1．什麼是計算機系統的層次結構？
通常，把乙個計算機硬、軟體系統的完整內容劃分為6個層次。分層能夠更精準地理解、說明每乙個層次的功能和執行機制，表明各層次之間相互依存、彼此支援的關係。下一層是實現上一層的基礎，上一層是對下一層的功能擴充套件。
① 數位電路與邏輯設計是實現計算機硬體的基礎，處於最底層；
② 由5個部件組成的計算機硬體系統構成微體系結構層，接在數字邏輯層上面；
③ 硬體系統實現了全部指令系統的執行功能，提供了設計軟體的能力，處在硬體系統的頂層和軟體系統的底層；
④ 最底層的軟體是作業系統，提供了管理和執行計算機系統的能力；
⑤ 在此基礎上設計的組合語言，提供了設計程式的功能較弱的基本工具；
⑥ 再往上實現了功能更強的高階語言，設計各種程式更容易，使用計算機更方便。
2．什麼是計算機系統中的硬體系統和軟體系統？
計算機硬體系統是一種高度複雜的、由多種電子線路、精密機械裝置等構成的、能自動並且高速地完成資料處理、計算的裝置或者工具。硬體系統由運算器部件、控制器部件、儲存器部件、輸入裝置和輸出裝置5個大的功能部件組成，見圖1.2。
其中運算器和控制器共同構成了大家熟知的 cpu，各部件間通過匯流排連線。顯然，這些部件中運算器用於完成對資料暫存、運算處理功能；控制器向各個部件、裝置提供協調執行所需要的控制訊號；儲存器用於完成對資料儲存功能；輸入裝置和輸出裝置分別用於完成對原始資料輸入功能和對運算結果輸出功能。
圖1.2 計算機硬體系統的組成示意圖
計算機軟體系統是由完成計算機資源管理、方便使用者使用的系統軟體（廠家提供），和完成使用者對資料的預期處理功能（使用者設計，自己使用）的程式這樣兩大部分構成的。基本系統軟體主要由3個部分組成：
（1）分擔計算機系統中的資源管理與分配，也向使用者和程式設計人員提供簡單、方便、高效服務的作業系統；
（2）支援使用者按照計算機最基本功能（指令）設計程式的組合語言；
（3）支援使用者按照解題演算法設計程式的高階語言。
在乙個完整的計算機系統中，軟體系統是建立在硬體系統層次之上的部分，它的存在以已有硬體系統為前提，並且必須在已有硬體上才能執行。
硬體系統也必須在軟體系統的排程指揮下才能發揮出應有的執行效率，體現出它的使用價值。
指令系統是設定在硬體系統和軟體系統之間的結合點和紐帶，硬體系統實現每一條指令的功能，全部軟體系統都是由指令序列組成的程式。
2．在16位定點原碼整數中，什麼是能表示的最大正數，最小正數，最大負數和最小負數的機器數形式？對應的十進位制數的數值範圍是什麼？
答：最大正數：0111 1111 1111 1111
最小正數：0000 0000 0000 0001
最大負數：1000 0000 0000 0001
最小負數：1111 1111 1111 1111
數值表示範圍：
3．數制轉換（二進位制需要小數點後保留8位）：
（1）將十進位制數（0.71）10分別轉換成二進位制數、十六進製制數和bcd碼；
（2）將十六進製制數（1ab）16轉換為二進位制數和十進位制數。
答：（0.71）10＝（0.01110001）bcd＝（0.10110101）2＝（
（1ab）16＝（000110101011）2＝（427）10
4．定點小數中，原碼表示有哪些優缺點？
答：優點：在數的真值和它的原碼表示之間的對應關係簡單，相互轉換容易，用原碼實現乘除運算的規則簡單。
缺點：用原碼實現加減運算很不方便，既要比較參與加減運算兩個數的確良符號，比較兩個數的絕對值的大小，還要確定運算結果的正確的符號等。
5．若將浮點數的階碼用移碼、尾數用原碼來表示，它有哪些優點？
答：尾數的符號位在浮點數表示的最高位，比較兩個數的大小時，符號非常重要，正數一定大於負數。階碼的位置在機器表示中，處在符號位和尾數之間，階碼大的，其移碼形式的機器數也大，便於比較浮點數的大小。
移碼的最小值是各位均為0，它被用來表示機器0，即當階碼的值小於或等於移碼所能表示的最小值時，認為浮點數的值為0。此時的機器0的階碼和尾數均為0的形式，給硬體的判0帶來很大的方便。
6．海明碼是如何實現檢錯的？
答：海明碼是對多個資料位使用多個校驗位的一種檢錯糾錯編碼方案。對每個校驗位採用偶校驗技術計算校驗位的值，通過把每個資料位分配到幾個不同的校驗位的計算中去，若任何乙個資料位出錯，必將引起相關的幾個校驗位的值發生變化。
通過檢查這些檢驗位取值的不同情況，不僅可以判斷是否出錯，還能發現是哪一位出錯並能恢復該出錯位的正確值。
7．已知x＝0.1101，y＝－0.0111，求[x]原、[y]原、[x]原、[y]原、[x+y]補。
答：[x]原=01101，[y]原=10111，[x]補=01101，[y]補=11001
[x+y]補=00110
2．什麼是mips計算機系統的運算器？
答：mips計算機是上個世紀八十年代中期推出的典型risc結構、非常成功的系統，國內外許多教材都把mips的指令系統和實現技術選為教學內容。
下圖是mips計算機的運算器部件的內部組成。由圖可見，它主要包括兩個重要部分，乙個是由128個暫存器組成的暫存器堆，另乙個是執行資料運算的alu。這個運算器被用於多週期cpu系統（對不同型別的指令選用不同的週期數）時，alu既用於計算資料，又用於計算資料和指令在儲存器中的位址，故還需要向alu提供計算指令位址的相關資訊。
暫存器堆regs 由 4組各32個暫存器組成，有3個控制埠(5位)提供暫存器編號，其中的 2個(rs、rt) 用於讀，讀出的資料將儲存到暫存器 a和b 。1個(rd) 用於寫，寫入的資料由di引腳提供，可以是暫存器c 或從記憶體讀出的內容，暫存器b的內容可以寫到記憶體。
算邏運算單元alu 能完成加、減、與、或、異或等運算，用alu-func 訊號選擇，一路運算資料報括暫存器a和程式計數器pc 2個**，用a-sel選擇，另一路包括暫存器b、常數4、兩個立即數immed-1和immed-2（兩個立即數來自指令暫存器ir並經過擴充套件得到）4 個**，用b-sel選擇，產生運算結果r (送到pc) 或儲存到結果暫存器c，還產生結果為0 的標誌位資訊 z。alu完成資料運算，資料、指令在記憶體中的位址計算這三種操作。
3．mips的運算器中alu的三種操作功能是如何實現的？
答：資料運算、資料和指令在記憶體中的位址計算是alu的三種基本操作功能。
（1）資料運算（rs+rt→rd）：3個暫存器的編號(rs、rt、rd)由指令暫存器提供。需要3步完成：
第1步用rs 和 rt 選擇並讀出兩個暫存器的內容，分別儲存到暫存器a和b；
第2步選擇a和b作為運算資料，控制alu執行加法運算，結果存暫存器c；
第3步把結果c中內容送到di端，用rd選擇暫存器，寫結果到暫存器堆。
（2）資料在記憶體中的位址計算（pc+immed_2 →pc）：1步完成：
選擇pc和immed_2 作為運算資料，控制alu執行加法運算，把計算結果r送pc輸入端並控制pc完成寫入操作。
（3）指令在記憶體中的位址計算（rs + immed_1→c）：2步完成計算記憶體位址：
第1步用rs 選擇並讀出暫存器的內容並儲存到暫存器a；
第2步alu實現a+immed_1 送暫存器c 。
4．簡述計算機運算器部件的主要功能。
答：運算器部件是計算機五大功能部件中的資料加工部件。運算器的首要功能是完成對資料的算術和邏輯運算，由其內部的alu承擔。
運算器的第二項功能是暫存將參加運算的資料和中間結果，由其內部的一組暫存器承擔。另外，運算器通常還作為處理機內部傳送資料的重要通路。
5．簡述浮點數的階碼用移碼、尾數用原碼表示的優點。
答：尾數的符號位在浮點數表示的最高位，比較兩個數的大小時，符號非常重要，正數一定大於負數。階碼的位置在機器表示中，處在符號位和尾數之間，階碼大的，其移碼形式的機器數也大，便於比較浮點數的大小。
移碼的最小值是各位均為0，它被用來表示機器0，即當階碼的值小於或等於移碼所能表示的最小值時，認為浮點數的值為0。此時的機器0的階碼和尾數均為0的形式，給硬體的判0帶來很大的方便。
6．運算器中使用多累加器有什麼好處？
答：運算器中使用多累加器有利於減少運算器執行運算過程中訪問記憶體儲器的次數，即可以把一些中間結果暫存在累加器中，有利於提高計算機的執行效率。
2．按指令所完成的功能進行分類，一般可以分為哪幾類？
答：（1）算術與邏輯運算指令這是每台計算機都必須具有的指令，它通常用於在計算機的運算器部件中完成對一或兩個資料的算術運算或邏輯運算功能。
（2）移位操作類指令包括算術移位、邏輯移位、迴圈移位三種，用於把指定的乙個運算元左移或右移一（多）位。
（3）資料傳送類指令用於實現通用暫存器之間、通用暫存器與記憶體儲器儲存單元之間、記憶體儲器不同儲存單元之間、寄通用存器與外圍裝置（介面）之間（有些場合也可以單獨劃分為輸入/輸出指令）的資料傳送功能。
（4）轉移類指令、子程式呼叫與返回指令用於解決變動程式中指令執行次序的需求。
（5）特權指令指僅用於作業系統或其它系統軟體的指令，為確保系統與資料安全起見，這一類指令不提供給使用者使用。
（6）其它指令如動態停機指令、空操作指令、置條件碼指令、開中斷指令、關中斷指令、堆疊操作指令等，用於完成某些特定的處理功能。
3．計算機指令中要用到的運算元一般可以來自哪些部件？
答：一般來自三個方面：
第乙個**（或去處），可以是cpu內部的通用暫存器，此時應在指令字中給出用到的暫存器編號（暫存器名）。通用暫存器的數量一般為幾個、十幾個，故在指令字中須為其分配2、3、4、5或更多一點的位數來表示乙個暫存器。
4．什麼是指令字長和指令格式？
答：指令字長：通常與計算機字長一致，但可以更短或更長。
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