计算机组成和原理课堂例题(附答案)

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1、(la)题1：简单说明冯.诺依曼计算机体系的特点.—计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。—采用存储程序的方式。—数据以2进制表示。题2：什么是摩尔定律？—摩尔定律一般表述为“集成电路的集成度每18个月翻一番”。题3：给出IEEE、ACM的中英文名称—IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,电气电子工程师协会)—ACM(AssociationforComputingMachinery,美国计算机学会)(lb)题1：将计算机系统中某一功能的处理速度提高到原来的20倍，但该功能的

2、处理吋间仅占整个系统运行时间的40%,则采用此提高性能的方法后，能使整个系统的性能提高多少？解由题可知，可改进比例=40%=0・4,部件加速比=20根据Amdahl定律可知：总加速比二——气花二1-6130.6+精采用此提高性能的方法后，能使整个系统的性能提高到原来的1.613倍。题2：某计算机系统采用浮点运算部件后，使浮点运算速度提高到原來的20倍，而系统运行某一程序的整体性能提高到原来的5倍，试计算该程序屮浮点操作所占的比例。解：由题可知，部件加速比=20,系统加速比=5根据Amdahl定律可知(-可改进比例)+匹I理由此可得：可改进比例=84.2%即程

3、序中浮点操作所占的比例为84.2%o(2a)题1：(1)某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线吋钟周期，总线吋钟频率为33MHz,贝IJ：总线带宽是多少?；(2)如果一个总线周期屮并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz,则总线带宽是多少？解：(1)设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=l/f表示，一个总线周期传送的数据量用D表示。根据定义可得Dr=D/T=DXl/T=DXf=4BX33X1000000/s=132MB/s⑵64位=8B,Dr=DXf=8BX66Xl0()0000/s=528MB/s简答题2：高速串

4、行传输为什么替代了并行传输-并行传输在高频时代出现了两个问题：•1：同步•2：信号Z间的电磁干扰•(另外还有制造成本问题)(4a)题1：根据给出的图，能指出记录方式(04a)题2：7200转/分的硬盘，平均等待时间是多少？•解答：7200RPM=120Rev/sec1revolution=l/120sec二&33milliseconds1/2rotation=4.16ms题3：简单描述CAV和CLV•磁盘片转动的角速度是恒定的，用恒定角速度(constantangularvelocity,CAV)表o•光盘的光学读出头相对于盘片运动的线速度是恒定的，用定线速

5、度(constantlinearvelocity,CLV)表示。(5a)题1:例6.1假设一台计算机的1/0处理时间占响应时间的10%,当1/0性能保持不变,而对CPU的性能分别提高10倍和100倍吋,该计算机系统的总体性能会发生什么样的变化？解假设改进前程序的执行时间为1个单位时间。如果CPU的性能提高10倍，程序的执行时间(包含I/O处理时间)减少为：(1-10%)/10+10%=0.19即整机性能只能提高到原来的约5倍，约50%的CPU性能被浪费在I/O处理上。如果CPU的性能提高100倍，程序的执行时间减少为：(1-10%)/100+10%=0.10

6、9这表示整机性能只能提高约10倍，约90%的性能被浪费在没有改进的I/O处理上。(5al)题2：给出中断实现的整个过程1•中断请求：向中断源发出请求2•中断判优：若同时有多个中断源申请中断，则对其排队判优。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，进入中断响应周期，包括关中断、保存现场，进入相应的中断服务程序。4•中断服务：执行中断服务程序5•中断返回：恢复现场，返回主程序断点。题3：简单叙述DMA接口功能(1)向CPU申请DMA传送(2)处理总线控制权的转交(3)管理系统总线、控制数据传送(4)确定数据传送的首地址和长度;修正传

7、送过程中的数据地址和长度(1)DMA传送结束时，给出操作完成信号(5a)综合题2：假定硬盘传输数据以32位的字为单位，传输速度为1MB/S,CPU的吋钟频率为50MHZ.(1)采用程序查询的输入输出方式，一个查询操作需要100个时钟周期，求CPU为T/0查询所花费的时间比率，假定进行足够的查询以避免数据丢失。(2)采用中断方法进行控制，每次传输的开销(包括中断处理)为100个时钟周期，求CPU为传输硬盘数据花费的吋I'可比重。(3)釆用DMA控制器进行输入输出操作，假定DMA的启动操作需要1000个时钟周期，DMA完成时处理中断需要500个时钟周期，如果平均

8、传输的数据长度为4KB,问在硬盘工作时处理器将用多少