2018年复旦大学软件学院408计算机学科专业基础综合之计算机组成原理考研核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 为什么软件能够转化为硬件，硬件能够转化为软件? 实现这种转化的媒介是什么？
【答案】软件能够转化为硬件，硬件能够转化为软件原因如下：
（1）容量大、价格低、体积小、可改写的只读存储器提供了软件固化的良好物质基础。现在已经可以把许多复杂的、常用的程序制作成固件。就它的功能来说，固件是软件，但从形态来说，固件又是硬件。
（2）目前在一片硅单晶芯片上制作复杂的逻辑电路已经是实际可行的，这又为扩大指令的功能提供了相应的物质基础。因此，本来通过软件手段来实现的某种功能，现在可以通过硬件来直接解释执行。传统的软件部分，今后完全有可能“固化”甚至“硬化”。
（3）任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。
实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。
2． CTU 的性能指标有哪些? 其概念是什么？
【答案】把运算器和控制器合在一起称为中央处理机，简称CPU 。其性能指标主要有以下几个方面：
（1）主频：CPU 的时钟频率（CPU Clock Speed）；
（2）内存总线速度：指CPU 与二级（L2）高速缓存和内存之间的通信速度；
（3）扩展总线速度：指安装在微机系统上的局部总线如VESA 或PCI 总线接口卡的工作速度；
（4）工作电压：指CPU 正常工作所需的电压；
（5）地址总线宽度：决定了CPU 可以访问的物理地址空间，对于486以上的微机系统，地址线的宽度为32位，最多可以直接访问4096MB 的物理空间；
（6）数据总线宽度：决定了CPU 与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据 传输的信息量。
（7）主频/时钟周期：CPU 的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率（f ）叫CPU 的主频，度量单位是MHz （兆赫兹）、GHz （吉赫兹）；
主频的倒数称为CPU 时钟周期（T ），T=l/f，度量单位是
CPU 执行时间=CPU时钟周期数×CPU 时钟周期；
第 2 页，共 43 页 （8）CPU 执行时间：表示CPU 执行一般程序所占用的CPU 时间，可用下式计算：
3． 什么是指令? 什么是程序？
【答案】（1）每一个基本操作称为一条指令。
（1）解决某一问题的一串指令序列，称为程序。
4． 某机器中有16个通用寄存器，运行某中断处理程序时仅用到其中2个寄存器，请问响应中断而进入该中断处理程序时是否要将通用寄存器内容保存到主存中去? 需保存几个寄存器？
【答案】（1）要将通用寄存器内容保存到主存中去。
（2）中断服务程序中要使用的通用寄存器原内容保存到存储器中，中断服务程序要动用哪个寄存器，就保存哪个，所以需要保存2个。
5． 在虚存实现过程中，有些页面会在内存与外存之间被频繁地换入和换出，使系统效率急剧下降。这种现 象称为颠簸。请解释产生颠簸的原因，并说明防止颠簸的办法。
【答案】产生颠簸的原因主要有：
（1）分配的页面数太少；
（2）替换策略不佳。
防止颠簸的办法：
（1）适当增加分配给用户程序的页面数；
（2）选取
或更好的替换策略。
二、分析题
6． 浮点数四则运算的基本公式如下：
其中
.
算器的逻辑结构图。
【答案】浮点乘法和除法相对来说比较简单，因为尾数和阶码可以独立处理：浮点乘法只需对尾数作定点乘和阶码作定点加，而浮点除法只需对尾数作定点除和阶码作定点减即可。不论乘法和除法，需将结果规格化。
浮点加减法较复杂，原因在于尾数相加或减之前必须对阶。为此，将较小的阶码X 。
对应的尾数
（1）计算
（2）将
（3）计算
（4）将结果规格化。
第 3 页，共 43 页 试画出浮点运右移位以得到一个新的尾数
.
这样就能与进行运算。因此浮点加减法需要四步运算： （定点减法）； 移位以形成. （定点加法或减法）；
图为浮点运算器的结构图。该运算器由两个相对独立的定点运算器组成。阶码部件只进行加、减操作，
实现对阶（求阶差）和阶码加减法操作
部件完成。寄存器尾数部分可进行加、减、乘、除运算，并与阶码部件协同完成对阶和规格化等功能。尾数的加、减由加法器完成，尾数乘除由高速乘除和积商寄存器本身具有移位功能，以便完成对阶和规格化等操作。
图
7． —磁带机有9道磁道，带长700m , 带速2m/ s，每个数据块1KB , 块间间隔14mm 。若数据传输率为试求：
（1）记录位密度。
（2）若带首尾各空2m ，求此带最大有效存储容量。
【答案】（1）由于数据传输率
（2）传送一个数据块所需时间为
一个数据块占用长度为
每块间隙数据块总数为
故磁带存储器有效存储容量为
其中D 为记录位密度，vS 线速度，故
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