计算机组成Lecture02

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1、西安电子科技大学 计算机学院20142014年年1111月月1111日日 TuesdayTuesday 11:29:1011:29:10计算机组成原理考研辅导第3部分 按章节复习车向泉 西安电子科技大学 计算机学院20142014年年1111月月1111日日 TuesdayTuesday 11:29:1011:29:10计算机组成原理考研辅导第1章 计算机系统概述考研大纲（一）计算机发展历程 （二） 计算机系统层次结构 1. 计算机硬件的基本组成 2. 计算机软件的分类 3. 计算机的工作过程 （三）计算机性能指标l吞吐量、响应时间；lCPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间；lMIPS、

2、MFLOPS。3西安电子科技大学 计算机学院20142014年年1111月月1111日日 TuesdayTuesday 11:29:1011:29:10计算机组成原理考研辅导第1章 计算机系统概述1.1 计算机发展历史1.1 计算机发展历史计算机的四代变化：n第一代：电子管n第二代：晶体管n第三代：中小规模集成电路n第四代：超大规模集成电路51.1 计算机发展历史微型计算机的发展以_技术为标志。 A. 操作系统B. 微处理器 C. 磁盘D. 软件到目前为止，计算机中所有信息仍以二进制方式表示 的理由是_。 A. 节约元件B. 运算速度快 C. 由物理器件的性能决定 D. 信息处理方便61.1

3、计算机发展历史60多年来，计算机在提高速度、缩小体积、降低成本 和应用等方面不断发展。下面是有关计算机近期发展 趋势的看法： 其中可能性不大的是_。I.计算机的体积更小，甚至可以像纽扣一样大小 II. 计算机的速度更快，每秒可以完成几十亿次基本 运算 III.计算机的智能越来越高，它不仅能听、能说，而 且能取代人脑进行思考 IV. 计算机的价格越来越便宜 A. I和IIB. IIIC. I和IIID. IV7西安电子科技大学 计算机学院20142014年年1111月月1111日日 TuesdayTuesday 11:29:1011:29:10计算机组成原理考研辅导第1章 计算机系统概述1.2

4、计算机系统层次结构1.2 计算机系统层次结构对于某一功能来说，既可以用软件实现，也可以用硬 件实现，称为软硬件软硬件在逻辑上逻辑上是等效等效的。一个功能若使用频繁，且用硬件实现成本理想，则用 硬件硬件实现可提高效率； 软件软件：灵活性高，效率不如用硬件实现。91.2 计算机系统层次结构冯诺依曼计算机的特点：n硬件由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出 设备组成。n指令和数据以同等地位存放在存储器中，并可按地 址访问。n以二进制形式表示指令和数据。n指令由操作码（操作的性质）、地址码（操作数在 存储器中的位置）组成。n指令在存储器中按顺序存放。通常指令按顺序执行 ；特定条件下，可根据运算结果或

5、设定条件改变执 行顺序。n早期的冯诺依曼机以运算器为中心，输入/输出设 备通过运算器与存储器传送数据。101.2 计算机系统层次结构计算机软件的分类：n系统软件n应用软件机器语言、汇编语言、高级语言翻译程序11编译程序解释程序汇编程序1.2 计算机系统层次结构完整的计算机系统应包括_。 A. 运算器、存储器、控制器 B. 外部设备和主机 C. 主机和应用程序 D. 配套的硬件设备和软件系统下列_属于应用软件。 A. 操作系统B. 编译程序 C. 连接程序D. 文本处理121.2 计算机系统层次结构计算机系统的层次结构可以分为6层，其层次之间的 依存关系是_。A. 上下层之间相互无关 B. 上层

6、实现对下层的功能扩展，而下层是实现上 层的基础 C. 上层实现对下层的扩展作用，而下层对上层有 限制作用 D. 上层和下层的关系是相互依存、不可分割的131.2 计算机系统层次结构14第6级（虚拟机器）第5级（虚拟机器）第4级（虚拟机器）第3级（虚拟机器）第2级（实际机器）第1级（实际机器）高级语言机器M5（高级语言）应用语言机器M6（应用语言）汇编语言机器M4（汇编语言）操作系统机器M3 （作业控制语言等）传统机器M2（机器指令系统）微程序机器M1（微指令系统）用户软件工程师软件工程师计算机系统设计人员硬件工程师计算机操作员软硬件分界1.2 计算机系统层次结构下列叙述中正确的是_。A. 寄存

7、器的设置对汇编语言是透明透明的。 B. 实际应用程序的测试结果能够全面代表计算机 的性能 C. 系列机的基本特性是指令系统向后兼容 D. 软件和硬件在逻辑功能上是等价的151.2 计算机系统层次结构以下说法错误的是_。A. 硬盘是外部设备 B. 软件的功能与硬件的功能在逻辑上是等效的 C. 硬件实现的功能一般比软件实现具有更高的执 行速度 D. 软件的功能不能用硬件取代下列_不属于系统程序。 A. 数据库系统B. 操作系统 C. 编译程序D. 以上3种都属于系统程序16西安电子科技大学 计算机学院20142014年年1111月月1111日日 TuesdayTuesday 11:29:1011:

8、29:10计算机组成原理考研辅导第1章 计算机系统概述1.3 计算机的性能指标1.3 计算机的性能指标n计算机的主要性能指标l机器字长、指令字长、存储字长l数据通路带宽l主存容量l运算速度p吞吐量p响应时间pCPU时钟周期、主频pCPI、IPCpCPU执行时间pMIPS、MFLOPS/GFLOPS181.3 计算机的性能指标n系列机：相同的体系结构、相同的基本指令系统n兼容：硬件、软件n软件可移植性：直接或很少修改n固件191.3 计算机的性能指标下列关于“兼容”的叙述，正确的是_。A. 指计算机软件与硬件之间的通用性，通常在同一 系列不同型号的计算机间存在 B. 指计算机软件或硬件的通用性，

9、即它们在任何计 算机间可以通用 C. 指计算机软件或硬件的通用性，通常在同一系列 不同型号的计算机间通用 D. 指软件在不同系列计算机中可以通用，而硬件不 能通用201.3 计算机的性能指标32位微机是指该计算机所用CPU_。 A. 具有32位寄存器B. 能同时处理32位的二进制数 C. 具有32个寄存器D. 能处理32个字符若一台计算机的机器字长为4B，则表明该机器_。 A. 能处理的数值最大为4位十进制数 B. 能处理的数值最多为4位二进制数 C. 在CPU中能够作为一个整体处理32位的二进制代码 D. 在CPU中运算的结果最大为232211.3 计算机的性能指标当前设计高性能计算机的重要

10、技术途径是_。 A. 提高CPU主频B. 扩大主存容量 C. 采用非冯诺依曼D. 采用并行处理技术CPU的CPI与下列哪个因素无关？_ A. 时钟频率B. 系统结构 C. 指令集D. 计算机组织221.3 计算机的性能指标计算 Pentium II 450 处理器的运算速度。 （假设其CPI0.5）23【解】 MIPS 主频/CPI 450/0.5 900MIPS。1.3 计算机的性能指标某台计算机只有Load/Store指令能对存储器进行读/写操作，其 它指令只对寄存器进行操作。每条指令所占比例及CPI数如下 表所示。(1)根据程序跟踪实验结果，求上述情况的平均CPI。 (2)某程序算数逻辑

11、运算中25%的指令的两个操作数中的一个 已在寄存器中，另一个必须在算数逻辑指令执行前用Load指令 从存储器中取到寄存器中。因此有人建议增加“寄存器-存储器 ”类算数逻辑指令，假设这种指令的CPI等于2；同时，转移指 令的CPI变为3。求新指令系统的平均CPI。24指令类型指令所占比例CPI 算数逻辑逻辑 指令43%1 Load指令21%2 Store指令12%2转转移指令24%21.3 计算机的性能指标(1)求平均CPI。 (2)算数逻辑指令的25%为“寄存器-存储器”型，其CPI2；同 时，转移指令的CPI变为3。求新指令系统的平均CPI。25指令类型指令所 占比例CPI算数逻辑逻辑 指

12、令43%1Load指令21%2Store指令12%2转转移指令24%2指令类型指令所 占比例CPI算数逻辑逻辑 指令43%75%1算数逻辑逻辑 指令(新)43%25%2Load指令21%2Store指令12%2转转移指令24%3【解】 (1)CPI143%221%212%224%1.57 (2) CPI143%75%243%25%221%212%324%1.92西安电子科技大学 计算机学院20142014年年1111月月1111日日 TuesdayTuesday 11:29:1011:29:10计算机组成原理考研辅导第2章 数据的表示和运算2.1 数制与编码2.1 数制与编码n进位计数制及其相

13、互转换n真值和机器数nBCD码l8421码：加6修正l余3码：在8421码的基础上加(0011)2l2421码：权值由高到低分别为2、4、2、1； 大于等于5的4位二进制数最高位为1。n字符与字符串n校验码l奇偶校验码l海明校验码l循环冗余(CRC)码272.1 数制与编码字符与字符串：汉字的表示和编码28n汉字的编码：输入编码、内码、字形码n区位码：1981年颁布。l两个字节表示一个汉字，每个字节7位编码。l将汉字和图形符号排列在一个94行、94列的二 位代码表中，“区位码”（十进制编码）。国标码(区位码)162020H汉字内码(国标码)168080H输入码【例】“和”区位:2645 16进

14、进制:1A2D 国标码标码 :3A4D 汉汉字内码码: BACD2901234567 b6 b5 b4 b3b2b1b00 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100 0 0 0NULDLESp0Pp 10 0 0 1SOHDC1!1AQaq 20 0 1 0STXDC2“2BRbr 30 0 1 1ETXDC3#3CScs 40 1 0 0EOTDC4$4DTdt 50 1 0 1ENQNAK%5EUeu 60 1 1 0ACKSYNKk C1 1 0 0FFFS,Nn F1 1 1 1SIUS/?O_oDELASCII编码表2.1 数制与编码30GB1

15、8030-2000 码位范围分配图字节节数码码位空间间码码位数目单单字节节00H80H129 双字节节第一字节节第二字节节23940 81HFEH40H7EH 80HFEH四字节节第1字节节第2字节节第3字节节第4字节节1587600 81H FEH30H 39H81H FEH30H 39H字符与字符串：汉字的表示和编码2.1 数制与编码：习题下列说法有误差的是_。A. 任何二进制整数都可以用十进制表示 B. 任何二进制小数都可以用十进制表示 C. 任何十进制整数都可以用二进制表示 D. 任何十进制小数都可以用二进制表示31下列关于ASCII编码，正确的描述是_。 A. 使用8位二进制代码，最

16、右边一位为1 B. 使用8位二进制代码，最左边一位为0 C. 使用8位二进制代码，最右边一位为0 D. 使用8位二进制代码，最左边一位为12.1 数制与编码：习题“春”字的机内码为 B4BAH，由此可推算它在 GB2312-1980 中所在的区号是_。 A. 19区B. 20区C. 3区D. 35区32在一个按字节编址的计算机中，若数据在存储器 中以小端方案存放。假定 int 类型变量 i 的地址为 08000000H，i 的机器数为01234567H，地址 08000000H单元的内容是_。 A. 01HB. 23HC. 45HD. 67H2.1 数制与编码：习题已知大写英文字母“A”的 ASCII 码值为 41H，现字 母“F”被存