（2）设Cache的初态为空，CPU依次从主存第0、1、2、…… 99号单元读出100个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序读8次，问命中率是多少？
（3）若Cache的速度是主存的6倍，试问有Cache和无Cache相比，速度约提高多少倍? 22．简要说明提高访存速度可采取那些措施？
23．画出NR、NRZ、NRZ1、PE、FM写入数字串1011001的写入电流波形图。 24．以写入10010110为例，比较调频制和改进调频制的写电流波形图。
25．画出调相制记录01100010的驱动电流、记录磁通、感应电势、同步脉冲及读出代码等几种波形。 26．磁盘组有六片磁盘，每片有两个记录面，存储区域内径22cm，外径33cm，道密度为40道/cm，内层
密度为400 位/cm，转速2400 转/分，问： （1）共有多少存储面可用？ （2）共有多少柱面？
（3）盘组总存储容量是多少？ （4）数据传输率是多少？
27．某磁盘存储器转速为3000转/分，共有4个记录盘面，每毫米5道，每道记录信息12288字节，最小
磁道直径为230mm，共有275道，求： （1）磁盘存储器的存储容量；
（2）最高位密度（最小磁道的位密度）和最低位密度； （3）磁盘数据传输率； （4）平均等待时间。
28．磁表面存储器和光盘存储器记录信息的原理有何不同？
29．试从存储容量、存取速度、使用寿命和应用场合方面比较磁盘、磁带和光盘存储器。 30．写出1100、1101、1110、1111对应的海明码。
（1）按配偶原则配置； （2）按配奇原则配置。
31．已知接受到的海明码（按配偶原则配置）为1100100，1100111，1100000，1100001，检查上述代码是
否出错？第几位出错？
32．已知接收到下列海明码，分别写出它们所对应的欲传送代码。
1100000（按偶性配置）； 1100010（按偶性配置）； 1101001（按偶性配置）； 0011001（按奇性配置）； 1000000（按奇性配置）； 1110001（按奇性配置）；
33．欲传送的二进制代码为1001101，用奇校验来确定其对应的海明码，若在第六位出错，说明它的纠错
过程。
34．为什么海明码纠错过程中，新的检测位P4P2P1的状态即指出了编码中错误的信息位？ 35．设有效信息为1100，试用生成多项式G(x) = 1011，将其编成循环冗余校验码。
36．有一个（7，4）码，其生成多项式G(x)= x3 + x + 1，写出代码1001的循环冗余校验码。
第四章 存储器习题部分答案
1、答：
主存：与CPU直接交换信息，用来存放数据和程序的存储器。
辅存：主存的后援存储器，用来存放当前暂时不用的程序和数据，不予CPU直接交换信息。
CACHE：为了解决CPU和主存的速度匹配，提高访存速度的一种存储器，它设在主存与CPU间，起缓冲作用。
RAM：可读可写存储器，是随机存取的，在程序执行过程中既可读出也可写入，而且存取时间与存储单元所在位置无关。
SRAM：静态RAM，以触发器原理寄存信息。 DRAM：动态RAM，以电容充放电原理寄存信息。
ROM：只能对其存储的内容读出，而不能对其写入的只读存储器。 PROM：可实现一次性编程的只读存储器。
EPROM：可擦洗可编程的只读存储器，用紫外线照射进行擦写。 EEPROM：用电气方法进行擦写的可擦洗可编程的只读存储器。 CDROM：只读型光盘，此中光盘内数据程序由厂家事先写入，用户只能读出，不能修改或写入新的内容。 Flash Memory：快擦型存储器，是性能价格比号，可靠性高的可擦写非易失型存储器。
2、答：
计算机中有以下部件可以存储信息：寄存器、缓存、主存、磁盘、磁带等。 速度上：寄存器>缓存>主存>磁盘>磁带
容量上：寄存器<缓存<主存<磁盘<磁带 价格/位：寄存器>缓存>主存>磁盘>磁带
3、答：
(1) 存储器的层次结构主要体现在：缓存－主存和主存－缓存这两个存储层次上。
(2) 从CPU的角度来看，缓存－主存这一层次的速度接近于缓存，高于主存，其容量和位价却接近于主存。从主存－缓存这一层次，其速度接近于主存，容量接近辅存，平均位价也接近于辅存，从而解决了速度、容量、成本这三者间的矛盾。
(3) 主存与缓存之间的数据调动是由硬件自动完成的，CPU不能直接访问辅存，辅存只能与主存交换数据，他们之间的信息调动均由硬件和操作系统来实现。
4、答：
存取周期：是指存储器进行连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需的最小间隔时间。 存取时间：是指启动一次存储器操作（读或写）到完成该操作所需的全部时间。 由概念可知，这两个概念是有很大区别的，通常存取周期大于存取时间。
5、答：
(1) 存储器带宽：每秒从存储器进出信息的最大数量。 (2) 带宽＝32bit/200ns＝160M位/秒
7、答：
因为容量为16K×32，所以需地址线14根，数据线32根，总和是46根。
需要128片1K×4，32片2K×8，32片4K×4，32片16K×1，16片4K×8，8片8K×8
8、答：
静态RAM是触发器存储信息，因此即使信息读出后，它仍保持其原状态，不需要在城，但电源掉电时，原存信息丢失。动态RAM靠电容存储电荷的原理来寄存信息，即使电源不掉电，信息也会自动消失。
动态RAM的优点：
① 在同样大小的芯片中，动态RAM的集成度远高于静态RAM，如动态RAM的基本单元电路为一个MOS管，静态RAM的基本单元电路为六个MOS管；② 动态RAM行、累地址按先后顺序输送，减少了芯片引脚，封装尺寸也减少；③ 动态RAM的功耗仅为静态RAM的1/6；动态RAM的价格仅为静态RAM的1/4
动态RAM的缺点：
① 由于使用动态元件，因此他的速度比静态RAM低；② 动态RAM需要再生，故需配置再生电路，也需要消耗一部分功率。
15、答：
(1) 见下图
(2) 第一片0000H~1FFFH，第二片2000H~3FFFH，??，第八片E000H~FFFFH
(3) 说明译码器有误，第六根线的输出始终是0。
24、答：
见下图
30、答：
配奇：1010100，0111101，1111110，0010111 配偶：0111100，1010101，0010110，1111111
31、答：
1100100第6位错，1100111第7位错，1100000第3位错，1100001第4位错
32、答：
1100000欲传送代码是1000，1100010欲传送代码是0110，1101001欲传送代码是0001， 0011001欲传送代码是1000，1000000欲传送代码是0010，1110001欲传送代码是1001
35、答：
1101100
36、答：
1001110
第五章 思考题与习题
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.
I/O有哪些编址方式？各有何特点？
简要说明CPU与I/O之间传递信息可采用哪几种联络方式？它们分别用于什么场合？ I/O与主机交换信息时，共有哪几种控制方式？简述它们的特点。
试比较程序查询方式、程序中断方式和 DMA方式对CPU工作效率的影响。 图形显示和图像显示有何区别？
字符显示器的接口电路中配有缓冲存储器和只读存储器，各有何作用？ 试比较针式打印机、激光打印机和喷墨打印机。
某计算机的I/O设备采用异步串行传送方式传送字符信息。字符信息的格式为一位起始位、七位数据位、一位检验位和一位停止位。若要求每秒钟传送480个字符，那么该设备的数据传送速率为多少？ 什么是多媒体技术？简要说明研制多媒体计算机的关键技术。 什么是 I/O接口？为什么要设置 I/O接口？I/O接口如何分类？ 简述 I/O接口的功能和基本组成。
结合程序查询方式的接口电路，说明其工作过程。 说明中断向量地址和入口地址的区别和联系。
在什么条件下，I/O设备可以向CPU提出中断请求？ 什么是中断允许触发器？它有何作用？
在什么条件和什么时间，CPU可以响应I/O的中断请求？
某系统对输入数据进行取样处理，每抽取一个输入数据，CPU就要中断处理一次，将取样的数据存至存储器的缓冲区中，该中断处理需P秒。此外，缓冲区内每存储N个数据，主程序就要将其取出进行处理，这个处理需Q秒。试问该系统可以跟踪到每秒多少次中断请求？ 试用键盘设备为例，结合中断接口电路，说明其工作过程。
在程序中断方式中，磁盘申请中断的优先权高于打印机。当打印机正在进行打印时，磁盘申请中断请
18. 19.
20. 21. 22. 23. 24. 25. 26.
27.
28. 29. 30.
求。试问是否要将打印机输出停下来，等磁盘操作结束后，打印机输出才能继续进行？为什么？ 试比较单重中断和多重中断服务程序的处理流程，说明他们不同的原因。
DMA方式有何特点？什么样的I/O设备与主机交换信息时采用DMA方式，举例说明。 CPU对DMA请求和中断请求的响应时间是否一样？为什么？ 结合DMA接口电路说明其工作过程。
DMA的工作方式中，CPU暂停方式和周期挪用方式的数据传送流程有何不同，画图说明。
假设某设备向CPU传送信息的最高频率是40K次/秒，而相应的中断处理程序其执行 时间为40μs，试问该外设是否可用程序中断方式与主机交换信息，为什么？
设磁盘存储器转速为3 000转／分，分8个扇区，每扇区存储1K字节，主存与磁盘存储器数据传送的宽度为16位（即每次传送16位）。假设一条指令最长执行时间是 25μs，是否可采用一条指令执行结束时响应DMA请求的方案，为什么？若不行，应采取什么方案？
试从下面七个方面比较程序查询、程序中断和DMA三种方式的综合性能。 （1） 数据传送依赖软件还是硬件： （2） 传送数据的基本单位： （3） 并行性； （4） 主动性； （5） 传输速度； （6） 经济性； （7） 应用对象。
解释周期挪用，分析周期挪用可能会出现的几种情况。 试从五个方面比较程序中断和 DMA方式有何区别。 什么是多重中断？实现多重中断的必要条件是什么？
第五章 输入输出系统习题部分答案
1、答：
I/O的编制方式有两种：统一编址和不统一编址。统一编址就是将I/O地址看作是存储器地址的一部分。不统一编址就是将I/O地址和存储器地址分开，所有对I/O的访问必须有专用的I/O指令。统一编址占用了存储空间，减少了主存容量，但无需专用的I/O指令。不统一编址由于不占用主存空间，所以不影响主存容量，但是需要设置I/O专用指令。
2、答：
CPU与I/O之间传递信息可以采用以下3种联络方式。第一种是立即响应方式，它适用于一些工作速度十分缓慢的I/O设备。第二种是异步工作采用应答信号联络，这种方式适用于I/O设备与主机工作速度不匹配时的情况。第三种是同步工作采用同步时标联络，这种方式用于I/O设备与CPU的工作速度完全同步。
3、答：
(1) 程序查询方式。特点是主机与I/O串行工作，CPU启动I/O后，时刻查询I/O是否准备好，若设备准备就绪，CPU便转入处理I/O与主机间传送信息的程序；若设备没有准备就绪，则CPU反复查询，踏步等待，直到I/O准备就绪为止，这种方式CPU效率很低。
(2) 程序中断方式。特点为主机与I/O并行工作。CPU启动I/O后，不必时刻查询I/O是否准备好，而是继续执行程序，当I/O准备就绪时，向CPU发出中断信号，CPU在适当的时候相应I/O的中断请求，暂停现行的程序为I/O服务，此方式消除了踏步现象，提高了CPU的效率。
(3) DMA方式。其特点是主机与I/O并行工作，主存和I/O之间有一条直接数据通路，CPU启动I/O后，不必查询I/O是否准备好，当I/O准备就绪后，发出DMA请求，此时CPU不直接参与I/O和主存间的信息交换，只是把外部总线的使用权暂时交付DMA，仍然可以完成自身内部的操作，所以不必中断现行程序，只需暂停一个存取周期访存，CPU效率更高。
(4) 通道方式，通道是一个具有特殊功能的处理器，CPU把部分权力下放给通道，由它实现对外围设备的同意管理和外围设备与内存之间的数据交换，大大提高了CPU的效率，但是它是以花费更多的硬件为代价的。
(5) I/O处理机方式。他是通道方式的进一步发展，CPU将I/O的操作以及外围设备的管理全部给I/O处理机，其实质是多机系统，因而效率有很大的提高。
4、答：
程序查询方式要求CPU时刻查询I/O，直到I/O准备好为止，这种方式CPU工作效率很低。程序中断方式比程序中断方式提高了CPU的工作效率，消除了“踏步”现象。DMS方式中CPU的工作效率是这三种之中最高的一个。CPU启动I/O后，不必查询I/O是否准备好，当I/O准备就绪后，发出DMA请求，此时CPU不直接参与I/O和主存间的信息交换，只是把外部总线的使用权暂时交付DMA，仍然可以完成自身内部的操作，所以不必中断现行程序，只需暂停一个存取周期访存，CPU效率更高。
5、答：
图形显示器是用点、线、面组合而成的平面或立体图形。并可以做平移、比例变化、旋转、坐标变换、投影变换、透视变换、透视投影、轴侧投影、单点透视、两点或三点透视以及隐线处理等操作。主要用于CAD和CAM等。图形显示器所显示的图形是由计算机用一定的算法形成的点、线、面、阴影等，它来自主观世界，因此又称主观图像或叫做计算机图像。图像显示器所显示的图像通常来自客观世界，故又称客观图像。图像显示器是把由计算机处理后的图像，以点阵列的形式显示出来。
6、答：
(1) 缓冲存储器做为显示存储器，存放欲显示的字符的ASII码，其容量与显示屏能显示的字符个数有关，每个字符所在存储单元的地址与字符所在荧光屏上的位置一一对应。
(2) 只读存储器做为字符发生器，将ASII码转变为一组光点矩阵信息ROM的个数与显示器所能显示的字符种类有关。
7、答：
针式打印机、激光打印机和喷墨打印机都配有一个字符发生器，它们的共同特点是都能将字符编码信息变为点阵信息，不同的是这些点阵信息的控制对象不同。点阵针式打印机的字符点阵用于控制打印机的驱动电路；激光打印机的字符点阵脉冲信号用于控制激光束；喷墨打印机的字符点阵信息控制墨滴的运动轨迹。
此外，点阵针式打印机是属于击打式打印机，可以逐字打印也可以逐行打印，喷墨打印机只能逐字打印，激光打印机数据页式输出设备，后两种都属于非击打式打印机。
不同种类的打印机其性能和价格差别很大，用户可以根据不同的需要合理选用。要求印字质量高的场合可以选用激光打印机；要求价格便宜的或是只需要具有文字处理功能的个人用计算机，可配置串行点阵针式打印机；要求处理的信息量很大，速度要求快，应该配置行式打印机或是高速激光打印机。
8、答：
数据传送速率为480×(1＋7＋1＋1)＝4800位/秒
9、答：
多媒体技术是指强调计算机与声音、活动图像和文字相结合的技术。
多媒体技术的关键技术主要有：视频和音频数据的压缩和解压缩技术、多媒体专用芯片、大容量存储器、适用于多媒体技术的软件。
第六章 思考题与习题
1．最少用几位二进制数即可表示任一五位长的十进制正整数？
2．已知X=0.a1a2a3a4a5a6(ai为0或1)，讨论下列几种情况时ai各取何值。
1 （1）X>2
1 （2）X≥8
11 （3）4≥X>16
3．设x为整数，[x]补=1,x1x2x3x4x5，若要求x<-16，试问x1~ x5应取何值？ 4．设机器数字长为8位（含1位符号位在内），写出对应下列各真值的原码、补码和反码。
5．已知[x]补，求[x]原和x
[x]补=1.1100；[x]补=1.1001；[x]补=0.1110；[x]补=1.0000 [x]补=1,0101；[x]补=1,1100；[x]补=0,0111；[x]补=1,0000 6．设机器数字长为8位（含1位符号位在内），分整数和小数两种情况讨论真值x为何值时，[x]补=[x]原成
立。
7．设x为真值，x*为绝对值，说明[-x*]补=[-x]补能否成立。 8．讨论若[x]补>[y]补，是否有x>y？
9．当十六进制数9B和FF分别表示为原码、补码、反码、移码和无符号数时，所对应的十进制数各为多
少（设机器数采用一位符号位）。
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