计算机原理平时作业

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1、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。冯诺依曼型计算机的主要设计思想是：数字计算机的数制采用二逬制；计算机应该按照程序JI帧序执行。运算器，存储器,控制器，输入/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将27/64分解成16/64+8/64+2/64+1/64，就是2的・2次方,2的・3次方,2的负・5次方,2的-6次方。小数点之前用1表示该数为负数。则原码是：0.01101.正数补码就是原码：0.011011.移码:1.011011.负数

2、同理，不同的就是求补码。将-27/64分解成・（16/64+8/64+2/64+1/64）,就是2的-2次方，2的-3次方，2的负-5次方，2的-6次方。小数点之前用1表示该数为负数。则原码是：1.011011.负数补码就是除首位外取反，在末尾加1：1.100101.移码:0.100101.3.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=H001,y=-01011;c.x=-11001,y=-01011;a.0011001+0001011=0100100正溢出b.0

3、011001+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。1、浮点加减法的运算步骤①对阶操作：小阶向大阶看齐②进行尾数加减运算③规格化处理④舍入操作⑤判结果的止确性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杲要进行舍入处理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？计算机系统屮通常采用三级层次结

4、构來构成存储系统，主要是由商速缓冲存储器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。用來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，辅助存储器用來存放暂不运行但需联机存放的程序和数据。从CPU看來，这个整体的速度接近于Cache和寄

5、存器的操作速度、容量是辅存（或海呈存储益）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益中速度、容量、价格三者之间的矛盾，满足了计算机系统的应用需要。可以缩小主存和cpu之间的速度差距，从整体上捉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。6.一个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。Cache的命中率基于程序访问的対部性原理，增加Cache使得要访问的数据绝大多数都叮以在Cach

6、e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“命中率“來表示。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，存储的块也越銳CPU的命中率就越高。但是，当Cache的容量达到■■定值时，命中率并不会随肴容虽的增大而增加，而TICache容虽的增大将导致成本的增加，所以，Cache的容虽-•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

7、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®3-1)若tc表示命中时的Cache访问时间，均访问时间ta为：tm表示未命中时的主存访问时间，表示未命中率，则Cache一主存系统的平得=/乞+(1—®3-2)-设e表示访问效率，则有e=—®3-3)为捉高访问效率e,命中率h越接近1越好。命中率h与程序的行为、Cache的容呈、组织方式、块的大小冇关。7.请列出至少五种操作数寻址方式。1：隐含寻址2：立即寻址3：直接寻址4：间接寻址5：寄存器寻址6：寄存器间接寻址7：相对寻址&基址寻址9:变址寻址7.请

8、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？对于一个五级流水线，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惜况下，流水线所带來的加速比与流