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一、简答题

1． 码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理? 为什么？

【答案】不合理。

指令最好是半字长或单字长，设计16位比较合适。一个字符的

单元字长为32

位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，所用的时间较长，不过，一条指令至 少占一个单元，若指令字长12位，一条指令只占了一个单元（32位）的12位，剩佘的22位就浪费了，这样看 来不合理，因为通常单字长指令很多，累计的浪费就很大。

2． 冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是什么? 它包括哪些主要组成部分？

【答案】冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是存储程序并按地址顺序执行，它由运算器，控制器，存储器，适配器及I/O设备组成。

是7位，如果设计主存

二、分析题

3． 说明外围设备的I/O控制方式分类及其特点。

【答案】（1）程序查询方式：CPU 的操作和外围设备的操作能够同步，且硬件结构比较简单。输入和输出控制 和传输完全由CPU 处理，降低了 CPU 的效率。

（2）程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，CPU 不需要对外设进行状态查询，节省了 CPU 的时间开销，但硬件结构稍复杂一些。

（3）直接内存访问（DMA ）方式：数据传送不需要CPU 的中转而在内存和外设间直接传送，数据传送速度很高，传送速率仅受到内存访问时间的限制。需要更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批数据交换的场合。

（4）通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，完全将CPU 从I/O控制工作中解放处理，大大提高了 CPU 的工作效率。

（5）外围处理机方式：是通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结构更接近一般处理机。

4． 单机系统中采用的总线结构有三种基本类型。请分析这三种总线结构的特点。

【答案】根据连接方式的不同，单机系统中采用的总线结构有以下三种基本类型：

①单总线结构。它是用一组总线连接整个计算机系统的各大功能部件，各大部件之间的所有

的信息传送都通过这组总线。其结构如图（a ）所示。单总线的优点是允许1/ （设备之间或I/O设备与内存之间直接交换信息，只需CPU 分配总线使用权，不需要CPU 干预信息的交换。所以总线资源是由各大功能部件分时共享的。单总线的缺点是由于全部系统部件都连接在一组总线上，所以总线的负载很重，可能使其吞吐量达到饱和甚至不能胜任的程度。

②三总线结构。即在计算机系统各部件之间采用三条各自独立的总线来构成信息通路。这三条总线是：主存总线，输入/输出（I/O）总线和直接内存访问（DMA ）总线，如图（b ）所示。主

I/O总线供CPU 和各类外设之间通讯用；存总线用于CTU 和主存之间传送地址、数据和控制信息；

DMA 总线使主存和高速外设之间直接传送数据。一般来说，在三总线系统中，任一时刻只使用一种总线。

③双总线结构。它有两条总线，一条是系统总线，用于CPU 、主存和通道之间进行数据传送；另一条是I/0总线，用于多个外围设备与通道之间进行数据传送。其结构如图（c ）所示。双总线结构中，通道是计算机系统中的一个独立部件，使CPU 的效率大为提高，并可以实现形式多样而更为复杂的数据传送。双总线的优 点是以増加通道这一设备为代价的，通道实际上是一台具有特殊功能的处理器，所以双总线通常在大型计算机

图 或服务器中采用。

三、综合应用题

5． 某计算机字长为32位，主存容量为64KB ，采用单字长单地址指令，共有40条指令。试采用直接、立 即、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。

【答案】由题意知，40条指令至少需要6位OP ; 四种寻址方式至少需要2位表示；主存容量为64K 字，故地址 至少需要16位表示，而机器字长为32位，故设计指令格式如下：

时，直接寻址方式，有效地址

时，立即寻址方式，操作数=D;

时，变址寻址方式，有效地址

时，相对寻址方式，有效地址

运算：

6． 设阶码3位，尾数6位，按浮点运算方法，完成下列取值的

【答案】（1）设尾数和尾数均以补码表示，阶码采用双符号位，尾数采用单符号位，则它们的浮点表示分别为：

的计算过程如下：

①求阶差并对阶

为-1，x 阶码小，根据小阶向大阶看齐的原则，应使

②尾数求和

即

③规格化：尾数运算结果的符号位与最高有效位的数据相同，应该执行左规格化处理，尾数每左移一次，相应阶码减1，所以结果尾数为1.010010，阶码为

④舍入处理

本题不需要进行舍入操作。

⑤判溢出：阶码两符号位为11，结果未溢出。

故最后结果为

真值为

求的计算过程与

真值为

示分别为：

①求阶差并对阶

即为-1， x 阶码小，根据小阶向大阶看齐的原则，应使

右移1位，加1，则

的计算过程的差别在于尾数求差这一步，如下所示

（2）设尾数和尾数均以补码表示，阶码采用双符号位，尾数采用单符号位，则它们的浮点表右移1位，加1，则