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）；
7 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
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