《计算机组成原理实用教程》（第三版）
课后习题与思考题参考答案
丁涛涛 20111081201 2011级计科2班
第1章习题与思考题答案（略）
第2章习题与思考题答案
1、将下列二进制数、八进制数和十六进制数分别转换成十进制数
（1）（10101.1011）2 = 21.6875
（2）（111111）2 = 95
（3）（457.25）8 = 303.328125
（4）（777）8 = 511
（5）（3AB.5C）16 = 939.5
（6）（FFFF）16 = 65535
2、将下列十进制数分别转换成二进制数、八进制数和十六进制数
（1）（24.25）10 （2）（255.4）10 （3）（4090.93）10
（4）（32765.52）10
参考答案：(1) (24.25)10=(11000.01)2=(30.2)8=(18.8) 16
(2) (255.4)10=(1111 1111 .0110 0110)2=(377.314)8=(FF.66)16
(3) (4090.93)10=(1111 1111 1010.111011100)2=(7772.734)8=(FFA.EE)16
(4) (32765.52)10=(111111*********.1000001010)2=(77775.412)8=(7FFD.85)16
3、某机字长16位，数据可采用定点和浮点两种表示方法，采用浮点表示时，阶码占5位，尾数占11位，rm=2，各包含1位符号位。请写出。
（1）带符号定点小数的表示范围；
（2）带符号定点整数的表示范围；
（3）浮点正数的表示范围；
（4）浮点负数的表示范围；
（5）最小的规格化正数；
（6）最大的规格化负数。
参考答案：(1)带符号定点小数表示范围:-( 1-2-16)~(1-2-16)
(2)带符号定点整数表示范围:-(216-1)~216-1
(3)浮点正数表示范围:0~（211-1）×2(32-1)
(4)浮点负数表示范围:-(211-1)×2(32-1)~0
(5)最小的规格化正数:(2-1+2-11)×2(-(32-1)
(6)最大的规格化负数:-(2-1+2-11)×2-(32-1)
4、第3题中要求用补码考虑数的大小，写出题中（1）~（6）的表示范围。
参考答案：对于补码表示:
(1) -1~1-2-16 (2)-216~216-1 (3)0~(211-1)×2(32-1)
(4)-211×2(32-1)~0 (5)(2-1+2-11)×2-32(6)-2-11×2-32
5、写出下列各定点数的原码、补码和反码。
（1）
11113030 1616512512 +-
1515
，-，+，-，+，
6464
（2）+61，-61，+120，-120，+500，-500
参考答案：(1)(11/16)10=+0.1011 原码:0.1011 补码:0.1011 反码:0.1011
(-11/16)10=-0.1011 原码:1.1011 补码:1.0101 反码:1.0100
(15/64)10=0.001111 原码:0.001111 补码:0.001111 反码:0.001111
(-15/64)10=-0.001111 原码:1.001111 补码:1.110001 反码:1.110000
(30/512)10=0.000011110 原码:0.000011110 补码:0.000011110 反码:0.000011110
(-30/512)10=-0.000011110 原码:1.000011110 补码:1.111100010 反码:1.111100001
(2)(61)10=111101 原码:0111101 补码:0111101 反码:0111101
(-61)10=-111101 原码:1111101 补码:1000011 反码:1000010
(120)10=1111000 原码:01111000 补码:01111000 反码:01111000
(-120)10=-1111000 原码:11111000 补码:10001000 反码:100001111
(500)10=111110100 原码:0111110100 补码:011110100 反码:011110100
(-500)10=-111110100 原码:1111110100 补码:1000001100 反码:1000001011
6、已知下列各数的补码，求出它们的真值。
（1）［x］补=1.101100，［y］补=0.101011
（2）［x］补=0.010011，［y］补=1.110101
参考答案：(1)[x]补=1.101100 x的真值为-0.010100 [y]补=0.101011 y的真值为:0.101011
(2)[x]补=0.010011 x的真值为0.010011 [y]补=1.110101 y的真值为:-0.001011
7、已知下列各数的原码，求出它们的补码
（1）［x］原=1.010101，［y］原=0.101010
（2）［x］原=0.110101，［y］原=1.011010
参考答案：(1)[x]原=1.010101 [x]补=1.101011 [y]原=0.101010 [y]补=0.101010
(2)[x]原=0.110101 [x]补=0.110101 [y]原=1.011010 [y]补=1.100110
8、已知某浮点数为X=0.1010101×2+101，
当r m=2时，写出X的大小；
r m=8时，写出X的大小；
r m=16时，写出X的大小。
参考答案：r m=2时x=21.25 r m=8时x=21760 r m=16时x=696320
9、将下列十进制数表示成浮点规格化数，假定阶码4位，尾数8位，各包含1位符号位，r m=2。
（1）+27/128（2）-27/128（3）
3
204
8
+
1
（）-61
4
参考答案：(1)27/128=0.0011011=0.11011×2-10所以浮点规格化数为:1010 01101100
(2)-27/128=-0.0011011=-0.11011×2-10所以浮点规格化数为:1010 11101100
(3)20×3/8=10100.011=0.10100011×2-101所以浮点规格数为:1101 0101000超出了表示范围
(4)-61×1/4=-111101.01=-0.11110101×2-110浮点规格数为1110 111110101超出了范围10、已知：X=+0.1011，Y=-0.0101，
求：［X］原，［X］补，
1
[]
2
X
补
，［-X］补；［Y］原，［Y］补，［2Y］补，［-Y］补各为多少？
X=0.1011 Y=-0.0101
参考答案：[X]原=0.1011 [X]补=0.1011 [X/2]补=0.01011 [-X]补=1.0101
[Y]原=1.0101 [Y]补=1.1011 [2Y]补=1.011 [-Y]补=0.0101
11.X=-0.10011001×2+101 Y=0.11010001×2-011 Z=-0.11000001×2-110
[X]原=0101 110011001 [Y]原1011 011010001 [Z]原=1110 111000001
[X]补=0101 101100111 [Y]补=1101 011010001 [Z]补=1010 100111111
11、已知：X=-0.10011001×2+101，
Y=+0.11010001×2-011，
Z=-0.11000001×2-110，
求：［X］原，［X］补；［Y］原，［Y］补；［Z］原，和［Z］补各为多少？
参考答案：X=-0.10011001×2+101 Y=0.11010001×2-011 Z=-0.11000001×2-110
[X]原=0101 110011001 [Y]原1011 011010001 [Z]原=1110 111000001
[X]补=0101 101100111 [Y]补=1101 011010001 [Z]补=1010 100111111
13、已知浮点数X和Y的阶码分别为Xe和Ye，如下所示，请求出［Xe］移和［Ye］移。（1）Xe=+0010，Ye=+0111；
（2）Xe=+0101，Ye=-1010；
（3）Xe=-01011，Ye=+01001；
（4）Xe=-10100，Ye=-01010。
参考答案：(1)Xe=0010 Ye=0111 [Xe]移=1.0010 [Ye]移=1.0111
(2)Xe=0101 Ye=-1010 [Xe]移=1.0101 [Ye]移=0.0110
(3) Xe=-01011 Ye=-1010 [Xe]移=0.10101 [Ye]移=1.01001
(4) Xe=-10100 Ye=-01010 [Xe]移=0.01100 [Ye]移=0.10110
14、将（100.75）10转换成实用短浮点数格式。
参考答案：(100.75)10=(1100100.11)2
表示成规格化二进制格式为:+1.10010011×2+110
计算出解码的移码为:110+01111111=10000101
所以其短浮点数格式为:0100,0010,1100,1001,1000,0000,0000,0000.=42C98000H
15、将短浮点数A1C90000H转换成十进制数。
参考答案：A1C9000H
首先将其展为二进制数1010,0001,1100,1001,0000,0000,0000,0000,
阶码真值为:01000011-0.1111111=-00111100=-60
尾数为:-1.1001001=-55×2-67
16、某机字长16位，表示浮点数时，阶码占5位，尾数占11位，（各包含一位符号位），现已知下列浮点数的原码，请求出它们的真值。
（1）［X］原=1210H
（2）［Y］原=1610H
（3）［Z］原=9210H
（4）［W］原=9610H
参考答案：(1)[X]原=1210H=0001,0010,0001,000
阶码为00010 尾数为010 001 0000
X=(+10.0001)2=2.0625
(2)[Y]原=1610H=0001,0110,0001,0000
阶码为00010.尾数为11000010000
Y=(-10.0001)2=-2.0625
(3)[Z]原=9210=1000,0010,0001,0000
阶码为10010 尾数为010********
Z=(+0.0010000)2=33/256
(4)[W]原=9610H=1001,0110,0001,0000
阶码为10010 尾数为11000010000
W=(-0.00100001)2=-33/256
18、已知：［X ］补=X 0，X 1X 2…Xn ，
求证：012
n i i X X Xi -==-+∑
当X 0=0时 [X]补=X=X 0.X 1X 2。。。X n =0.X 1X 2。。。X n
=
证明：分两种情况：
若X0=0，即X 为正数，则
X=[X]补=0.X1X2….X n=0+X1×2-1+…+Xn ×2-n
=-X0+ΣXi ×2－i
若X0=1，即X 为负数，则
X=[X]补-2=1.X1X2….X n-2
=1+X1×2-1+…+Xn ×2-n-2
=-1+X1×2-1+…+Xn ×2-n
=-X0+ΣXi ×2－i
19、已知：X=-0.X 1X 2…X n ，
求证：［X ］补=1.X 1X 2...X n +0.00 (01)
n-1个
第3章 习题与思考题答案
1、采用变形补码进行下列定点加法运算，求X+Y=？并判定是否产生了运算溢出及溢出性质。
（1） 已知X=+0.11011，Y=+0.01011
（2） 已知X=－0.11001，Y=+0.10101
（3） 已知X=－0.10110，Y=－0.00111
（4） 已知X=－0.11011，Y=－0.10001
参考答案：(1)X=+0.11011 Y=+0.01011
[X]原=0.11011 [Y]原=0.01011 [X]补=0.11011 [Y]补=0.01011
[X]补’=00.1101 [Y]补’=00.01011
[X+Y]补’=01.00110 产生了溢出
(2)X=-0.11001 Y=+0.10101
[X]原=1.11001 [Y]原=0.10101 [X]补=1.00111 [Y]补=0.10101
[X+Y]补’=11.11100 [X+Y]原=1.00100
X+Y=-0.00100无溢出
(3)X=-0.10110 Y=-0.00111
[X]原=1.10110 [Y]原=1.00111 [X]补=1.01010 [Y]补=1.11001 [X+Y]原=1.11101
[X+Y]补’=11.00011 X+Y=-0.11101 无溢出
(4)X=-0.11011 Y=0.10001
[X]原=1.11011 [Y]原=1.10001 [X]补=1.00101 [Y]补=1.01111
[X+Y]补=10.10100 产生了负溢出
2、采用变形补码进行下列定点减法运算，求X－Y=？并判定是否产生运算溢出及溢出性质。（1）已知X=+0.11001，Y=+0.00011
（2）已知X=+0.10001，Y=－0.11101
（3）已知X=－0.01110，Y=－0.10111
（4）已知X=－0.11001，Y=+0.00111
参考答案：(1)X=+0.11001 Y=+0.00011 [X]补=0.11001 [-Y]补=1.11101
[X-Y]补’=00.10110 ->[X-Y]原=00.10110 X-Y=+0.10110
(2)X=+0.10001 Y=-0.11101 [X]补=0.10001 [-Y]补=0.11101
[X-Y]补’=01.01110 产生了溢出
(3)X=-0.01110 Y=-0.10111 [X]补=1.10010 [-Y]补=0.10111
[X-Y]补’=00.01001 [X-Y]原=00.01001 X-Y=+0.01001
(4)X=--0.11001 Y=+0.00111 [X]补=1.00111 [Y]补=1.11001
[X-Y]补’=11.00000 X-Y=-1
3、分别用原码一位乘法、补码一位乘法，求X·Y=？
（1）已知X=+0.10001，Y=+0.11111
（2）已知X=－0.10101，Y=+0.00101
（3）已知X=－0.01101，Y=－0.10010
（4）已知X=+0.11101，Y=－0.10011
参考答案：X=+0.10001 Y=+0.11111 [X]原×[Y]原=0.1000001111
[X]补×[Y]补=001000001111
X×Y=0.1000001111
5、为什么要推出移码表示法？求出下列各浮点数的阶码的移码，并比较它们的大小。（1）Xe=+0010，Ye=+0111
（2）Xe=+0101，Ye=－1010
（3）Xe=－01011，Ye=+01001
（4）Xe=－10100，Ye=－01010
参考答案：移码方法对两个指数大小的比较和对阶操作都比较方便，因为阶码域值大者其指数值也大
(1)[Xe]移=1.0010 [Y]移=1.01111 (2)[Xe]移=1.0101 [Ye]移=0.0110
(3)[Xe]移=0.10101 [Ye]移=1.01001 (4)[Xe]移=0.01100 [Ye]移=0.10110
6、完成下列浮点数的加法运算，求X+Y=？判定是否产生了溢出？并说明溢出性能。
（1）已知：X=2－011×（+0.100101）
Y=2－010×（－0.011110）
（2）已知：X=2－101×（－0.100010）
Y=2－100×（+0.010110）
（3）已知：X=2+001×（+0.111011）
Y=2+010×（+0.111101）
（4）已知：X=2+110×（－0.111111）
Y=2+111×（－0.110001）
参考答案：(1)X=2-011×(+0.100101) =2-010×(+0.0100101) Y=2-010×(+0.011110)
X+Y=2-010×(-0.0010111)
(2)X=2-101×(-0.100010)= 2-100×(-0.0100010) Y=2-100×(+0.010110)
X+Y=2-100×(+0.0001010)
(3)X=2+001×(0.111011)= 2+010×(+0.0111011) Y=2+010×(+0.111101)
00.011101+00.1111010=01.0110101 正溢出
(4)X=2+110×(-111111)= 2+111×(-0.0111111) Y=2+111×(-0.110001)
11.1000001+11.0011110=10.1011111负溢出
7、完成下列浮点数的减法运算，求X－Y=？并判定是否产生运算溢出？并说明溢出性质。（1）已知：X=2－011×（+0.100101）
Y=2－010×（－0.011110）
（2）已知：X=2－101×（－0.100010）
Y=2－100×（+0.010110）
（3）已知：X=2+111×（－0.111001）
Y=2+110×（+0.110011）
（4）已知：X=2+110×（+0.001101）
Y=2+111×（+0.001001）
参考答案：(1)X=2-011×(+0.100101)= 2-010×(+0.0100101) Y=2-010×(-0.011110)
X-Y=2-010×(0.1100001)
(2)X=2-101×(-0.100010)= 2-100×(-0.0100010) Y=2-100×(+0.010110)
X-Y=2-100×(-0.1001110)
(3)X=2+111×(-0.111001) Y=2+110×(+0.110011)= 2+111×(+0.0110011)
X-Y=2+111×(-0.0111111)
(4)X=2+110×(+0.001101)= 2+111×(+0.0001101) Y=2+111×(+0.001001)
X-Y=2+111×(+0.0011111)
8、完成下列浮点数的乘法运算，求X×Y=？
（1）已知：X=2+3×（－13/16）
Y=2+4×（+9/16）
（2）已知：X=2－101×（+0.01110）
Y=2－010×（－0.00101）
参考答案：(1)X×Y=-117×2+3
(2) X×Y=-0.0001000110×2-111
11、某机字长32位，加法器中每4位组成一个小组，每4个小组组成一个大组，小组内并行进位逻辑延迟时间为2ty，大组内并行进位逻辑延迟时间亦为2ty，各位加法器求全加和的延迟时间为3ty，各位之间进位延迟时间亦为2ty。
（1）已知该加法器采用串行进位方式，计算完成一次加法运算共需要多长时间。
（2）若该加法器采用单级分组，"并-串"行进位方式，计算完成一次加法运算需要多长时间？
（3）若该加法器采用两级分组，"并-并-串"行进位方式，计算完成一次加法运算需要多少时间？
（4）若该加法器采用两级分组，"并-并-并"行进位方式，计算完成一次加法运算需要多少时间。
参考答案：(1)3ty×32+2ty×31=158ty
(2)3ty+2ty×8=19ty
(3)3ty+2ty×4+2ty×2=15ty
(4)3ty+2ty×4+2ty=13ty
第4章习题与思考题答案
1、描述主存储器性能的主要参数有哪些？
参考答案：存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽。
2、简述静态存储器（SRAM）和动态存储器（DRAM）的主要区别。
参考答案：SRAM是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内
部存储的数据。DRAM使用电容存储，需要刷新电路，每隔一段时间，固定要对DRAM
刷新充电一次，否则内部的数据即会消失，因此SRAM具有较高的性能，但是SRAM
也有它的缺点，即它的集成度较低，相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是SRAM却需要很大的体积。
3、某8位计算机系统中，主存储器容量为16K×8（位）。
（1）CPU应能输出多少条地址线和多少条数据线？
参考答案：16K=16x1024=214 故14条地址线
8条数据线
（2）拟采用256×2（位）的RAM芯片构成，需要多少个芯片？
16x1024/256=64 8/2=4 故需要64x4=256个芯片
（3）应该用哪几位地址码来选择RAM芯片？
256=28 故片内需要八位，因此剩下A8-A13来选择RAM芯片。
4、某16位机中CPU可输出地址码20位，拟采用2K×4（位）的静态RAM芯片，构成按字节编址的主存储器。
（1）存储器的总容量可达到多少？
220x8=8M
（2）共需要多少片RAM芯片？
220/2K=512
8/4=2
故需要512x2=1024片
（3）哪些位地址码用来选RAM芯片？哪些位地址码用来选片内地址？
高9位选RAM芯片，低11位选片内地址。
9、某计算机系统中，采用64K×1（位）的动态存储器芯片构成64K×8（位）的主存储器，其读写周期为500ns。
参考答案：（1）共需多少片DRAM芯片？
8片
（2）若采用集中式刷新方式，其刷新周期≤2ms，那么在每个刷新周期中将有多少时间禁止CPU访问主存？
由于刷新周期为2ms，读写周期为500nm，故有4000个周期。因为64K为256x256的矩阵存储器，则刷新时间相当于256个读周期，即128微秒。故CPU有128微秒不能访问主存。
（3）若改用分散式刷新方式，那么CPU将受到什么损失？
CPU访问整个存储器的速度会降低。
10、某计算机系统中，采用并行主存系统，其总容量为64K字节，已知当前CPU的访存地址流为513~516，7~10，7~10，7~10。
（1）若在单体单字系统中，CPU需要访问几次主存，才能获得上述地址中的指令？
16次。
（2）若构成单体4字并行主存系统，则CPU需要访问几次主存，才能获得上述地址中
的指令？
4次。
（3）若构成4体交叉并行主存系统，则CPU需要访问几次主存，才能获得上述地址中的指令。
4次。
11、采用"Cache"存储层次的目的是什么？
参考答案：Cache是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术。采用"Cache主存"存储层次的目的是为了提高数据的存取速度，提高CPU的利用率。
12、什么是全相联、直接和组相联映像方式，各有什么优缺点。
参考答案：在全相联映射中，将主存中一个块地址（块号）与块的内容一起存于Cache的行中，其中地址存于Cache行的标记部分中。优点是非常灵活且命中率较高，缺点是比较器电路难于设计和实现。
在直接映射方式中，Cache将s位的块地址分成两部分：r位作为Cache的行地址，s - r位作为标记（tag）与块数据一起保存在该行。优点是硬件简单，成本低。缺点是每个主存块只有一个固定的行位置可以存放，可能发生冲突。
组相联方式将Cache分成u组，每组v行。主存块存到哪个组是固定的，至于存到该组哪行是灵活的。是前两者的折中方案，被普遍采用。
13、什么情况下需要采用替换算法？常用的替换算法有哪几种？各有什么优缺点？
参考答案：一个新的主存块需要拷贝到Cache，而允许存放此块的行位置都被其他注会占满时，就需要替换算法。常常发生在Cache未命中时。
常用替换算法：
随机算法。完全不反映程序的局部性特点，不是一种好算法，但最容易实现。
先进先出算法。这种算法在一定程度上可以体现程序的局部性特点优于随机算法。
近期最少使用算法。能较好的反映程序局部性特点，但设计较为复杂。
14、采用虚拟存储系统的目的是什么？页式管理、段式管理和段页式管理方式各有什么优缺点。
参考答案：目的是为了解决如何能够在计算机内运行比主存容量大、甚至大得多的程序这一问题。
段式管理由于采用段，使段的大小可以根据程序的大小来自动调节，从而保证了程序在逻辑上的完整性；同时，它可以实现多个程度段对同一个文件的共享。但它容易在内存中产生一些不可以利用的内存碎片，从而使内存资源不能很好的利用。
页式管理是将内存分成大小相等的空间,按照程序的大小来分配页,从而减少碎片。
但页表长度是固定的，所以当一个程序长度超出一个页表的长度时，该程序常常会被存放在几个页表中，从而造成程序在逻辑上的不完整性。页式管理不能对程序进行共享，这是由于页表常常是不连贯的。
段页管理是将段式管理和页式管理结合起来,实现段式管理对程序和数据的共享和程序完整的逻辑结构,并且实现页式管理来减小内存碎片大小的作用。
15、简述虚拟存储器工作的全过程。
见P142
第5章习题与思考题答案
1、某机包含10条机器指令，各条指令的使用频度如下表所示。
（1）参考答案：计算其操作码的平均信息量H。
H=0.33log2(100/33)+0.2log2(100/20)+0.15log2(100/15)+0.1log2(100/10)+0.09log2(10
0/9)+0.06log2(100/6)+0.03log2(100/3)+0.02log2(100/2)+0.01log2(100/1)+0.01log2(
100/1)
=1.14
（2）若采用等长操作码，则其操作码信息的冗余量为多少?
10条机器指令，需要等长操作码4位。
（4-1.14）/ 4 = 71.5%
（3）采用Huffman压缩法对操作码进行压缩，获得平均长度最短的操作码编码方案，计算其操作码的平均长度和所具有的信息冗余量。
I1 = 0.33
I2 = 0.20
I3 = 0.15
I4 = 0.10
I5 = 0.09
I6 = 0.06
I7 = 0.03
I8 = 0.02
I9 = 0.01
I10 =0.01
平均长度
= 0.33x2+0.20x2+0.15x3+0.10x3+0.09x3+0.06x4+0.03x5+0.02x6+0.01x7+0.01x7
=2.73
冗余信息量=（2.73-1.14）/ 2.73 = 58.24%
（4）若采用扩展操作码法获得新的操作码编码方案，其操作码的平均长度应为多少?
前四种使用频率高的用2位码长，后六种使用频率较低的使用5位码长。
则平均长度=（0.33+0.20+0.15+0.10）x 2 + (0.09+0.06+0.03+0.02+0.01+0.01)x5
= 2.66
2、某16位机指令单字长，共有指令50条，其中使用频度最高的指令有6条，使用频度最低的指令有10条。采有扩展操作码法列出三类使用频度不同的指令操作码的编码方案，请给出等长扩展和不等长扩展的两种具体方案。
使用频度最高的有6条，一般的34条，最低的10条。共50条。
I．不等长扩展
条使用频度最高的操作码
111000000
111000001
·
·34条使用频率一般的操作码
·
111100001
·
·10条使用频率最低的操作码
·
II．等长扩展
条使用频度最高的操作码
·
·34条使用频率一般的操作码
·
·
·10条使用频率最低的操作码
·
3、某机字长32位，指令单字长具有双操作数、单操作数和无操作数三类指令，每个操作数地址为10位，那么三类指令各最多能有多少条指令?
参考答案：双操作数：212=4096
单操作数：222 - 212=4190208
无操作数：232 - 222=4290772992
4、某机字长16位，具有双操作数、单操作数和无操作数三类指令，每个操作数地址为5位，现有双操作数指令m条、无操作数指令n条，问单操作数指令最多能有多少条?
参考答案：设单操作指令有x条。
( (26-m)·25 – x )·25=n
可解得x
5、某机字长32位，CPU中共有32个通用寄存器可用作基址或变址寄存器，等长操作码占8位，可采用直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、基址寻址、变址寻址和隐含寻址等6种不同的寻址方式。存储器按字节编址。对于"寄存器"型的双操作数指令，可直接寻址的最大存储空间有多大?若采用寄存器间接寻址方式，那么可寻址的最大存储空间有多大?
参考答案：i.直接寻址时，地址码对应的就是存储地址，可寻址的最大存储空间为219=512K
ii.对于寄存器间接寻址，由于操作数地址存放在寄存器中，可寻址的最大存储空间为232 ，即4096M
6、假设上题中双操作数指令的目标操作数固定存放在通用寄存器R0中，而源操作数可采用上述6种寻址方式，请设计出6种相应的指令格式，并写出源操作数的有效地址表达式。
OP D 直接寻址：地址为D
OP I D 间接寻址：地址为（D）
OP X D 基址寻址：地址为A+D
OP D 寄存器寻址：地址为（（D））
OP X D 变址寻址：地址为A+D
OP 隐含寻址：地址为AC
7、某16位机采用向下生长的软堆栈，SP指向当前的栈顶2000H，当连续压下10个字节的信息时，SP的内容应为什么?上述同样条件下，若采用向上生长的软堆栈，则SP内容应为什么?
参考答案：向下生长：SP—> 200AH
向上生长：SP—> 1FF5H
第6章习题与思考题答案
1.控制器主要由哪些部件组成?简述各部件的主要功能。
参考答案：程序计数器：用来存放待执行指令在存储器中的地址
指令寄存器：用来存放从存储器中取出的待执行指令
指令译码器：暂存在指令寄存器中的指令，其操作码部分经过译码后才能识别出当前要执行的指令是一条什么指令。指令译码器进行译码功能的实现。
时序部件：用来产生计算机工作过程中所需要的各种时序信号
微操作控制部件：任何指令的执行过程都是一个微操作序列的产生过程，微操作控
制部件用来产生与各条指令相对应的微操作控制信号。
中断系统：用来处理中断，即计算机操作过程中一些预想不到的时间，例如某部件故障等。
操作控制台：它是任何计算机系统中实现人机联系的桥梁，从启、停机器到操作过程中的人工干预或对机器进行测试等都必须通过操作控制台来实现。
详见P169~171
2.简述CPU组成及其主要功能。
参考答案：控制器：1.从内存中取出一条指令，并指出下条指令在内存中的位置
2.对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，以便启动规定的
动作
3.指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间的数据流动方向。
运算器：1.执行所有的算术运算
2.执行所有的逻辑运算，并进行逻辑测试，如零值测试或两个值的比较。
Cache: 是主存储器的缓冲存储器，由高速SRAM组成，是为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术。
3.解释下列名词：
(1) 指令周期：取出并执行一条指令的时间
(2) 机器周期(又称CPU周期)：通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周
期
(3) 时钟周期(又称节拍)：又称节拍脉冲或T周期，它是处理操作的最基本单位。决定
是机器硬件本身。
(4) 微命令：控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令，这些控制命令就叫做
微命令。
(5) 微指令：在机器的一个CPU周期中，一组实现一定操作功能的微命令的组合构成一
条微指令。
(6) 微程序：一条机器指令的功能是用许多条微指令组成的序列来实现的，这个微指令
序列通常叫做微程序。
(7) 微程序设计：为了提高CPU的程序执行能力，需要合适高效的微指令序列，即微程
序，因此，如何确定微指令的结构乃是微程序设计的关键。需要对微
程序编码、位地址的形成方法（即顺序控制）以及微指令格式进行设
计。
4.控制器中产生微操作控制信号的方式有哪几种?简述各自的主要特点。
参考答案：组合逻辑控制方式：由于对微操作的控制全部采用硬件控制，因此速度
很快，但对硬件成本要求很高，设计复杂。一旦控制部件构成
后，除非重新设计和物理上的重新布线，否则想要增加新的控
制功能是不可能的。
微程序控制方式：具有规整性、灵活性、可维护性等一系列有点，使用软件方法
来设计硬件的一门技术。但与组合逻辑控制方式相比，微程序
控制方式的速度会慢些，因此对于超高度的计算机，仍不适宜
采用微程序控制方式。
PLA（可编程逻辑阵列）控制方式：
集中了组合逻辑控制器和微程序控制器两者的优点，与组合
逻辑相比，它的设计工作量小，而且修改、维护方便；与微
程序控制器比较，它速度快。
5.水平型微指令和垂直型微指令的主要区别是什么?
参考答案：1水平型微指令并行操作能力强，效率高，灵活性强，垂直型微指令则较差；
2水平型微指令一条操作时间短，垂直型微指令执行时间长；
3由平行型微指令解释指令的微程序，有微指令字较长而微程序短的特点。垂直型微指令则相反，微指令字比较短而微程序长。
4水平型微指令与机器指令差别很大，一般需要对及其结构、数据通路、时序系统以及微命令很精通才能设计。
9.已知"十进制加法"指令的微指令流程图如6.49图所示，微指令格式同图6.21，请设计"十进制加法"指令的微程序。
图6.49微指令格式图
10.什么是中断向量?为什么要设置中断向量表?
参考答案：中断向量即中断源的识别标志，可用来存放中断服务程序的入口地址或跳转到中断服务程序的入口地址。
当CPU响应了某及中断请求后，为了解决如何正确的找到响应的中断服务程序入口这一问题，需要在主存储器中开辟一个区域，将各个中断服务程序的入口地址按顺序存放到图6.36（P191）的“表”中，这个表即中断向量表。可知，中断向量表的设置是为了存放中断程序的入口地址，使得CPU可以顺利的处理中断。
11.中断系统的主要功能有哪些?
参考答案：1.及时发现和处理机器中的软硬件故障
2.计算机系统中主机与输入输出设备之间可以采用中断方式相互交换信息，以完成
输入输出功能。
3.应用在实时控制系统中的计算机，可由中断系统来接收从外部实时输入的信息，
并进行必要处理
4.多用户计算机系统中，可通过中断系统实现多道程序之间的调度以实现多道程序
的并行执行。
5.计算机系统中的虚拟存储器可用中断方式向CPU报告存储空间的使用情况。
6.计算机软件的调试与维护过程中，可利用中断系统提供人工干预的途径，以实现
人机会话功能。
（见P186）
第7章习题与思考题答案
1、在一个16位的总线中，若时钟频率为100MHz，总线数据周期为5个时钟周期传输
一个字。试计算总线的数据传输率。
时钟周期：1/100MHz
总线的传输速率：2Bx100M/5=40MB/s
2.、总线分成哪几种?各用在什么场合?
地址线：用来传送主存与设备的地址
数据线：用来传送数据
控制线：用来指明数据传送的方向，中断控制和定时控制等。
3、总线控制方式有哪几种?各有什么主要特点?
集中式仲裁：所有请求总线使用权的设备全部由中央仲裁器统一控制使用权。
链式查询方式：总线授权信号串行的从一个I/O接口传到下一个，直到
遇到总线请求。
计数器定时查询方式：通过计数装置，与链式查询方式相比，可以方便
改变优先次序。
独立请求方式：每个共享总线的设备都有一堆总线请求线和总线授权
线，总线仲裁器中的排队电路以一定的优先次序
决定响应顺序。既可以灵活的控制休闲次序，也
具有响应时间快的优点。
分布式仲裁：不需要中央仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。
4、同步通信和异步通信有什么区别?各适于用在什么场合？
参考答案：同步通信是指通信双方由定宽、定距的时表控制总线上数据的传送。在通过总线传送数据时用一个公共的时钟信号进行同步控制。适用于总线较短，通信双方速率相等或比较接近的场合，这种情况下一般都具有较高的数据传送速率。
异步通信是指通信双方按照各自的时钟频率工作，在进行数据通信之前，双方必须通过联络信号取得联系后方可进行正常通信。其优点是简单、可靠，适用于面向字符的、低速的异步通信场合。
5、总线接口的主要功能有哪些?
参考答案：总线接口又可称为输入输出接口，这是因为主机通过总线与各种类型的输入输出设备连接，并且相互交换信息。
主要功能有：数据缓冲功能；数据转换功能；数装配与拆卸功能；接口中如果设置有地址寄存器和字节计数器，应能完成其修改功能；启停控制功能；命令、状态信息的传送功能；与CPU之间取得联系。详见P214
6、某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，若一个总线周期等于一个时钟周期，总线频率为33MHz，问总线带宽是多少？
参考答案：设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期T=1/f，一个总线周期传送数据量用D表示，可得：Dr = D/T = D x f = 4B x 33 x 106/s = 132M/s.
即总线带宽为132M/s。
7、若一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟提高为66MHz，问总线带宽是多少？分析影响带宽的有哪些因素？
参考答案：64位=8B ，Dr= D x f =8B x 66 x 106/s = 528MB/s.
分析可知，影响带宽的因素有总线时钟频率和字长有关。实际带宽会受到总线布线长度、总线驱动/接收器性能、连接在总线上的模块数等因素的影响。
8、在异步串行传输系统中，若每秒可传输20个数据帧，一个数据帧包含1个起始位、7个数据位、一个奇校验位和1个结束位。试计算其波特率和比特率。
参考答案：每个数据帧包含位数为：1+7+1+1 = 10
每秒可传输20个数据帧，故比特率为10 x 20 = 200 bit/s 波特率为20Bout/s.
第8章习题与思考题答案
1、编码键盘与非编码键盘的主要区别是什么?各有什么优缺点?
参考答案：编码键盘与非编码键盘的主要区别是：编码键盘本身带有实现接口主要
功能所需的硬件电路，不仅能自动栓测被按下的键并完成去抖动防串键等功能，而
且能提供与被按键功能对应的键码（如ASCⅡ码）送往CPU，而非编码键盘只简单的
提供按键开关的行列矩阵，有关键的识别，键码的输入与确定，以及去抖动等功能
场由软件完成。
2、某字符显示器一屏可显示40列×25行，每字符包含16个点阵字节，可显示的字符
总数共256个，该显示器中字符发生器的容量应为多少?视频存储器的容量应为多
少?
参考答案：字符发生器的容量：256x16=4096字节
视频存储器的容量：40x25=1000字节
3、打印机如何分类?各有什么特点?
参考答案：按印字原理分为击打式和非击打式。击打式设备成本低，但噪音大且速
度慢。非击打式速度快、噪音低、印字质量高但价格较贵，有时需要专用纸张。
另外比较普及的有点阵式打印机和激光印字机。点阵式打印机结构简单、体积小、
重量轻、价格低、字符种类不受限制，微小型机中都配置这种打印机。激光打印机
基本原理和静电复印机相似，输出速度快、印字质量高，可以使用普通纸张，在办
公自动化及轻印刷系统中得到了广泛的应用。
4、汉字的"区位码"、"国标码"、"机内码"和"字形码"是如何构成的?各有什么区别?
参考答案：西文处理系统的交换码和机内码均为ASCII,用一个字节表示,一般只用低
七位。1981年我国在国标GB2312-80制定了汉字交换码也称为国标交换码(简称国
标码)。在国标码中,一个汉字用两个字节表示,每个字节也只用其中的七位,每个字
节的取值范围和94个可打印的ASCII字符的取值范围相同(21H-7EH),涵盖了一、二
级汉字和符号。为了避免ASCII码和国标码同时使用时产生二义性问题,大部分汉
字系统一般都采用将国标码每个字节高位置“1”作为汉字机内码。这样既解决了汉
字机内码与西文机内码之间的二义性,又使汉字机内码与国标码具有极简单的对应
关系。区位码、国标码和机内码之间的关系可以概括为(区位码的十六进制表示)
2020H=国标码,国标码8080H=机内码,以汉字“大”为例,“大”字的区内码为2083,将其
转换为十六进制表示为1453H,加上2020H得到国标码3473H,再加上8080H得到机
内码为B4F3H。而汉字字形控制码是为了打印各种风格的字体和字形所制定的代码。
5、磁表面存储器的记录方式有哪几种?简要说明它们的特点。
参考答案：不归零制（NRZ0）：磁头线圈中始终有电流，不是正向电流就是反向电流，因此不归零制记录方式的抗干扰性能较好。
见“1”就翻不归零制（NRZ1）：与不归零制相同之处是磁头线圈中始终有电流。
不同处在于记录“0”时电流方向不变，只有遇到“1”时才改变方向。
调相制（PM）：在一个周期的中间位置，电流由负到正为1，由正到负为0，即利用电流相位的变化进行写1和0，抗干扰能力强。另外读出读出信号经分离电
路课提取自同步定时脉冲，所以具有自同步能力。
调频制（FM）：无论记录1或0，或者连续写1或0，在相邻两个存储元交界处电流都要改变方向；记录1时电流一定要在位周期中间改变方向，写1电流频率
是写0的两倍，故称倍频法。记录密度高，具有自同步能力。
改进调频制（MFM）：与调频制的区别在于只有连续记录两个或两个以上0时
才在位周期的起始位置翻转一次，因此进一步提高了记录密度。
6、描述磁盘存储器性能的主要指标有哪些。
参考答案：存储密度、存储容量、平均存取时间、数据传输率。
7、某磁盘的转速为3 000转／分，共有4个盘片，每个磁面上共有200个磁道，每个
磁道有20个扇区，每个扇区包含512字节。
参考答案：(1)该磁盘机的总容量是多少?
4个盘面，每个盘有2个磁面，而一般情况下最上面和最下面2个磁面不用，故有6哥磁面。
总容量为：6x200x20x512=1228800B
(2)该磁盘机的数据传送速率是多少?
每条磁道容量为：20x512=10240B
磁盘转速为：3000转/60秒=50转/秒
故磁盘机的数据传送速率为：10240x50=512000B/s
(3)该磁盘机的平均等效时间是多少?
8、光盘存储器有哪几种?各有什么主要特点?
参考答案：只读型光盘：厂商以高成本制作出母盘后大批重压制出来的光盘，模压式记录使光盘发生永久性物理变化，记录信息只能读出而不能被修改。典型产品有LD、VCD、DVD、CD-ROM等。
一次型光盘：用户可以在这种光盘上记录信息，但记录信息会使介质的物理特性发生永久性变化，因此只能写一次。
重写型光盘：用户可以对这类光盘进行随机写入、擦除或重写信息。典型产品有MO、PC等。
9、鼠标按工作原理分类如何?其原理如何?
参考答案：鼠标按其工作原理的不同可以分为机械鼠标和光电鼠标。机械鼠标主要由滚球、辊柱和光栅信号传感器组成。当你拖动鼠标时，带动滚球转动，滚球又带动辊柱转动，装在辊柱端部的光栅信号传感器产生的光电脉冲信号反映出鼠标器在垂直和水平方向的位移变化，再通过电脑程序的处理和转换来控制屏幕上光标箭头的移动。光电鼠标器是通过检测鼠标器的位移，将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏幕上的鼠标箭头的移动。光电鼠标用光电传感器代替了滚球。这类传感器需要特制的、带有条纹或点状图案的垫板配合使用。
10、简单描述液晶显示器显示原理。
参考答案：液晶是一种介于固态和液态之间的物质。液晶本身并不能构发光，它主要是通过因为电压的更改产生电场而使液晶分子排列产生变化来显示图像。当众多液晶分子聚集在一起，就像是一队整齐的“列兵”，这队“列兵”在受到外界电场影响时，便会改变它们的排列方向，在一定条件下可以让光线通过，造成光线的扭曲和折射。于是光线的扭曲和折射便产生了画面。
11、简述RAID磁盘阵列有哪两个主要功用。
参考答案：RAID（独立冗余磁盘阵列）提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。即提高磁盘系统的存取速度和提高存储数据的安全性。
12、解释RIAD如何提高磁盘系统的存取速度。
参考答案：RIAD通过并行总线让两块硬盘同时运作，来达到乃至于几倍的硬盘性能。
13、简述RAID0和RAID5机理。
参考答案：RAID 0：RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁
盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余，因此并不能算是真正的RAID 结构。RAID 0只是单纯地提高性能，并没有为数据的可靠性提供保证，而且其中的一个磁盘失效将影响到所有数据。因此，RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合。
RAID 5：RAID 5不单独指定的奇偶盘，而是在所有磁盘上交叉地存取数据及奇偶校验信息。在RAID 5上，读/写指针可同时对阵列设备进行操作，提供了更高的数据流量。RAID 5更适合于小数据块和随机读写的数据。RAID 3与RAID 5相比，最主要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输就需涉及到所有的阵列盘；而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，并可进行并行操作。在RAID 5中有“写损失”，即每一次写操作将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。
第9章习题与思考题答案
1、输入输出设备的两种编址方式的主要区别是什么?各有什么优缺点？
参考答案：与存储器统一编址：I／O端口和内存单元统一编址，即把I／O端口当作内存单元对待，从整个内存空间中划出一个子空间给I／O端口，每一个I ／O端口分配一个地址码，用访问存储器的指令对I／O端口进行操作。优点是：I／O端口的数目几乎不受限制；访问内存指令均适用于I／O端口，对I／O端口的数据处理能力强；CPU无需产生区别访问内存操作和I／O操作的控制信号，从而可减少引脚。缺点是：程序中I／O操作不清晰，难以区分程序中的I ／O操作和存储器操作；I／O端口占用了一部分内存空间；I／O端口地址译码电路较复杂(因为内存的地址位数较多)。
I／O独立编址：I／O端口地址空间和存储器地址空间分开设置，互不影响。
采用这种编址方式，对I／O端口的操作使用输入／输出指令(I／O指令)。优点是：不占用内存空间；使用I／O指令，程序清晰，很容易看出是I／O操作还是存储器操作；译码电路比较简单(因为I／O端口的地址空间一般较小，所用地址线也就较少)。缺点是：只能用专门的I／O指令，访问端口的方法不如访问存储器的方法多。
2.、输入输出控制方式有哪几种?各有什么主要特点?
参考答案：程序查询方式：数据在CPU和外设间的传送完全靠计算机程序控制，即使CPU定期由主程序转向查询设备状态的子程序进行扫描轮询的办法，CPU利用率也很低。优点是CPU操作和外设操作能够同步。
程序中断方式：当一个中断发生时，CPU暂停现行程序，转而向中断处理程序，从而可以输入或输出一个数据。中断完毕后CPU又返回原来的任务，并从暂停处开始执行。它节省了CPU的时间，并且一旦提出请求会立即进行。但硬件结构相对复杂，服务开销时间较大。
直接内存访问（DMA）方式：这种方式既考虑到中断响应，同时又节省中断开销。
DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制，数据交换不经CPU直接在内存和外设之间进行。与中断方式相比需要更多硬件，适合内存和高速外设之间大批数据交换的场合。
通道方式：CPU将部分权利下放给通道，即输入输出处理器，它可以实现对外围设备的统一管理和外设与内存之间的数据传送，大大提高CPU工作效率，但是花费更多硬件资源。
外围处理机方式：是通道方式的进一步发展。外围处理机基本上独立于主机工作，其结构更接近一般处理机，多用于大中型计算机中。
3、采用中断方式完成输入输出操作有什么局限性?
参考答案：与程序查询方式相比，中断方式的硬件结构相对复杂，服务开销时间较大。
而和DMA乃至通道方式相比，中断方式并不能做到CPU和外设的并行。即输入输出时，CPU是不能继续执行主程序的，造成了CPU资源的浪费。并且在存储中断现场状态时，对硬件资源也造成一定开销。
4、DMA控制器的主要组成部分，简述其主要功能。
参考答案：内存地址计数器：用于存放内存中要交换的数据的地址。
字计数器：用于记录传送数据块的长度（多少字数）。
数据缓冲寄存器：用于暂存每次传送的数据（一个字）
“DMA请求”标志：每当设备准备好一个数据字后给出一个控制信号，使“DMA请求”标志置1，该标志位置位后向“控制/状态”逻辑发出DMA请求。
“控制/状态”逻辑：用于修改内存地址计数器和字计数器，指定传送类型（输入还是输出），并对“DMA请求”信号和CPU响应信号进行协调和同步。
中断机构：当字计数器溢出时（全0），意味着一组数据交换完毕，由溢出信号出发中断机构，向CPU提出中断报告。
5、DMA有哪几种工作方式?各有什么主要特点?
参考答案：停止CPU访问内存：当外设要求传送数据时，由DMA控制器发一个停止信号给CPU，要求其放弃对地址总线、数据总线和有关控制总线的使用权。
周期挪用：当I/O设备没有DMA请求时，CPU按程序要求访问内存，一旦I/O设备有DMA请求，则由I/O设备挪用一个或几个内存周期。
DMA与CPU交替访内：这种方式不需要总线使用权的申请、建立和归还过程，总线使用权是分时控制的，这种DMA传送对CPU来说没有任何感觉或影响。高效但硬件逻辑更加复杂。
6、通道有哪几种?各有什么特点?
参考答案：选择通道：又称高速通道，在物理上可以连接多个设备，但这些设备不能同时工作，在某段时间内通道只能选择一个设备工作。主要用于高速外围设备。
数组多路通道：当某设备进行数据传送时，通道只为该设备服务；当设备在执行寻址等控制性动作时，通道暂时断开与这个设备的连接，挂起该设备的通道程序，去为其他设备服务，即执行其他设备的通道程序。在实际系统中应用较多。
字节多路通道：主要用于连接大量低速设备。通道在传送两个字节之间有很多空闲时间，字节多路通道就是利用这个空闲时间为其他设备服务。
7、简述通道操作的全过程。
（1）在外围设备有输入输出请求时，通道接受CPU的I/O指令，按指令要求与指定的外围设备进行通信。
（2）从内存中选取属于该通道程序的通道指令，经译码之后向设备控制器和设备发送各种命令。
（3）组织外围设备和内存之间进行数据传送，并根据需要提供数据缓存的空间，以及提供数据存入内存的地址和传送的数据量。
（4）从外围设备得到设备的状态信息，形成并保存通道本身的状态信息，根据要求将这些状态信息送到内存的指定单元，供CPU使用。
（5）将外围设备的中断请求和通道本身的中断请求，按次序及时报告CPU。通道操作结束。
第一章计算机系统概论 计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。早起将运算器和控制器合在一起称为CPU（中央处理器）。目前的CPU包含了存储器，因此称为中央处理器。存储程序并按地址顺序执行，这是冯·诺依曼型计算机的工作原理，也是CPU自动工作的关键。 计算机系统是一个有硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由微程序级、一般程序级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成，每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。 习题：4冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么它包括那些主要组成部分 主要设计思想是：存储程序通用电子计算机方案，主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备 5什么是存储容量什么是单元地址什么是数据字什么是指令字 存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号，称为单元地址。如果某字代表要处理的数据，称为数据字。如果某字为一条指令，称为指令字 7指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据 每一个基本操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序 第二章运算方法和运算器
按 对阶操作。 直接使用西文标准键盘输入汉字，进行处理，并显示打印汉字，是一项重大成就。为此要解决汉字的输入编码、汉字内码、子模码等三种不同用途的编码。 1第三章内部存储器 CPU能直接访问内存（cache、主 存） 双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构。 cache是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要的硬件技术，并且发展为多级cache体系，指令cache与数据cache分设体 系。要求cache的命中率接近于1 适度地兼顾了二者的优点又尽量避免其缺点，从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想，因而得到了普遍采用。 习题：1设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问： （1）该存储器能存储多少个字节的信息
计算机原理考试题库 一、选择题 1、电子计算机的算术/逻辑单元、控制单元及主存储器合称为C。 A、CPU B、ALU C、主机 D、UP 2、用以指定待执行指令所在地址的是C。 A、指令寄存器 B、数据计数器 C、程序计数器 D、累加器 3、完整的计算机系统应包括D。 A、运算器、存储器、控制器 B、外部设备和主机 C、主机和实用程序 D、配套的硬件设备和软件系统 4、计算机存储数据的基本单位为A。 A、比特Bit B、字节Byte C、字组Word D、以上都不对 5、计算机中有关ALU的描述，D是正确的。 A、只做算术运算，不做逻辑运算 B、只做加法 C、能存放运算结果 D、以上答案都不对 6、计算机系统中的存储系统是指D。 A、RAM存储器 B、ROM存储器 C、主存 D、主存和辅存 7、下列语句中是C正确的。 A、1KB＝1024 1024B B、1KB＝1024MB C、1MB＝1024 1024B D、1MB＝1024B 8、用以指定待执行指令所在地址的是C。 A、指令寄存器 B、数据计数器 C、程序计数器 D、累加器 9、计算机系统中的存储系统是指D。 A、RAM存储器 B、ROM存储器 C、主存 D、主存和辅存 10、电子计算机的算术/逻辑单元、控制单元及主存储器合称为C。 A、CPU B、ALU C、主机 D、UP 11、计算机中有关ALU的描述，D是正确的。 A、只做算术运算，不做逻辑运算 B、只做加法 C、能存放运算结果 D、以上答案都不对 12、下列D属于应用软件。 A、操作系统 B、编译程序 C、连接程序 D、文本处理 13、下列语句中是C正确的。 A、1KB＝1024 1024B B、1KB＝1024MB C、1MB＝1024 1024B D、1MB＝1024B 14、计算机系统中的存储系统是指D。 A、RAM存储器 B、ROM存储器 C、主存 D、主存和辅存 15、下列D属于应用软件。 A、操作系统 B、编译程序 C、连接程序 D、文本处理 16、存放欲执行指令的寄存器是D。 A、MAE B、PC C、MDR D、IR 17、用以指定待执行指令所在地址的是C。
作业解答 第一章作业解答 1.1 基本的软件系统包括哪些内容？ 答：基本的软件系统包括系统软件与应用软件两大类。 系统软件是一组保证计算机系统高效、正确运行的基础软件，通常作为系统资源提供给用户使用。包括：操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、分布式软件系统、网络软件系统、各种服务程序等。 1.2 计算机硬件系统由哪些基本部件组成？它们的主要功能是什么？ 答：计算机的硬件系统通常由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器等五大部件组成。 输入设备的主要功能是将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机内。 输出设备的主要功能是将计算机处理的结果以人们所能接受的信息形式或其它系统所要求的信息形式输出。 存储器的主要功能是存储信息，用于存放程序和数据。 运算器的主要功能是对数据进行加工处理，完成算术运算和逻辑运算。 控制器的主要功能是按事先安排好的解题步骤，控制计算机各个部件有条不紊地自动工作。 1.3 冯·诺依曼计算机的基本思想是什么？什么叫存储程序方式？ 答：冯·诺依曼计算机的基本思想包含三个方面： 1) 计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。 2) 采用二进制形式表示数据和指令。 3) 采用存储程序方式。 存储程序是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。在解题
过程（运行程序）中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。 1.4 早期计算机组织结构有什么特点？现代计算机结构为什么以存储器为中心？ 答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。 随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。同时随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理、加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。为了适应发展的需要，现代计算机组织结构逐步转变为以存储器为中心。 1.5 什么叫总线？总线的主要特点是什么？采用总线有哪些好处？ 答：总线是一组可为多个功能部件共享的公共信息传送线路。 总线的主要特点是共享总线的各个部件可同时接收总线上的信息，但必须分时使用总线发送信息，以保证总线上信息每时每刻都是唯一的、不至于冲突。 使用总线实现部件互连的好处： ①可以减少各个部件之间的连线数量，降低成本； ②便于系统构建、扩充系统性能、便于产品更新换代。 1.6 按其任务分，总线有哪几种类型？它们的主要作用是什么？ 答：按总线完成的任务，可把总线分为：CPU内部总线、部件内总线、系统总线、外总线。 1.7 计算机的主要特点是什么？ 答：计算机的主要特点有：①能自动连续地工作；②运算速度快；③运算精度高；④具有很强的存储能力
A ．(7CD )16 B. ( 7D0)16 C. (7E0)16 D. 3. 下列数中最大的数是 _______ 。 A ．(10011001) 2 B. (227) 8 C. (98)16 4. ____ 表示法主要用于表示浮点数中的阶码。 A. 原码 B. 补码 C. 反码 D. 移码 5. 在小型或微型计算机里，普遍采用的字符编码是 A. BCD 码 B. 16 进制 C. 格雷码 6. 下列有关运算器的描述中， ______ 是正确的 A. 只做算术运算，不做逻辑运算 B. C. 能暂时存放运算结果 D. 7. EPROM 是指 ____ 。 A. 读写存储器 B. C. 可编程的只读存储器 D. 8. Intel80486 是 32位微处理器， Pentium 是A.16 B.32 C.48 D.64 9 .设］X ］补=1.XXX 3X 4,当满足 _________ ■寸，X > -1/2 成立。 A. X 1必须为1，X 2X 3X 4至少有一个为1 B. X 1必须为1 , X 2X 3X 4任意 C. X 1必须为0, X 2X 3X 4至少有一个为1 D. X 1必须为0, X 2X 3X 4任意 10. CPU 主要包括 _____ 。 A.控制器 B. 控制器、运算器、cache C.运算器和主存 D.控制器、ALU 和主存 11. 信息只用一条传输线 ,且采用脉冲传输的方式称为 _________ 。 A. 串行传输 B. 并行传输 C. 并串行传输 D. 分时传输 12. 以下四种类型指令中,执行时间最长的是 _________ 。 A. RR 型 B. RS 型 C. SS 型 D. 程序控制指令 13. 下列 _____ 属于应用软件。 A. 操作系统 B. 编译系统 C. 连接程序 D. 文本处理 14. 在主存和CPU 之间增加cache 存储器的目的是 _____ 。 A. 增加内存容量 B. 提高内存可靠性 C.解决CPU 和主存之间的速度匹配问题 D. 增加内存容量，同时加快存取速 度 15. 某单片机的系统程序,不允许用户在执行时改变,则可以选用 ____________ 作为存储芯 片。 A. SRAM B. 闪速存储器 C. cache D. 辅助存储器 16. 设变址寄存器为X ,形式地址为D, (X )表示寄存器X 的内容，这种寻址方式的有 效地址为 ______ 。 A. EA=(X)+D B. EA=(X)+(D) C.EA=((X)+D) D. EA=((X)+(D)) 17. 在指令的地址字段中,直接指出操作数本身的寻址方式,称为 ___________ 。 A. 隐含寻址 B. 立即寻址 C. 寄存器寻址 D. 直接寻址 18. 下述 I/O 控制方式中,主要由程序实现的是 ________ 。 7F0）16 D. （ 152）10 o D. ASC H 码 只做加法 既做算术运算，又做逻辑运算 只读存储器 光擦除可编程的只读存储器 位微处理器。
计算机组成原理试题 一、选择题（共20分，每题1分） 1．零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，它的操作数来自____C__。 A．立即数和栈顶； B．暂存器； C．栈顶和次栈顶； D．累加器。 2．___C___可区分存储单元中存放的是指令还是数据。 A．存储器； B．运算器； C．控制器； D．用户。 3．所谓三总线结构的计算机是指_B_____。 A．地址线、数据线和控制线三组传输线。 B．I/O总线、主存总统和DMA总线三组传输线； C．I/O总线、主存总线和系统总线三组传输线； D．设备总线、主存总线和控制总线三组传输线．。 4．某计算机字长是32位，它的存储容量是256KB，按字编址，它的寻址范围是_____B_。 A．128K； B．64K； C．64KB； D．128KB。 5．主机与设备传送数据时，采用___A___，主机与设备是串行工作的。 A．程序查询方式； B．中断方式； C．DMA方式； D．通道。 6．在整数定点机中，下述第___B___种说法是正确的。 A．原码和反码不能表示-1，补码可以表示-1； B．三种机器数均可表示-1； C．三种机器数均可表示-1，且三种机器数的表示范围相同； D．三种机器数均不可表示-1。 7．变址寻址方式中，操作数的有效地址是___C___。 A．基址寄存器内容加上形式地址（位移量）； B．程序计数器内容加上形式地址； C．变址寄存器内容加上形式地址； D．以上都不对。 8．向量中断是___C___。 A．外设提出中断； B．由硬件形成中断服务程序入口地址； C．由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址
计算机组成原理 1．(45.75)10=(___________)16 2．若[X]补=1.0110，则[1/2X]补=___________。 3．若X补=1.1001，按舍入恒置1法舍去末位得__________。 4．运算器的核心部件是__________。 5．动态MOS存储器的刷新周期安排方式有____________、 _____________、_____________。 6．若地址码8位，按字节编址则访存空间可达___________，若地址码10位，则访存空间可达_____________，若地址码20位，则访存空间可达_____________。 7．CPU中用于控制的寄存器有_______________________、 __________________ 和_____________________三种；8．控制器的组成方式可分为______________________和微程序控制器两类。 9．按数据传送方式，外围接口可分为_________________和 __________________。 10．指令中的操作数一般可分为_______操作数和_______操作数。11．申请掌握使用总线的设备，被称为__________。 12．某CRT显示器，分辨率800列╳600行，如果工作在256色模式下，则至少需要_________字节的显示存储器。 选择题: 1、浮点加减中的对阶是（） A.将较小的一个阶码调整到与较大的一个阶码相同 B.将较大的一个阶码调整到与较小的一个阶码相同 C.将被加数的阶码调整到与加数的阶码相同 D.将加数的阶码调整到与被加数的阶码相同 2、下列哪一个属于检错纠码（） A. BCD码 B. ASCII码 C. 奇偶校验码 D. 8421码 3、指令格式可表示为（）和地址码的形态 A.指令码 B. 操作码 C.微指令 D. 寄存器码 4、在不同速度的设备之间传送数据( )
二、填空题 1 字符信息是符号数据，属于处理（非数值）领域的问题，国际上采用的字符系统是七单位的（ASCII）码。P23 2 按IEEE754标准，一个32位浮点数由符号位S（1位）、阶码E（8位）、尾数M（23位）三个域组成。其中阶码E的值等于指数的真值（e）加上一个固定的偏移值（127）。P17 3 双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构，其中前者采用（空间）并行技术，后者采用（时间）并行技术。P86 4 衡量总线性能的重要指标是（总线带宽），它定义为总线本身所能达到的最高传输速率，单位是（MB/s）。P185 5 在计算机术语中，将ALU控制器和（）存储器合在一起称为（）。 6 数的真值变成机器码可采用原码表示法，反码表示法，（补码）表示法，（移码）表示法。P19-P21 7 广泛使用的（SRAM）和（DRAM）都是半导体随机读写存储器。前者的速度比后者快，但集成度不如后者高。P67 8 反映主存速度指标的三个术语是存取时间、（存储周期）和（存储器带宽）。P67 9 形成指令地址的方法称为指令寻址，通常是（顺序）寻址，遇到转移指令时（跳跃）寻址。P112 10 CPU从（主存中）取出一条指令并执行这条指令的时间和称为（指令周期）。 11 定点32位字长的字，采用2的补码形式表示时，一个字所能表示
的整数范围是（-2的31次方到2的31次方减1 ）。P20 12 IEEE754标准规定的64位浮点数格式中，符号位为1位，阶码为11位，尾数为52位，则它能表示的最大规格化正数为（+［1+（1-2 ）］×2 ）。 13 浮点加、减法运算的步骤是（0操作处理）、（比较阶码大小并完成对阶）、（尾数进行加或减运算）、（结果规格化并进行舍入处理）、（溢出处理）。P54 14 某计算机字长32位，其存储容量为64MB，若按字编址，它的存储系统的地址线至少需要（14）条。64×1024KB=2048KB(寻址范32围)=2048×8(化为字的形式)=214 15一个组相联映射的Cache，有128块，每组4块，主存共有16384块，每块64个字，则主存地址共（20）位，其中主存字块标记应为（9）位，组地址应为（5）位，Cache地址共（13）位。 16 CPU存取出一条指令并执行该指令的时间叫（指令周期），它通常包含若干个（CPU周期），而后者又包含若干个（时钟周期）。P131 17 计算机系统的层次结构从下至上可分为五级，即微程序设计级（或逻辑电路级）、一般机器级、操作系统级、（汇编语言）级、（高级语言）级。P13 18十进制数在计算机内有两种表示形式：（字符串）形式和（压缩的十进制数串）形式。前者主要用在非数值计算的应用领域，后者用于直接完成十进制数的算术运算。P19 19一个定点数由符号位和数值域两部分组成。按小数点位置不同，
计算机组成原理期末考试试题及答案 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
计算机组成原理试题 一、选择题（共20分，每题1分） 1．零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，它的操作数来自______。 A．立即数和栈顶； B．暂存器； C．栈顶和次栈顶； D．累加器。 2．______可区分存储单元中存放的是指令还是数据。 A．存储器； B．运算器； C．控制器； D．用户。 3．所谓三总线结构的计算机是指______。 A．地址线、数据线和控制线三组传输线。 B．I/O总线、主存总统和DMA总线三组传输线； C．I/O总线、主存总线和系统总线三组传输线； D．设备总线、主存总线和控制总线三组传输线．。 4．某计算机字长是32位，它的存储容量是256KB，按字编址，它的寻址范围是______。 A．128K； B．64K； C．64KB； D．128KB。 5．主机与设备传送数据时，采用______，主机与设备是串行工作的。 A．程序查询方式； B．中断方式； C．DMA方式； D．通道。 6．在整数定点机中，下述第______种说法是正确的。
A．原码和反码不能表示-1，补码可以表示-1； B．三种机器数均可表示-1； C．三种机器数均可表示-1，且三种机器数的表示范围相 同； D．三种机器数均不可表示-1。 7．变址寻址方式中，操作数的有效地址是______。 A．基址寄存器内容加上形式地址（位移量）； B．程序计数器内容加上形式地址； C．变址寄存器内容加上形式地址； D．以上都不对。 8．向量中断是______。 A．外设提出中断； B．由硬件形成中断服务程序入口地址； C．由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址 D．以上都不对。 9．一个节拍信号的宽度是指______。 A．指令周期； B．机器周期； C．时钟周期； D．存储周期。 10．将微程序存储在EPROM中的控制器是______控制器。 A．静态微程序； B．毫微程序； C．动态微程序； D．微程序。 11．隐指令是指______。 A．操作数隐含在操作码中的指令； B．在一个机器周期里完成全部操作的指令； C．指令系统中已有的指令；
第1章计算机系统概论 1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？ 解： 计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。 计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。 硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。 2. 如何理解计算机的层次结构？ 答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。 （1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。 （2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。 （3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。 通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。 3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。 答：机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言，汇编语言是机器语
言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）之后才能被执行。 4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？ 答：计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。 5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么？ 解：冯?诺依曼计算机的特点是：P8 ●计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大 部件组成； ●指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访 问； ●指令和数据均用二进制表示； ●指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的 性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置； ●指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行； ●机器以运算器为中心（原始冯?诺依曼机）。
一、填空题 1．对存储器的要求是速度快，_容量大_____，_价位低_____。为了解决这方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构。 2．指令系统是表征一台计算机__性能__的重要因素，它的____格式__和___功能___不仅直接影响到机器的硬件结构而且也影响到系统软件。 3．CPU中至少有如下六类寄存器__指令____寄存器，__程序_计数器，_地址__寄存器，通用寄存器，状态条件寄存器，缓冲寄存器。 4．完成一条指令一般分为取指周期和执行周期，前者完成取指令和分析指令操作，后者完成执行指令操作。 5．常见的数据传送类指令的功能可实现寄存器和寄存器之间，或寄存器和存储器之间的数据传送。 6．微指令格式可分为垂直型和水平型两类，其中垂直型微指令用较长的微程序结构换取较短的微指令结构。 7．对于一条隐含寻址的算术运算指令，其指令字中不明确给出操作数的地址，其中一个操作数通常隐含在累加器中 8．设浮点数阶码为8位（含1位阶符），尾数为24位（含1位数符），则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是：最大正数为 2^127(1-2^－23) ，最小正数为 2^－129 ，最大负数为 2^－128(-2^－1-2^－23) ，最小负数为 -2^127 。 9．某小数定点机，字长8位（含1位符号位），当机器数分别采用原码、补码和反码时，其对应的真值范围分别是 -127/128 ～+127/128 -1 ～+127/128 -127/128 ～+127/128 （均用十进制表示）。 10．在DMA方式中，CPU和DMA控制器通常采用三种方法来分时使用主存，它们是停止CPU访问主存、周期挪用和DMA和CPU交替访问主存。 11．设 n = 8 （不包括符号位），则原码一位乘需做 8 次移位和最多 8 次加法，补码Booth算法需做 8 次移位和最多 9 次加法。 12．设浮点数阶码为8位（含1位阶符），尾数为24位（含1位数符），则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是：最大正数为，最小正数为，最大负数为，最小负数为。 13．一个总线传输周期包括申请分配阶段、寻址阶段、传输阶段和结束阶段四个阶段。 14．CPU采用同步控制方式时，控制器使用机器周期和节拍组成的多极时序系统。
1.刷新存储器的重要性能指标是它的带宽。若显示工作方式采用分辨率为1024*768，颜色深度24位，帧频（刷新速度）为72Hz,求： 1）刷新存储器的容量是多少 2）刷新存储器的带宽是多少 1）刷新存储器的容量= 1024*768 * 24bit= 2）帧频（刷新速度）为72Hz指的是：每秒钟读72次， 所以，刷新存储器的带宽=1024*768 * 24bit *72 次/秒=162MB/s 2.试推导磁盘存储器读写一块信息所需要的总时间 读写一块总时间TB=平均找道时间Ts+平均等待时间Tw +读写传输时间Tt 读写一块总时间TB=平均找道时间+平均等待时间+读写传输时间=Ts+Tw+Tt 1）Tw 设磁盘每秒r转，每条磁道N个字，则数据传输率=rN个字/秒 转一周的时间=1/r,所以 Tw =1/2*(1/r)=1/(2r) 2）Tt 又设每块的字数是n,一旦读写头定位在该块，则Tt≈n/(rN)秒 所以TB=Ts+ 1/(2r)+ n/(rN) 秒 3.采用串行接口进行7位ASCII码传送，带有一位奇偶校验位、一位起始位和一位停止位，当波特9600波特时，字符传送率是 9600波特=9600bit/秒 =9600 bit*(1字符/10bit)/秒 =960字符/秒 4．某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的信息，设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为70MHz,求总线带宽 Dr=8字节/T秒=8*70*10^6≈420MB/秒 5.某机器CPU中有16个寄存器，运行某中断处理程序时，仅用到其中的2个寄存器，请问响应中断而进入该中断处理程序时是否将通用寄存器内容保存到主存中去需保存几个寄存器 要将通用寄存器内容保存到主存中去。 只要保存中断处理程序用到的那2个寄存器的内容。 1.已知cache的存储周期是40ns,主存存储周期200ns, cache/主存系统平均50ns,求cache的命中率访问n个字，设命中率为H cache/主存系统的平均访问时间 =命中cache的时间+不命中cache的主存访问时间 =H*Tc+(1-H)*Tm =H*40+(1-H)*200 =50
计算机组成原理试题 一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。） 1.为了缩短指令中某个地址段的位数，有效的方法是采取（C）。 A、立即寻址 B、变址寻址 C、间接寻址 D、寄存器寻址 2.某计算机字长是16位它的存储容量是64KB,按字编址,它们寻址范围是（C）。 A．64K B．32KB C．32K D．16KB 3.某一RAM芯片其容量为512*8位,除电源和接地端外该芯片引线的最少数目是（C）。 A.21 B.17 C.19 D.20 4.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是(C)。 A.实现存储程序和程序控制 B.可以直接访问外存 C.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性 D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度
5.寄存器间接寻址方式中，操作数处在(B)。 A.通用寄存器 B.贮存单元 C.程序计数器 D.堆栈 6.RISC是(A)的简称。 A.精简指令系统计算机 B.大规模集成电路 C.复杂指令计算机 D.超大规模集成电路 7．CPU响应中断的时间是_C_____。 A．中断源提出请求；B．取指周期结束；C．执行周期结束；D．间址周期结束。8．常用的虚拟存储器寻址系统由____A__两级存储器组成。 A．主存－辅存；B．Cache－主存；C．Cache－辅存；D．主存—硬盘。 9．DMA访问主存时，让CPU处于等待状态，等DMA的一批数据访问结束后，CPU再恢复工作，这种情况称作__A____。 A．停止CPU访问主存；B．周期挪用；C．DMA与CPU交替访问；D．DMA。10．浮点数的表示范围和精度取决于__C____。 A．阶码的位数和尾数的机器数形式；B．阶码的机器数形式和尾数的位数；
… 第一章计算机系统概论 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件硬件和软件哪个更重要 计算机系统：计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体 计算机硬件：计算机的物理实体 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料 硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要 如何理解计算机系统的层次结构 实际机器M1向上延伸构成了各级虚拟机器，机器M1内部也可向下延伸而形成下一级的微程序机器M0，硬件研究的主要对象归结为传统机器M1和微程序机器M0，软件研究对象主要是操作系统及以上的各级虚拟机 》 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。 机器语言是可以直接在机器上执行的二进制语言 汇编语言用符号表示指令或数据所在存储单元的地址，使程序员可以不再使用繁杂而又易错的二进制代码来编写程序 高级语言对问题的描述十分接近人们的习惯，并且还具有较强的通用性 如何理解计算机组成和计算机体系结构 计算机体系结构是对程序员可见的计算机系统的属性 计算机组成对程序员透明，如何实现计算机体系结构所体现的属性 冯·诺依曼计算机的特点是什么 。 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成 指令和数据以同一形式（二进制形式）存于存储器中 指令由操作码、地址码两大部分组成 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行 以运算器为中心（原始冯氏机） 画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。 计算机硬件各部件 运算器：ACC, MQ, ALU, X ' 控制器：CU, IR, PC 主存储器：M, MDR, MAR I/O设备：设备，接口 计算机技术指标： 机器字长：一次能处理数据的位数，与CPU的寄存器位数有关 存储容量：主存：存储单元个数×存储字长 运算速度：MIPS, CPI, FLOPS 解释概念 & 主机：计算机硬件的主体部分，由 CPU+MM（主存或内存）组成 CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成 主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成
分析设计计算： 1.CPU结构如图1所示，其中有一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。 （1）标明图中四个寄存器的名称。 （2）简述指令从主存取到控制器的数据通路。 （3）简述数据在运算器和主存之间进行存/ 取访问的数据通路。 图1 解： （1）a为数据缓冲寄存器DR ，b为指令寄存器IR ，c为主存地址寄存器，d为程序计数器PC。 （2）主存M →缓冲寄存器DR →指令寄存器IR →操作控制器。 （3）存贮器读：M →缓冲寄存器DR →ALU →AC 存贮器写：AC →缓冲寄存器DR →M
2. 某机器中，配有一个ROM芯片，地址空间0000H—3FFFH。现在再用几个16K×8的芯片构成一个32K×8的RAM区域，使其地址空间为8000H—FFFFH。假设此RAM芯片有/CS和/WE信号控制端。CPU地址总线为A15—A0,数据总线为D7—D0,控制信号为R//W，MREQ(存储器请求)，当且仅当MREQ 和R//W同时有效时，CPU才能对有存储器进行读(或写)。 （1）满足已知条件的存储器，画出地址码方案。 （2）画出此CPU与上述ROM芯片和RAM芯片的连接图。 解：存储器地址空间分布如图1所示，分三组，每组16K×8位。 由此可得存储器方案要点如下： （1）用两片16K*8 RAM芯片位进行串联连接，构成32K*8的RAM区域。片内地址：A0——A13，片选地址为：A14——A15； （2）译码使用2 ：4 译码器； （3）用/MREQ 作为2 ：4译码器使能控制端，该信号低电平（有效）时，译码器工作。 （4）CPU的R / /W信号与RAM的/WE端连接，当R // W = 1时存储器执行读操作，当R // W = 0时，存储器执行写操作。如图1 0000 3FFF 8000
一、简答题 1、试述浮点数规格化的目的和方法。 答：浮点的规格化是为了使浮点数尾数的最高数值位为有效数位。当尾数用补码表示时，若符号位与小数点后的第一位不相等，则被定义为已规格化的数，否则便是非规格化数。通过规格化，可以保证运算数据的精度。 方法：进行向左规格化，尾数左移一位，阶码减1，直到规格化完毕。 2、简述循环冗余码（CRC）的纠错原理。 答：CRC码是一种纠错能力较强的校验码。在进行校验时，先将被检数据码的多项式用 生成多项式G（X）来除，若余数为0，说明数据正确；若余数不为0，则说明被检数据有错。 只要正确选择多项式G（X），余数与CRC码出错位位置的对应关系是一定的，由此可以 用余数作为判断出错位置的依据而纠正出错的数据位。 3、DRAM存储器为什么要刷新？有几种刷新方式? DRAM存储元是通过栅极电容存储电荷来暂存信息。由于存储的信息电荷终究是有泄漏的，电荷数又不能像 SRAM存储元那样由电源经负载管来补充，时间一长，信息就会丢失。为此必须设法由外界按一定规律给栅 极充电，按需要补给栅极电容的信息电荷，此过程叫“刷新”。 ①集中式---正常读/写操作与刷新操作分开进行，刷新集中完成。 ②分散式---将一个存储系统周期分成两个时间片，分时进行正常读/写操作和刷新操作。 ③异步式---前两种方式的结合，每隔一段时间刷新一次，保证在刷新周期内对整个存储器 刷新一遍。 4、CPU中有哪些主要寄存器？简述这些寄存器的功能。 （1）指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。 （2）程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。 （3）地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。 （4）缓冲寄存器（DR）： <1>作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。 <2>补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。 <3>在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器。 （5）通用寄存器（AC）：当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。 （6）状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。 5、中断处理过程包括哪些操作步骤？ 关闭中断标识,重要数据入栈, 处理中断服务功能, 数据出栈, 恢复中断标识, 开中断.
计算机组成原理试题（A） 教学中心名称考点成绩 专业、班级姓名学号 一、填空题（每空1分，共10分） 1．计算机中的信息可分为两类，它们是信息和信息。 2．第二代电子数字计算机所用的基本器件是。 3．设X=－9/16，[X]补= 。 4．运算器中的核心部件是。 5．浮点表示法中，阶码决定浮点数的，尾数决定浮点数的。 6．CPU中PC的主要功能是。 7．按照信息的传送格式，接口可分为和两大类。 二、选择题（每小题2分，共20分） 1. 某主存储器按字节编址，地址线数目为16，这个存储器的容量为 . A 16K×16位B．32K×8位、C．64K ×8位 2．采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要占用的时间。 A一个指令周期B．一个存储周期C．一个机器周期 3. Cache是。 A．主存的一部分 B.为扩大存储容量而设置的 C.为提高存储系统的速度而设置的 4．操作控制器的功能是。 A产生操作控制信号，以解释并执行指令 B、产生时序信号C．对指令泽码 5．中断响应时，保存PC并更新PC的内容，主要是为了. A．提高处理机的速度 B．能进入中断处理程字并能正确返回原程序 C．便于编制中断处理程序 6．计算机辅助设计是指。 A．CAD B．CAI C．CAT 7．某机字长32位，内存容量为4MW，若按字节编址，其寻址范围为. A．0～4M B。0～16M C．0～32M 8．在磁盘存储器中，与转速无关的技术指标是。 A.存储密度B．平均等待时间C．数据传输率 9．设指令中的形式地址为以相对寻址时，操作数的有效地址E＝. A.（D）B．（PC）＋D C．（R）＋D
10．计算机中，执行部件接控制部件的命令所作的不可再分的操作称为. A．微命令B．微操作C操作 三.判断改错题（每小题2分，共10分。正确，在括号内打√；错误，则打×并更正） 1．磁盘存储器是一种随机存取存储器。（） 2．零地址指令就是没有操作数的指令。（） 3．时序发生器是控制器的主要部件之一。（） 4．设X=10110110，采奇校验时，其校验位C=1。（） 5．中断处理过程中，保存现场必须在中断服务之后进行。（） 四.简答题（每小题10分，共40分） 1．CPU由哪些主要部件组成？说明各部件的作用。 2．试述高速缓冲存储器的基本设计思想和特点。 3．主机与外部设备间为什么要设置接口？ 4．为什么说取指令是公操作？在取指令阶段，CPU主要完成哪些操作？ 五.计算题（共10 分） 1．设X=0.0101,Y=－0.1101,用双符号补码计算X+Y=?和X－Y=?并判断其结果是否溢出。(5分) 2. 设X=8C3E(H)，Y=B6DF(H),Z=54D2（H）。求X∧Y⊕Z=? (5分) 七.设计题（10分） 某机字长16 位，主存按字编址，容量为8MW，请用如下RAM芯片为该机设计一个主存。 A A0 07 1．地址线和数据线各有多少根？ 2．共用多少这种芯片？ 3．画出其组成框图,并正确标出各信号线。
计算机组成原理试题库集及答案
第一章计算机系统概论 1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？ 解：P3 计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。 计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。 硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。 5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么？ 解：冯?诺依曼计算机的特点是：P8 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成； 指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问； 指令和数据均用二进制表示； 指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置； 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行； 机器以运算器为中心（原始冯?诺依曼机）。 7. 解释下列概念： 主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。 解：P9-10 主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。 CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE）。 主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。 存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。 存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。 存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。 存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数。 存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。 机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。 指令字长：一条指令的二进制代码位数。 8. 解释下列英文缩写的中文含义：
一、选择题 １、完整得计算机系统应包括运算器、存储器、控制器。 一个完整得计算系统应该就是：硬件系统与软件系统,硬件系统应该包括运算器，控制器,存储器,输入设备与输出设备，软件系统包括系统软件与应用软件、而您给得答案中B与D就是可以排除得，也就就是不能选，A与C两个中A得可能性最大,答案只能选A、 3、冯、诺依曼计算机工作方式得基本特点就是按地址访问并顺序执行指令. 4、移码表示法主要用于表示浮点数中得阶码。 5、动态RAM得刷新就是以行为单位得。 8、在定点运算器中产生溢出得原因就是运算得结果得超出了机器得表示范围。 10、在指令得地址字段中，直接指出操作数本身得寻址方式，称为立即寻址. １1、目前得计算机,从原理上讲指令与数据都以二进制形式存放. 13、计算机问世至今，新型机器不断推陈出新,不管怎样更新，依然保有“存储程序”得概念，最早提出这种概念得就是冯、诺依曼。 1６、在CＰU中,跟踪后继指令地址得寄存器就是程序计数器。 20、系统总线中地址总线得作用就是用于选择指定得存储单元或外设。 ２1、计算机中得主机包含运算器、控制器、存储器。 23、原码一位乘运算，乘积得符号位由两个操作数得符号进行异或运算. ２4、对于真值“0”表示形式唯一得机器数就是移码与补码。 25、若［X］补=0、01０0１10,则［Ｘ]反= 0、0１00110。－-ｘ为正数 26、在CPU中，存放当前执行指令得寄存器就是指令寄存器。 保存当前正在执行得指令得寄存器称为（指令寄存器)。 指示当前正在执行得指令地址得寄存器称为（程序计数器或指令计数器）。 27、下列编码中通常用作字符编码得就是ASCII码。 ASCIＩ ASCIＩ(Ａｍeｒｉcan Ｓtaｎdａrd CodｅfoｒＩnｆorｍaｔiｏｎInteｒchange,美国信息互换标准代码）就是基于拉丁字母得一套电脑编码系统.它主要用于显示现代英语与其她西欧语言。它就是现今最通用得单字节编码系统，并等同于国际标准ＩSO/ＩＥC646。２8、在下列存储器中，半导体存储器可以作为主存储器. 3０、在CPU中跟踪指令后继地址得寄存器就是PＣ。 ３１、EＰＲOM就是指光擦除可编程得只读存储器。
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概论 一、选择题： １．1946年研制成功的第一台电子数字计算机称为＿B＿。A.EDVAC B.ENIAC C.EVNAC D.EINAC 2.完整的计算机系统应包括__D_____.A..运算器、存储器、控制器 B.外部设备和主机 C.主机和存储器 D.配套的硬件和软件设备 3.计算机系统中的存储器系统是指__D____.A.RAM存储器 B.ROM存储器 C.内存储器 D.内存储器和外存储器 4.至今为止,计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是_C_____. A..节约元件 B.运算速度快 C.物理器件性能所致 D.信息处理方便 5.计算机硬件能直接执行的只有_B___. A.符号语言 B.机器语言 C.机器语言和汇编语言 D.汇编语言 二、填空题: 1.计算机的硬件包括__运算器_._控制器_._存储器_._输入设备_._输出设备__. 2.在计算机术语中,将运算器和控制器合在一起称为_CPU__,而将_CPU__和存储器合在一起称为__主机__. 3.计算机的软件一般分为两大类:一类叫_系统__软件,一类叫_应用__软件,其中,数据库管理系统属于_系统_软件,计算机辅助教学软件属于__应用___软件. 4.计算机系统中的存储器分为_内存储器_和_外存储器_.在CPU执行程序时,必须将指令存放在_内存储器__中. 5.输入、输出设备以及辅助存储器统称为_外部设备___. 6.计算机存储器的最小单位为__位___,1KB容量的存储器能够存储_1024*8__个这样的单位. 7.在计算机系统中,多个系统部件之间信息传送的公共通路称为__总线___,就其所传送的信息的性质而言,在公共通路上传送的信息包括_数据__、__地址__和__控制___信息. 三、衡量计算机性能的基本指标有哪些？ 答：1.基本字长 2.数据通路宽度 3.运算速度：包括CPU时钟频率和数据传输率 4.存储器的容量：包括主存储器的容量和外存储器的容量 5.外围设备及其性能 6.系统软件配置运算方法和运算器 一、选择题: 1.在机器数中,__B____的零的表示形式是唯一的. A.原码 B.补码 C.反码 D.原码和反码 3.若某数X的真值为-0.1010,在计算机中该数表示为1.0110,则该数所用的编码方法__B__码. A.原 B.补 C.反 D.移 4.运算器虽有许多部件组成,但核心部分是__B____. A.数据总路线 B.算术逻辑运算单元 C.多路开关 D.通用寄存器 5.在定点二进制运算器中,减法运算一般通过__D_____来实现. A.原码运算的二进制减法器 B.补码运算的二进制减法器 C.补码运算的十进制加法器 D.补码运算的二进制加法器