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计算机习题问答(一)

1．在计算机中，为什么要采用多级结构的存储器系统？它的应用是建立在程序的什么特性之上的？

答案

为了缓解主存储器读写速度慢，不能满足CPU运行速度需要的矛盾，另一方面又

要解决主存储器容量小，存不下更多的程序和数据的难题，当前计算机系统中，

广泛采用了多级结构的存储器系统。它的应用是建立在程序运行的局部性原理之

上的。

2．多级结构的存储器是由哪三级存储器组成的？每一级存储器使用什么类型的存储器介质？这些介质的主要特性是什么？在多级结构的存储器系统中，何谓信息的一致性原则和包含性原则？

答案

多级结构的存储器是由高速缓冲存储器、主存储器和虚拟存储器三级结构组成的。

每一级存储器使用的存储器介质及特性如下：

存储器介质特性

高速缓冲存储器静态存储器（SRAM）速度特快、成本高

不需要刷新、容量较小

主存储器动态存储器（DRAM）速度较慢、成本较低

需要刷新、容量较大

虚拟存储器磁盘速度慢、成本低、容量极大

信息的一致性原则是：同一个信息会同时存放在几个级别的存储器中，此时，这一信息

在几个级别的存储器中必须保持一致。

信息的包含性原则是：处在内层（更靠近CPU）存储器中的信息一定被包含在各外层的存储器中。

3. 比较DRAM和SRAM芯片的主要特性。

答案

静态和动态存储器芯片特性比较

特性 SRAM DRAM

存储信息触发器电容

破坏性读出非是

需要刷新不要需要

送行列地址同时送分两次送

运行速度快慢

集成度低高

发热量大小

存储成本高低

4. 为什么当前的计算机系统中，多选用DRAM芯片组成主存储器？

答案

因为DRAM芯片生产成本低、集成度高，可组成较大容量的存储器。

5. 多体结构的主存储器的作用是什么？什么是多体交叉编址技术（低地址交叉）？作用是什么？

答案：

使用多体结构的主存储器，是为了使用可以独立读写的多个存储器，以提高对它们

并行读写，快速得到多个数据的能力，缓解单个主存储器读写速度慢的矛盾。

在多体结构的主存储器中，通常多选用把相邻的存储字放在不同的存储体中，这被

称为多体交叉编址技术（或称为低地址交叉）。它更符合程序运行的局部性原理，

有利于同时（或时间上有覆盖）地读写地址相邻的几个存储字。

6. 高速缓冲存储器在计算机系统中的主要作用是什么？用什么类型的存储器芯片实现，为什么？高速缓存与主存在读写原理方面有何区别？

答案

高速缓冲存储器（CACHE）的使用是为了缓解主存储器读写速度慢，不能满足CPU

运行速度需要的矛盾。高速缓冲存储器是用静态存储器（SRAM）的存储器芯片实现

的。因为静态存储器（SRAM）的存储器芯片不需要刷新，速度快。

主存储器读写原理是：必须在指令中给出主存的存储单元地址，通过译码电路选中

主存的一个单元，再执行读写操作。

高速缓冲存储器（CACHE）的容量很小，无法用主存地址去选择CACHE的一个单元，

所以使CACHE的每个存储单元有三部分组成，如图所示：

有效位标志字段数据字段

1或0 主存地址信息主存单元复制过来的数据

数据字段：当CPU第一次读出主存某一单元内容时，顺便写进CACHE的某一个单元

有效位：“1”表示数据字段内容有效；“0” 表示数据字段内容无效

标志字段：保存相应主存储单元的地址信息。当程序中的一条指令要用一个内存地

址读主存的某一个单元时，就用这一地址来与CACHE中的各个标志字段的内容相比

较，若有相同者，则该CACHE单元的数据字段内容就是欲要的数据。

7. 高速缓冲存储器有哪三种主要的映像方式？从地址映射和地址变换比较它们各自的组成特点。

答案

高速缓冲存储器有三种主要的映像方式：全相联映像方式、直接映像方式和多路组

相联映像方式。从地址映射和地址变换比较它们各自的组成特点如下：

全相联映像方式：就是主存的一个字（或字块）可以映像到整个CACHE的任何一个

字（或字块）中。标志字段存放了主存地址的一部分，实现CACHE标志字段的比较

操作要访问到每一个CACHE单元，所以电路过多过复杂，实现成本太高。

直接映像方式：就是主存的一个字（或字块）只能映像到整个CACHE的一个准确确

定的字（或字块）中。二者的对应关系是完全确定的，没有任何选择余地。在CACHE

标志字段仅写入主存地址的区段号。比较时仅用主存地址的区段号与CACHE标志字段

比较即可。

多路组相联映像方式：是全相联与直接映像方式的折衷方案。把CACHE分为若干组，

每组包含几个区段，主存也分为组间采用全相联映像方式，而组内采用直接映像方式。

8. 简单说明写一次型光盘的组成和实现数据读写的原理及过程。

答案

写一次型光盘盘片由基板、铝质反射层和薄金属膜三层结构组成。写入时，写光

束聚焦成很细的光束打到指定的位置，那里的金属膜融出一个小于1μ的小坑，表

示已完成一个1信号的写入操作。读出时，读光束照到指定的光盘位置（能量很弱）

，会把所照之处有无小坑通过反射光的强弱表现出来，从而确定读出来的是“1”信

号还是“0”信号。

9．阵列磁盘应用什么类型的接口卡？该卡上大体有些什么组成部件？阵列盘中的RAID0，RAID1，RAID4，RAID5指的是什么类型的容错处理？

答案

阵列磁盘应用RAID卡即阵列控制接口卡。该卡上大体有一个单片计算机、有DRAM

存储器（阵列加速器）。

RAID0指的是没有采取任何容错措施；RAID1指的是采取磁盘镜像容错措施；

RAID4指的是数据保护容错措施；RAID5指的是分布式数据保护容错措施。

1、把下面给出的几个十进制的数化成二进制的数(无法精确表示时,小数点后取3位)、八进制的数、十六进制的数: 7+3/4, -23/64, 27.5, -125.9375, 5.43

2+(11)2/(100)2=(111.11)2=(7.6)8=(7.C)16

提示: 3/4不必转化成小数再用乘2取整法转换为二进制小数,直接将11的小数点左移两位即得0.11;

(2)2-23/64=(-10111)2/26=(-0.010111)2=(-0.27)8=(-0.5C)16;

(3)327.5=(11011.1)2=(33.4)8=(1B.8)16;

(4)4-125.9375=(-1111101.1111)2=(-175.74)8＝(-7B.F)16;

(5)5.43=(101.011)2=(5.3)8=(5.6)16;

2, -(101101111.101)2, (23.47)8, -(1A3C.D)16

=10.3125;

(2)-(101101111.101)2=-367.625;

(3)(23.47)8=2×8+3+4×8-1+7×8-2=19+0.5+0.1094=19.6094;

(4)-(1A3C)16=-(1×163+10×162+3×16+12+13×16-1)=-6716.8125;

1110*0101, 10111101/1101

(3)1110*0101=1000110

(4)10111101/1101=1110.100

5.写出下面2组数的原、反、补码表示，并用补码计算每组数的和、差。双符号位的作用是什么？它只出现在什么电路之处？

原=[x]补=[x]反=00 1101=00 1101=00 1101

[y]原=11 0111 [y]反=11 1000

[y]补=11 1001 [-y]补=00 0111

[x]补+[y]补=00 1101+11 1001=00 0110

故x+y=0.0110

[x-y]补=[x]补+[-y]补=00 1101+00 0111=01 0100 结果错误，正溢出

(2) x=10111101 y=-00101011 设符号位为双符号位

则 [x]原=[x]补=[x]反=00 10111101

[y]原=11 00101011 [y]反=11 11010100

[y]补=11 11010101 [-y]补=00 00101011

[x]补+[y]补=00 10111101+11 11010101=00 10010010

故x+y= 10010010

[x-y]补=[x]补+[-y]补=00 10111101+00 00101011 =00 11101000

故x-y= 11101000

双符号位用于简化补码加减运算时的判别溢出，它只出现在ALU的符号运算之处。

6. 写出[X]移=10111101和[Y]移=00101011所代表的实际值。说明移码的使用场合；计算二移码数的和、差。

+x x=(0111101) 2=(61)10

[y]移=00101011=27+y [y]补=10101011

y=(-1010101) 2=(-85)10

移码只用于浮点数中的阶码表示。

[x]移+[y]移=10111101+00101011=11101000

对运算结果要加27进行修正得01101000，即十进制-24

[x]移+[-y]移=10111101+11010101=10010010

对运算结果要加27进行修正得00010010 发生了溢出

8．依照计算机的计算过程，用原码计算在11题的第（1）小题给出的2个小数Y/X的商和正确的余数。

9．假定X=0 .0110011*211，Y=0.1101101*2-10（此处的数均为二进制），

浮点数阶码用4位移码、尾数用8位原码表示（含1位符号位），写出该浮点数能表示的绝对值最大、最小的（正数和负数）数值；

（1）写出X，Y的正确的浮点数表示（注意，此处预设了个小陷阱）；

最小的正数 0.1000000*2-7

绝对值最大的负数 -0.1111111*27

绝对值最小的负数 -0.1000000*2-7

[X]浮： 0 1010 1100110 （经过规格化处理）

符号位阶码尾数

[Y]浮： 0 0110 1101101

符号位阶码尾数

（2）计算X+Y；

[Y]浮变为 0 1 010 0000110 暂时保存

第三步：尾数相加，采用双符号位的补码运算

00 1100110

+00 0000110

______________

00 1101100

第四步规格化：满足规格化要求

第五步：舍入处理，采用0舍1入法处理

故最终运算结果的浮点数格式为： 0 1 010 1101101，

即X+Y=+0. 1101101*210

（3）计算X*Y

，Y=0.1101101*2-10

[X]浮： 0 1 010 1100110

[Y]浮： 0 0 110 1101101

符号位阶码尾数

第一步：阶码相加

[Ex+Ey]移=[Ex]移+[Ey]补=1 010+1 110=1 000 为移码表示的0

第二步：原码尾数相乘的结果为：0 10101101101110

第三步：规格化处理：已满足规格化要求，不需左规，尾数不变，阶码不变。

第四步：舍入处理：按舍入规则，加1进行修正

所以 X*Y= 0.1010111*2+000

非常好我支持^.^

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不好我反对

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