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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。

答：主要设计思想是： 数字计算的数制采用二进制，计算机应该按照程序顺序执行，

主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备

2． 请给出下列数的原码，补码，反码和移码。

a. 27/64

b. -27/64

答： a. 27/64 的原码是 0.011011，补码是 0.011011，反码是 0.011011 ，小数无移码(正

数的原码补码反码都不变)

b. -27/64 的原码是 1.011011，补码是 1.100101 ，反码是 1.100100 ，小数无移码(负

数反码 =原码除符号位外每位取反；补码 =反码 +1 ；反码 =补码 -1 )

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=11001, y=-01011;

c. x=-11001, y=-01011;

答： a. 0011001+0001011=0100100 正溢出

b. 0011001+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。

答：

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判结果的正确性

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果要进行舍入处理

5． 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？

答：计算机系统中通常采用三级层次结构来构成存储系统，主要是由高速缓冲存储器

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。用来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，辅助存储器用来存放暂不运行但

需联机存放的程序和数据。从 CPU 看来，这个整体的速度接近于 Cache 和寄存器的操

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作速度、容量是辅存(或海量存储器)的容量，每位价格接近于辅存的位价格。从而较

好地解决了存储器中速度、 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，从整体上提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。

答：

Cache 的命中率

基于程序访问的局部性原理， 增加 Cache 使得要访问的数据绝大多数都可以在 Cache 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