计算机原理平时作业教学文案.doc

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1、计算机原理平时作业精品文档平时作业1．请简要概述冯。诺伊曼计算机的主要设计思想、主要组成部分及各部分的功能。答：主要设计思想是：数字计算的数制采用二进制，计算机应该按照程序顺序执行，主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备2．请给出下列数的原码，补码，反码和移码。a.27/64b.-27/64答：a.27/64的原码是0.011011，补码是0.011011，反码是0.011011，小数无移码（正数的原码补码反码都不变）b.-27/64的原码是1.011011，补码是1.100101，反码是1.1001

2、00，小数无移码（负数反码=原码除符号位外每位取反；补码=反码+1；反码=补码-1）3．已知x和y,用变形补码计算x+y,同时指出结果是否溢出。a.x=11001，y=01011;b.x=11001,y=-01011;c.x=-11001,y=-01011;答：a.0011001+0001011=0100100正溢出b.0011001+1101011=0000100没有溢出c.1111001+1101011=1100100没有溢出4．请概要描述进行浮点算术运算的几个主要步骤。答：1、浮点加减法的运算步骤①对阶操作：小阶向大

3、阶看齐收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档②进行尾数加减运算③规格化处理④舍入操作⑤判结果的正确性2、浮点乘除法的运算步骤①阶码运算：阶码求和（乘法）或阶码求差（除法）②浮点数的尾数处理：浮点数中尾数乘除法运算结果要进行舍入处理1．请概要描述计算机多级存储体系结构的工作原理。在多级存储体系中，如何进行字容量扩充？如何进行位宽扩充？答：计算机系统中通常采用三级层次结构来构成存储系统，主要是由高速缓冲存储器cache，主存储器，和辅助存储器组成。主存储器用来存放需CPU运行的程序和数据。可由CPU直接编程访问，采取随机

4、存取方式。Cache位于CPU与主存之间(有些Cache集在CPU芯片之中)，高速缓冲存储器（Cache）设置在CPU和主存之间，可以放在CPU内部或外部。用来存放当前运行的程序和数据，它的内容是主存某些局部区域(页)的复制品。其作用也是解决主存与CPU的速度匹配问题，辅助存储器用来存放暂不运行但需联机存放的程序和数据。从CPU看来，这个整体的速度接近于Cache和寄存器的操作速度、容量是辅存（或海量存储器）的容量，每位价格接近于辅存的位价格。从而较好地解决了存储器中速度、容量、价格三者之间的矛盾，满足了计算机系统的应用需

5、要。可以缩小主存和cpu之间的速度差距，从整体上提高存储器系统的存取速度。进行字容量扩充扩展每个存储单元的位数，进行位宽扩充扩展存储单元的个数。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档1．一个Cache存储器的的主要技术指标包括cache/主存平均访问时间和cache的命中率，请简要描述这两个指标的推导过程。答：Cache的命中率基于程序访问的局部性原理，增加Cache使得要访问的数据绝大多数都可以在Cache中找到，这样才能在性能上使主存的平均读出时间尽可能接近Cache的读出时间。Cache的工作效率通常用“命中

6、率”来表示。命中率指的是CPU要访问的信息在Cache中的概率，Cache的命中率越高，CPU访问主存的速度就越接近访问Cache的速度。通常Cache的容量越大，存储的块也越多，CPU的命中率就越高。但是，当Cache的容量达到一定值时，命中率并不会随着容量的增大而增加，而且Cache容量的增大将导致成本的增加，所以，Cache的容量一般是命中率与成本价格的折中。在一个程序执行期间，设Nc表示Cache完成存取的总次数，Nm表示主存完成存取的总次数，h定义为命中率，则有若tc表示命中时的Cache访问时间，tm表示未命中

7、时的主存访问时间，1-h表示未命中率，则Cache－主存系统的平均访问时间ta为：设e表示访问效率，则有收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档为提高访问效率e，命中率h越接近1越好。命中率h与程序的行为、Cache的容量、组织方式、块的大小有关。1．请列出至少五种操作数寻址方式。答：立即寻址，寄存器寻址，直接寻址，寄存器间接寻址，寄存器相对寻址，基址变址寻址，相对基址变址寻址。2．请简要描述流水线的基本工作原理。对于一个五级流水线系统，在理想情况下，与非流水线设计相比，系统性能最多能提高多少倍？为什么？答：对于一个五

8、级流水线，如果流水线各阶段操作平衡，那么在流水线上指令执行时间为(在理想情况下)：指令执行时间(流水线)=指令执行时间(非流水线)/流水线步骤数即在理想的情况下，流水线所带来的加速比与流水线的执行步骤的数目相同。系统性能可以从加速比来分析，一个有五个执行步骤的流水线能获得加速比也是五。然而，在实际处理过