统概述●——重要知识点●1.1计算工具及其进步●1.20、1编码●1.3电子数字计算机工作原理●1.4现代计算机系统结构与发展END课外作业(1)P50:1.31.4(5)1.5EFH1.7(写过程)1.101.111.14(2)P51:1.18(1)1.20(4)1.2把114、0

.6875这两个十进制数转换为7位字长的二进制数解：114D=1110010B(除2取余)0.6875=0.1011000B(乘2取整)习题讲解1.3用二进制表示一个4位十进制整数最少需多少位（不考虑符号位）？解：设需要n

位二进制，则因此至少需要14位4210,4lg10/lg214nn1.4（5）7.75×2.4解：7.75D×2.4D=111.11B×10.011B=10010.01101B=18.406D其他正确结果：A.7.75D×2.4D=111.11B×

10.01B=10001.0111BB.7.75D×2.4D=111.11B×10.01101B=10010.1010011B1.4（4）49.5×52.75解：49.5D×52.75D=110001.1B×110100.11B=101000110011.

001B=2611.125D1.5EFH=?DEFH=14×161+15×160=224+15=239说明：H——标识16进制数的后缀(EF)161.7已知：[X]补=11101011,[Y]补=01001010,则[X-Y]补=A解：[-Y]补=10110110(符号位取反，各位数值位按位

取反，末位加1)则[X-Y]补=[X]补+[-Y]补=11101011+10110110(符号位有进位不一定为溢出)判别溢出的方法之一：使用双符号位相加，若两符号位相同，则不溢出，否则溢出。如：111101011+110110110=1110100001不溢出，结果为10100001[X]补=

11101011,[Y]补=01001010,则[X-Y]补=A其他方法：[x]原=10010101[Y]原=01001010下一步怎么做？(1)10010101-01001010=01001011(2)10010101+11001010=10101

1111;…X的真值：-0010101Y的真值：+1001010X-Y=-0010101-1001010=-1011111(真值)补码：101000011.10把下列各数译成8位的二进制数补码：解：真值补码+1900010

011-1911101101+7501001011-5611001000+3700100101-4811010000真值补码+100000001-111111111+200000010-211111110+400000100-411111100+800

001000-8111110001.14将十进制数15/2及-0.3125表示成二进制浮点规格化数（阶符1位，阶码2位，数符1位，尾数4位）解：（1）15/2=111.1B,表示成规格化数，若阶码与尾

数均用原码表示，则它可表示为0.1111×2011;在机器中可写为01101111（2）-0.3125=-0.0101B，可表示为1.101×2101；在机器中可写为10111010EfESM1.18画出函数的真值表：(,,)fABCABBCABC0001000001

0000010101101100001001000101000011011111110101CABBCABBC1.20利用基本性质证明下列等式：法1：左右两边式子与ABC法2：ABBCCAABBCCA1ABACBCC11AAAA

ABBCCAABBCCAABCCAABCCBBAABCABCABCABCCBACBAABCCBAABCCBAABCABCABCCAABCCABBABBCCA左边右边证明：得证。1AB

ACBCC11ABACBCCBCABACBCCBCABACBCABBACCABACBC左边（）（）=（）（）=右边证明：得证。ABBCCAABBCCA

......ABBCCAABBCCAABBCCAABCABCABCABC左边右边证明：其他方法：摩根律1.22若计算机准备传送的有效信息为1010110010001111，生成多项式为CRC-12,请为其写

出CRC码。解：CRC-12=1100000001111，设校验码为K位，则K=12，信息位的多项式X＝1010110010001111000000000000做模2除得余数为111111111000则CRC码为1010110010001111111

1111110001.23按照诺伊曼原理，现代计算机应具备哪些功能？答：按照Neumann提出原理，计算机必须具有如下功能：（1）输入输出功能。计算机必须有能力把原始数据和解题步骤接收下来（输入），把计算结果和计算过程中出现的情况告诉（输出

）给使用者。（2）记忆功能。计算机应能够“记住”原始数据和解题步骤以及解题过程中的一些中间结果。（3）计算功能。计算机应能进行一些最基本的运算，组成人们所需要的一切计算。（4）判断功能。计算机在进行一步

操作后，应能从预先无法确定的几种方案中选择一种操作方案。（5）自我控制能力。计算机应能保证程序执行的正确性和各部件之间的协调性。存储系统●2.1主存储器●2.2辅助存储器●2.3存储体系第2章计算机以运算器为中心以存储器为中心

(目前)END课外作业(1)P89~P91:2.32.52.8(写思路、画图)2.142.172.20(2)P91:2.25P92:2.342.3ROM与RAM两者的差别是什么？答：(1)RAM是随机存取存储器;ROM是只读存储器；(2)RAM是易失性的，一旦掉电，则所有信息全部

丢失；ROM是非易失性的，其信息可以长期保存，常用于存放一些固定用的数据和程序，如计算机的自检程序、BIOS、游戏卡中的游戏，等等。习题讲解2.5术语：存储元、存储单元、存储体、存储单元地址，有何联系和区别？答：存储元：存储一位二进制信息的基本单元电路；存储单元：由若干存储元组成，用来存放多位二

进制信息，具有独立地址，可以独立访问；存储体：是存储单元的集合，它由许多存储单元组成，用来存储大量的数据和程序。存储单元地址：现代计算机存储器的访问还是基于地址的，为此要为每个存储单元设置一个线性地址

，信息按地址存入或取出。计算机在存取数据时，以存储单元为单位进行存取。机器的所有存储单元长度相同，一般由8的整数倍个存储元构成。同一单元的存储元必须并行工作，同时读出、写入。由许多存储单元构成了一台机器的存储体。由于每个存储单元在存储体中的地位平等，为区别不同单元，为每个存储单

元赋予地址，都有一条唯一的地址线与存储单元地址编码对应。2.8设计一个用64K*1位的芯片构成256K*16位的存储器，画出组织结构图。（1）要用64K*1的芯片构造256K*16位的存储器，需要字/位同时扩展，共需芯片

64片（2）先进行位扩展，每16个芯片为一组（共4组），扩展成一个64K*16位的存储体：片选端CS、读写信号并接；CPU的16根地址线并连到各芯片的16根地址线（64K=216）上；CPU数据线的每1根与一个片中的数据线相连。地址线的并连可画得更清楚些如图：（3）对4组芯

片进行字扩展。每组芯片看成1个64K*16位的存储体，地址线有16根；而主存容量为256KB=218B，即共需地址线18根。所以用2根地址线来选存储体：A0~A15为体内地址，各体地址线并接；地址高位A16和A17接片选译码器的输入，译码器的4个输出分别接各存储体的CS端，用以选择4个存储体中

的1个；数据线并接；读写信号线并接。（4）具体实现：2.14某存储器容量为4KB，其中，ROM2KB，选用EPROM2Kx8/片、RAM2KB,选用芯片RAM1K×8/片、地址线A15～A0。写出全部片选信号

的逻辑式。解：(1)确定芯片：根据要求ROM的容量为2KB，故只需1片EPROM；而RAM的容量为2KB，故需RAM芯片2片。（2）片内地址：对于ROM片内地址为11位，用了地址线的A10~A0。这11根地址线；RAM片内地址为10位，用了地

址线的A9～A0。（3）选片：主存中有3片芯片，至少需要2位地址信号加以区别，按其总容量需要12根地址线，可以考虑用1根地址线A11作为区别EPROM和RAM的片选信号，对于2片RAM芯片可利用A10来区别其片选信号。由此.可得到如下的逻辑式：EPROM：RAM：01111

11021110CSACSAACSAA2.171001110◇改进不归零制（NRZI）记录“1”时改变方向记录“0时不改变方向11001110◇改进调频制(MFM)“1”在位周期中间改变方向“1”是“0”频率的2倍!注意:MFM是FM的改

进,只有在记录连续两个或以上0时电流方向才翻转一次用于双密度磁盘.12.20解：（1）磁盘容量＝4×12288B/道×275道＝13516800B（2）传输率＝3000转/60s×12288B＝614400B

/s（3）平均等待时间＝1/（2×转速）＝1（2×3000/60）＝0.01s＝10ms2.25存储系统的层次结构可以解决什么问题？实现存储器层次结构的先决条件是什么？用什么度量？答：存储器层次结构可以提高计算机存储系统的性能价格比，即在速度

方面接近最高级的存储器，在容量和价格方面接近最低级的存储器。实现存储器层次结构的先决条件是程序局部性，即存储器访问的局部性是实现存储器层次结构的基础。其度量方法主要是存储系统的命中率，由高级存储器向低级存储器访问数据时，能够得到数据的概率。2.34cache与虚拟存储器在原理和

功能方面有何不同和相似之处？答：cache与虚拟存储器在原理和功能方面存在相似之处，但有重要差别。相同之处：都利用了程序局部性原理，把程序划分成为许多信息块，运行时能自动地把信息块从慢速存储器向快速存储器调度，信息块的调度采用一定的替换策略以提高继续运行时的命中率。它们采用的地址变换、地址映像方

式和替换算法是相同的。不同之处：cache用于弥补主存与CPU之间的速度差异，而虚拟存储器则用来弥补主存容量的不足；cache每次传送的信息块是定长的，且只有几十字节。虚拟存储器的信息块可以是定长的页，也可以是

不定长的段，长度也比较大。CPU可直接访问cache，但不能直接访问辅存。cache与主存信息交换的过程全部由硬件实现，主存与辅存的信息交换则通过辅助软件与存储管理软件来完成。补充题1设某虚存有如下快表放在相联存储器中，其容量为8个存储单元。问：按如下三个虚拟地址访问主存，主存的

实际地址码各是多少？（设地址均为16进制）页号页内地址11503242701283480516页号本页在主存起始地址3342000253800079600066000044000015800005500003070

000答：（1）80000H+0324H=80324H（2）96000H+0128H=96128H（3）去主存查找，有可能需重新分配。补充题2设某计算机的cache采用4路组相联映像，已知cache容量为16KB，主存容量为2MB，每个字块有8个字，每

个字有32位。请回答：主存地址多少位（按字节编址），各字段如何划分（各需多少位）？分析：2M=221，每块32*8/8=32B4路：每组4块。组号：16K/32/4=2721-7-5=9(9=7+2)答：主存地址21位主存高位地址组号块内地址字节

9732主存高位地址组号块号块号块内地址字节77232字段划分：或：输入/输出及其控制●3.1外部设备●3.2输入/输出中的数据传送控制●3.3接口●3.4I/O设备管理第3章3.14一次程序中断大致可分为哪些过程？答：（1）中断申请，由中断源发出中断请求；（2）排队判优，若在某一时

刻有多个中断源申请中断，需要通过判优部件选择一个中断源响应；（3）中断响应，在允许中断的情况下，CPU执行完一条指令后，开始响应中断；习题讲解（4）中断处理，CPU先关中断，然后保存当前程序的断点和现场，转入相应的中断服务程序，开中断，执行中断服务程序，执行完

毕，先关中断，然后恢复现场和断点，开中断，返回原程序执行3.24DMA方式与通道方式有何异同？答：相同点：把外设与主机交换数据过程控制权从CPU接管，使外设能与主机并行工作。不同点：（1）工作原理：DMA完全采用硬件控制数据交换的过程，速度较快；通

道则采用软硬件结合的方法，通过执行一道通道命令字，即通道程序，来完成数据交换。（2）功能：通道是在DMA的基础上发展而来的。因此，通道功能要比DMA功能更强。在DMA中，CPU必须进行设备的选择、切换、启动、终止，并进行数据校验，CPU在输

入输出过程中的开销较大；通道则代替CPU管理控制外设，CPU仅仅通过I/O指令启动通道，通道本身进行各外设的初始化工作。（3）所控制的外设类型：DMA只能控制速度较快、类型单一的外设，一台外设有一个DMA控制器，若

一个DMA控制器连接多台同类外设，则它们只能串行工作；而一个通道可以连接不同类型外设，使得多外设均可在通道控制下同时工作。3.25中断控制方式下的中断与DMA的中断有何异同？答：DMA方式中的中断请求不是为了传送信息（信息是通过主存和I

/O间的直接数据通路传送的），只是为了报告CPU一组数据传送结束，有待CPU做一些后处理工作，如测试传送过程中是否出错，决定是否继续使用DMA方式传送等。而（当用于数据传送控制时）程序中断方式的中断请求是为了传送数据，I/O和

主机交换信息完全靠CPU响应中断后，转至中断服务程序完成的。（1）对DMA请求，CPU在一个机器周期结束时就可响应。对于程序中断，则CPU必须执行完一条指令后方可响应。（2）DMA的控制只在外设和内存之间进行，不会破坏CPU的现场。在响应DMA请求时，不需保护现场，因此可快

速响应。另：中断控制方式下的中断与DMA请求有何异同3.26试述接口的功能及其组成。答：简单的说，接口的基本功能是在系统总线和外设之间传输信号，提供缓冲功能，以满足接口两边的时序要求。由于外设的多样性和复杂性，对不同的外设接口功能不尽相同。但一般来讲，接口应具备如下的基本功能：（1）寻

址功能。接口要能识别CPU的访问信号，并识别要求的操作。（2）输入输出功能。接口能按照CPU要求的读写信号从总线上接收CPU送来的数据和控制信息，或把数据和状态信息送到总线上。（3）数据缓冲功能。CPU与外设的速度往往不相匹配，为消除速度差异，接口必须

提供数据缓冲功能。（4）数据转换功能。不同外设信息格式不同，与主机格式也不同，接口应提供计算机与外设的信息格式的转换，比如正负逻辑的转换、串－并转换、数/模或模/数转换等。（5）其他。如检错纠错功能、中断功能、时序控制功能等。为实现上述接口的功能，接口

至少应有一组缓冲器和一个具有锁存能力的锁存器。主机访问接口主要是对接口的端口（各种寄存器）进行访问。因此，在接口中还必须有对端口的选择机构和读写控制机构，如地址译码线路、读写控制线路和中断控制线路。除此之外，还需要有设备状态寄存器、定时信号线路等。3.27I/O接口有哪两种寻址方式？各有何优

缺点？答：I/O接口有端口地址与主存统一编址方式和端口地址单独编址方式。统一编址方式是指把I/O端口当做存储器的单元进行分配地址。这种方式CPU不需设置专门的I/O指令，用统一的访问存储器的指令可访问I/O端口。优点是不需要专门的

输入输出指令，并使CPU访问I/O的操作更灵活、更方便。此外还可使端口有较大的编址空间。该方式的缺点是端口占用了存储器地址，使内存容量变小。再者，利用存储器编址的I/O设备进行数据输入输出操作执行速度较慢。单独编址方式是指I/O端口地址与存储器地址无关，是单独编址，CPU需要

设置专门的输入输出指令访问端口。其主要优点是输入输出指令与存储器指令有明显区别，程序编制清晰、利于理解。缺点是输入输出指令少，一般只能对端口进行传送操作，尤其需要CPU提供存储器读写、I/O设备读写两组控制信号，增加了控

制的复杂性。总线系统●4.1总线工作原理●4.2几种系统总线标准●4.3几种设备总线标准第4章4.1．解：选C。此题中B、D答案很明显是错误的。在A和C中看起来两个答案都正确，但实际上A中的同步信号不需要应答信号的主要原

因是由于在通信中采用了同一公共时钟，因此，归根到底是C使同步通信有较高的数据传输率。习题讲解4.3．解∶选D。在计算机中，只有主存和1/O设备接口的各端口需要专门的地址供CPU识别，因此地址总线就是用来指定内存单元或1/O设备接口中

的端口地址。4.5．解：在三种集中式总线控制中，C（独立请求）方式响应时间最快。每个共享总线的部件均有一对总线请求线和总线应答线，各主设备之间并行工作，仲裁时间较短。A（链式查询）方式对电路的故障最敏感。链式结构决定了如果有一个

主设备发生故障，就会影响到其后的其他主设备的总线请求。