Preguntas del examen "Principios de composición informática"
1 (***30 puntos)
1 (10 puntos)
(2) Por favor responda ¿cuál es la codificación binario-decimal? ¿Cuál es el código autorizado? ¿Qué es un código no autorizado? Dé un ejemplo de un código autorizado y de un código no autorizado con el que esté familiarizado. (7 puntos)
2. Se sabe que X=0.1101, Y=-0.0101, use el código original para calcular X*Y=? (10 puntos)
3. Explique el principio básico de detección y corrección de errores del código Hamming. ¿Por qué puede detectar y corregir errores de un bit y también detectar errores de dos bits? están vigentes ¿Qué condiciones deben cumplirse numéricamente? (5 puntos)
4. Dé ejemplos de al menos 5 funciones informáticas que la ALU en la unidad aritmética generalmente puede proporcionar ¿Cuáles son los beneficios de usar múltiples acumuladores en la unidad aritmética? del registro multiplicador? (5 puntos)
II. (***30 puntos)
1. ¿Cuáles son los cuatro aspectos que normalmente se deben considerar al diseñar un sistema de comando? 2 puntos cada una, ***8 puntos)
2. Describe brevemente los pasos de ejecución de las instrucciones de resta SUB R3, R2 y las instrucciones de llamada a subrutinas (4 puntos cada una, ***8 puntos)
3. En controladores microprogramados, ¿cuáles son las cinco formas de obtener la dirección de la siguiente instrucción? (Primeros 2 puntos, ***10 puntos)
4. Explique brevemente de qué componentes funcionales debe estar compuesto un controlador lógico combinacional. (4 puntos)
3. (***22 puntos)
1. ¿Cuáles son las principales diferencias en las características de la memoria estática y los dispositivos de memoria dinámica? ¿Dónde se utiliza cada uno principalmente? (7 puntos)
2. ¿Cuáles son los tres métodos de mapeo básicos de CACHE y cuáles son las principales características de cada uno? ¿Cuál es la métrica más importante para medir el rendimiento de la memoria caché (CACHE)? (10 puntos)
3. ¿Cuál es el propósito de utilizar discos de matriz? ¿Qué tipo de tolerancia a fallas tienen RAID0, RAID1, RAID4 y RAID5 en discos de matriz? (5 puntos)
IV.(***18 puntos)
1. Compare el método de control del programa, el método de interrupción del programa y el método de acceso directo a la memoria al completar la entrada/salida. operación Las ventajas y desventajas de. (9 puntos)
2. Comparar las ventajas, desventajas y principales áreas de aplicación de las impresoras matriciales, de inyección de tinta y láser. (9 puntos)
Respuesta
1. (***30 puntos)
1 (10 puntos)
(1. ) ( 107/128)10 = ( 1101011/10000000)2 = ( 0.1101011)2 = ( 0.153)8 = ( 6B)16
(2) El código binario-decimal es 8421 códigos, es decir, 4 Los pesos de los bits del código base 2 de mayor a menor son 8, 4, 2 y 1 respectivamente. Las diez combinaciones del código base 0000, 0001, 0010,..., 1001 se utilizan para representar los diez valores. de 0 a 9 respectivamente. Los códigos de base dos de 4 dígitos satisfacen las reglas binarias, mientras que los dígitos decimales satisfacen las reglas decimales.
Un código ponderado se refiere a un código de 4 bits en base 2 de dígitos decimales en el que cada bit tiene un peso determinado. Un código no ponderado se refiere a un código de base 2 de 4 dígitos con dígitos decimales sin un peso definido. Un ejemplo del primero es un código decimal codificado en binario (BCD), y un ejemplo del segundo es un código de resto 3.
2. Se sabe que X=0.1101, Y=-0.0101, use la multiplicación de un dígito del código original para calcular X*Y=?
(10 puntos)
Explicación del producto/multiplicador de pieza de mayor pedido y producto/multiplicador de pieza de menor pedido
0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 Situación inicial
) 0 0 1 1 0 1 El dígito más bajo del multiplicador es 1, suma el multiplicador
0 0 1 1 0 1
0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 (perdido) Producto de desplazamiento a la derecha y multiplicador
) 0 0 0 0 0 0 El dígito más bajo del multiplicador es 1, suma 0
0 0 0 1 1 0
0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 (perdido) Producto parcial y multiplicador de desplazamiento a la derecha
) 0 0 1 1 0 1 El dígito más bajo del multiplicador es 1, suma el multiplicador
0 1 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 (perdido) desplazamiento a la derecha multiplicador de suma de producto parcial
) 0 0 0 0 0 0 multiplica El dígito más bajo del número es 0, suma 0
0 0 1 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 (perdido ) Producto parcial y multiplicador de desplazamiento a la derecha
El bit de signo del resultado es positivo, X*Y=0,01000001
Respuesta:
Principio básico: En Además de k datos, se añaden r dígitos de control. Por lo tanto, se forma una nueva palabra de código de k r bits, de modo que la distancia de código de la nueva palabra de código se amplía uniformemente. Asigne cada bit binario de datos a varias combinaciones diferentes de bits de paridad pares. Cuando un bit es incorrecto, los valores de varios bits de paridad relacionados cambiarán, de modo que se pueda descubrir el error y señalarlo. Un bit está mal y luego se corrige el error.
El bit de paridad y el bit de datos deben cumplir las condiciones
2 r-1gt
Bajo esta condición, no solo se puede descubrir un error de bit y mejorado y puede detectar dos dislocaciones al mismo tiempo.
4. Respuesta:
La ALU en la unidad aritmética generalmente puede proporcionar al menos 5 funciones: suma aritmética, resta aritmética, OR lógico, AND lógico y XOR lógico. El uso de múltiples acumuladores en la unidad aritmética puede simplificar los pasos de ejecución de las instrucciones. La función básica del registro multiplicador es desplazarse hacia la izquierda y hacia la derecha por sí solo al completar operaciones de multiplicación y división.
2. (***30 puntos)
1. Respuesta:
(1) La integridad del sistema de instrucción, instrucciones comunes completas y convenientes. programación;
(2) El sistema de instrucciones es eficiente, el programa ocupa menos espacio en la memoria y se ejecuta rápidamente.
(3) La regularidad del sistema de instrucción, instrucciones unificadas y simplificadas y reglas de uso de datos, fáciles de aprender y recordar.
(4) La compatibilidad del sistema de instrucción, el compatibilidad de computadoras de gama baja de la misma serie. El programa se puede colocar en una nueva máquina de gama alta y ejecutarlo directamente.
2. Respuesta: (1) Pasos de ejecución de las instrucciones de resta SUB R3, R2:
① AR←PC
② Leer memoria, IR← leer Contenido , PC←PC 1
③ R3←R3—R2, guardar información de estado
Fin, verifique la solicitud de interrupción, no hay solicitud de interrupción, ingrese al proceso de ejecución de la siguiente instrucción .
(2) Instrucción de llamada de subprograma CALL flujo de ejecución
① AR←PC
② Leer la memoria, el contenido leído por IR←, PC←PC; 1
③ AR←SP—1
④ Escribir memoria, guardar contenido de la PC en la pila
⑤ Dirección de entrada del programa PC←ZI
Finalizar, verifique la solicitud de interrupción, si no hay solicitud de interrupción, ingrese al proceso de ejecución de la siguiente instrucción.
3. Respuesta: En un sistema de control de microprogramas, generalmente existen las siguientes 5 formas de obtener la dirección de la siguiente microinstrucción:
(1) Cuando el microprograma se ejecuta secuencialmente, la siguiente dirección Agregue 1 a esta microdirección.
(2) Cuando el microprograma debe dirigirse a una determinada microdirección, el valor de la dirección se puede proporcionar en el campo correspondiente de la microinstrucción.
(3) Según el estado de un determinado resultado de ejecución de la microinstrucción (anterior o ésta), seleccione la ejecución secuencial o la transferencia a una determinada dirección.
(4) Lleve la dirección de devolución del micro subprograma al punto de interrupción del micro programa principal desde la micro pila para el procesamiento de devolución del micro subprograma.
(5) Cambie a un determinado control de dirección entre múltiples direcciones de microinstrucción según un juicio condicional.
4. Respuesta: El controlador lógico combinacional debe estar compuesto por 4 componentes funcionales:
(1) Contador de programa, utilizado para guardar la dirección de una instrucción en la memoria; p>
p>
(2) Registro de instrucciones IR, utilizado para guardar el contenido de las instrucciones leído en la memoria;
(3) Fuente de impulsos, lógica de control de arranque y parada y generador de ritmos , el primero proporciona información a varios componentes de la computadora. Proporciona pulsos continuos (únicos) del oscilador principal, que se utilizan para marcar el orden relativo de los pasos de ejecución de cada instrucción.
(4) Componente de generación de señales de control de sincronización, utilizado para formar y proporcionar señales de control utilizadas por varios componentes de la computadora en el momento actual.
3. (***22 puntos)
1. Respuesta: Las principales diferencias en las características de los dispositivos de memoria estática y dinámica se muestran en la siguiente tabla:
La memoria estática SRAM se usa principalmente para la memoria caché y la memoria dinámica se usa principalmente para la memoria principal.
2. Respuesta: La caché tiene tres métodos de mapeo: mapeo totalmente asociativo, mapeo directo y mapeo asociativo de grupos multidireccionales.
El método de imagen totalmente asociativo significa que cualquier palabra (bloque) de la memoria principal se puede escribir en cualquier palabra (bloque) de la caché. La ventaja es la máxima flexibilidad. La desventaja es que para determinar si la información leída está en la caché, la dirección de lectura original de la memoria principal debe compararse con el campo de bandera de cada unidad de toda la Cacha. El circuito es demasiado complejo y el costo es alto.
El método de asignación directa significa que una palabra (bloque de palabras) en la memoria principal solo se puede asignar a las palabras y bloques de palabras en la caché. La ventaja es que para determinar si la información leída está en el caché, el circuito para comparar la dirección de lectura original de la memoria principal con el campo de bandera es simple y de bajo costo; la desventaja es que el uso del caché carece de flexibilidad; lo que afecta la tasa de aciertos.
El método de mapeo asociativo multicanal es una solución intermedia entre el método de mapeo totalmente asociativo y el método de mapeo directo. La diferencia entre este y el método de imagen asociativa directa es que cada bloque de memoria principal puede elegir uno de varios bancos (por ejemplo, 2, 4, 8, en lugar de uno) para completar la operación de escritura en la caché. La imagen es que al escribir una palabra de memoria principal en el caché, puede elegir entre varios (en lugar de uno solo) individuos en el caché. No sólo tiene una alta tasa de aciertos, sino que también hace que la línea de comparación no sea demasiado complicada.
El indicador más importante para medir el rendimiento de la caché es la tasa de aciertos.
3. Respuesta: El propósito de utilizar la tecnología de matriz de discos:
① Mejorar el rendimiento general y la confiabilidad del equipo mediante la operación en paralelo de múltiples discos.
② Al organizar racionalmente los datos entre varios discos, se obtiene la tolerancia ideal a fallos, es decir, se utiliza una cierta cantidad de capacidad de almacenamiento adicional (redundancia) para guardar información de detección y corrección de errores.
El modo RAID0 (dispersión de datos) solo se utiliza para ampliar la capacidad, lectura y escritura simultáneas y mejorar las capacidades de entrada/salida de datos. No existen medidas de tolerancia a fallos, por lo que no existe tolerancia a fallos.
El modo RAID1 (duplicación de disco) es un método para realizar dos discos para realizar copias de seguridad entre sí, escribiendo los mismos datos en los dos discos emparejados. Se utiliza para hacer una copia de seguridad de los datos de modo que, incluso si falla un disco, los datos se puedan leer desde otro disco.
El modo RAID4 (protección de datos) proporciona tolerancia a fallos. Si alguno de los N 1 discos falla, el contenido de los N discos restantes se puede utilizar para calcular los datos correctos del disco fallido.
El modo RAID5 (protección de datos distribuidos) es una mejora respecto al RAID4. Al igual que RAID4, proporciona tolerancia a fallos. Si alguno de los N 1 discos falla, el contenido de los N discos restantes se puede utilizar para calcular los datos correctos del disco fallido.
IV.(***18 puntos)
1. Respuesta: El método de control directo del programa utiliza instrucciones de E/S directamente en el programa de usuario para completar las operaciones de entrada y salida. está controlado por la CPU. Controla el proceso de transferencia de datos consultando el estado operativo del dispositivo. La ventaja es que es sencillo de controlar y fácil de implementar. Las desventajas son que la CPU tiene baja eficiencia, bajo rendimiento en tiempo real y baja confiabilidad del sistema informático.
El método de interrupción del programa significa que el dispositivo que se lee y escribe activamente "informa" a la CPU si ha entrado en el estado listo y la CPU no necesita tiempo para realizar un bucle de prueba, sino para realizar el procesamiento de entrada y salida después de recibir la solicitud de interrupción del periférico. La ventaja es que la CPU y los periféricos funcionan en paralelo, lo que mejora en gran medida la eficiencia de trabajo de la CPU, mejora la naturaleza en tiempo real del sistema informático y mejora la confiabilidad del sistema informático.
El acceso directo a la memoria es un método de transferencia en el que el hardware realiza operaciones de E/S. La ventaja es que realiza una transmisión de datos a alta velocidad, reduce la interferencia a la CPU y mejora la eficiencia del trabajo de la CPU.
2. Compare las ventajas y desventajas y las principales áreas de aplicación de las impresoras matriciales, de inyección de tinta y láser como se muestra en la siguiente tabla.