2010-2011学年第2学期考试试题（B）卷 课程名称《计算机组成基础》任课教师签名 出题教师签名审题教师签名 考试方式（闭）卷适用专业计算机各专业 考试时间（120 ）分钟 一、单项选择题（每小题2分，共20分） 1. 冯·诺依曼计算机通常包括（）大基本组成部分。 A. 4 B. 5 C. 6 D. 7 2. 无需翻译可以直接在机器上执行的程序是（）。 A. JAVA程序 B.汇编源程序 C. 机器指令程序 D. C语言程序 3. 现代CPU在传统CPU的基础上增加了（）。 A．运算器 B. 寄存器 C. 控制器 D. 存储器 4. CPU在取指令阶段通常将取出的指令代码存放（）中。 A．指令寄存器 B. 地址寄存器 C. 程序计数器 D. 数据寄存器 5. 程序中断I/O方式中，断点一般是指（）。 A. 通用寄存器 B. 程序计数器 C. 标志寄存器 D. 指令寄存器 6. 中央处理器的核心是（）。 A. 运算器 B. 控制器 C. CACHE D.通用寄存器 7. 微程序控制方式中，需要将指令系统的微代码存放在（）中。 A.主存储器 B. 外存储器 C. 控制存储器 D.CACHE 8. 下面这些存储设备中，可以做CACHE的是（）。 A. SRAM B. DRAM C. EPROM D.U盘 9. 页式虚拟存储器的页面替换是由（）实现的。 A. 操作系统 B. 应用软件 C.硬件 D.固件 10.若操作数的地址在寄存器中，则是（）寻址方式。 A. 直接 B.寄存器 C.寄存器间接 D.间接二、填空题（每空1分，共10分） 1.计算机中CPU工作节拍通常受到主时钟控制，此性能指标被称为。 2.浮点数的表示范围由决定。 3.8位带符号定点整数的最小值（十进制表示）是。 4.某SRAM芯片的存储容量为1M×16位，则该芯片地址线有根。 5.CACHE的主要作用是为了。 6.机器指令格式中，的位数决定了指令系统的规模。 7.指令周期由周期和执行周期组成。 8.微程序控制方式中，可以用一段微程序来解释。 9.总线的仲裁方式包括集中式仲裁和仲裁两种。 10.常用的I/O方式中，是由软件和硬件结合实现I/O操作的方式。 三、计算题（本大题共3小题，1、2题10分，3题5分，共25分） 1、【10分】某计算机系统中内存由CACHE和主存构成，已知CACHE的命中率为98％，CACHE的存取时间为50ns,主存的访问周期为240ns,请计算： （1）CPU访问内存的平均访问时间； （2）CACHE-主存层次的效率。 2、【10 分】有一个4级指令流水线分别完成取指、指令译码、运算、结果写回四步操作，假设完成各步骤的操作时间均为100ns,则当该流水线连续执行30条指令时，请计算下列指标： （1）该流水线加速比； （2）该流水线的吞吐率。 3、【5分】某磁盘组有5个盘片，每片有两个记录面，每面有220个磁道，磁盘转速为6000转/分，每个磁道的信息量为3454B，请计算该磁盘组的数据传输率。 四、分析题（本大题共3小题，1题10分，其他2题5分，共20分） 1、【10分】下图为某16位机的主存空间构成示意图。
计算机组成原理2009年12月期末考试复习大纲 第一章 1.计算机软件的分类。 P11 计算机软件一般分为两大类：一类叫系统程序，一类叫应用程序。 2.源程序转换到目标程序的方法。 P12 源程序是用算法语言编写的程序。 目标程序（目的程序）是用机器语言书写的程序。 源程序转换到目标程序的方法一种是通过编译程序把源程序翻译成目的程序，另一种是通过解释程序解释执行。 3.怎样理解软件和硬件的逻辑等价性。 P14 因为任何操作可以有软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。对于某一机器功能采用硬件方案还是软件方案，取决于器件价格，速度，可靠性，存储容量等因素。因此，软件和硬件之间具有逻辑等价性。 第二章 1.定点数和浮点数的表示方法。 P16 定点数通常为纯小数或纯整数。 X=XnXn-1…..X1X0 Xn为符号位，0表示正数，1表示负数。其余位数代表它的量值。 纯小数表示范围0≤|X|≤1-2-n 纯整数表示范围0≤|X|≤2n -1
浮点数：一个十进制浮点数N=10E.M。一个任意进制浮点数N=R E.M 其中M称为浮点数的尾数，是一个纯小数。E称为浮点数的指数，是一个整数。 比例因子的基数R=2对二进制计数的机器是一个常数。 做题时请注意题目的要求是否是采用IEEE754标准来表示的浮点数。 32位浮点数S（31）E（30-23）M（22-0） 64位浮点数S（63）E（62-52）M（51-0） S是浮点数的符号位0正1负。E是阶码，采用移码方法来表示正负指数。 M为尾数。P18 P18
2.数据的原码、反码和补码之间的转换。数据零的三种机器码的表示方法。 P21 一个正整数，当用原码、反码、补码表示时，符号位都固定为0，用二进制表示的数位值都相同，既三种表示方法完全一样。 一个负整数，当用原码、反码、补码表示时，符号位都固定为1，用二进制表示的数位值都不相同，表示方法。 1.原码符号位为1不变，整数的每一位二进制数位求反得到反码； 2.反码符号位为1不变，反码数值位最低位加1，得到补码。 例：x= (+122)10=(+1111010)2原码、反码、补码均为01111010 Y=(-122)10=(-1111010)2原码11111010、反码10000101、补码10000110 +0 原码00000000、反码00000000、补码00000000 -0 原码10000000、反码11111111、补码10000000 3.定点数和浮点数的加、减法运算：公式的运用、溢出的判断。 P63 已知x和y，用变形补码计算x+y，同时指出结果是否溢出。 （1）x=11011 y=00011 （2）x=11011 y=-10101 （3）x=-10110 y=-00001
第5章习题参考答案 1．请在括号内填入适当答案。在CPU中： (1)保存当前正在执行的指令的寄存器是（IR ）； (2)保存当前正在执行的指令地址的寄存器是（AR ） (3)算术逻辑运算结果通常放在（DR ）和（通用寄存器）。 2．参见图5.15的数据通路。画出存数指令“STO Rl，(R2)”的指令周期流程图，其含义是将寄存器Rl的内容传送至(R2)为地址的主存单元中。标出各微操作信号序列。 解： STO R1, (R2)的指令流程图及微操作信号序列如下：
STO R1, (R2) R/W=R DR O, G, IR i R2O, G, AR i R1O, G, DR i R/W=W 3．参见图5.15的数据通路，画出取数指令“LAD (R3)，R0”的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址主存单元的内容取至寄存器R2中，标出各微操作控制信号序列。 解： LAD R3, (R0)的指令流程图及为操作信号序列如下：
PC O , G, AR i R/W=R DR O , G, IR i R 3O , G, AR i DR O , G, R 0i R/W=R LAD (R3), R0 4．假设主脉冲源频率为10MHz ，要求产生5个等间隔的节拍脉冲，试画出时序产生器的逻辑图。 解：
5．如果在一个CPU 周期中要产生3个节拍脉冲；T l ＝200ns ，T 2=400ns ，T 3=200ns ，试画出时序产生器逻辑图。 解：取节拍脉冲T l 、T 2、T 3的宽度为时钟周期或者是时钟周期的倍数即可。所以取时钟源提供的时钟周期为200ns ，即，其频率为5MHz.；由于要输出3个节拍脉冲信号，而T 3的宽度为2个时钟周期，也就是一个节拍电位的时间是4个时钟周期，所以除了C 4外，还需要3个触发器——C l 、C 2、C 3；并令 211C C T *=；321C C T *=；313C C T =，由此可画出逻辑电路图如下：
计算机组成原理试卷B 答案 Last revised by LE LE in 2021
卷号：B __C____。 A 直接 B 间接 C 寄存器直接 D 寄存器间接 6．以下四种类型指令中，执行时间最长的是___C___。 型指令型指令型指令 D.程序控制指令 7.描述PCI总线中基本概念不正确的句子是___C___。 A HOST 总线不仅连接主存，还可以连接多个CPU B PCI 总线体系中有三种桥，它们都是PCI 设备
C 从桥连接实现的PCI总线结构不允许许多条总线并行工作 D 桥的作用可使所有的存取都按CPU 的需要出现在总线上 8．计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时__C____。 A 减少了信息传输量 B 提高了信息传输的速度 C 减少了信息传输线的条数 D 加重了CPU的工作量 9．计算机的外围设备是指___D___。 A 输入/输出设备 B 外存储器 C 远程通信设备 D 除了CPU 和内存以外的其它设备 10.中断向量地址是：__C____。 A 子程序入口地址 B 中断服务例行程序入口地址 C中断服务例行程序入口地址的指示器 D 中断返回地址 二. 填空题（每题2分，共16分） 1．按照总线仲裁电路的A___位置___不同，总线仲裁有B__集中式____仲裁和C__分布式____仲裁两种方式。 2．在计算机术语中，将运算器、控制器、cache合在一起，称为A__中央处理器（CPU）____，而将B__CPU____和存储器合在一起，成为C__中央处理机（主机）____。 3.指令格式是指令用A___二进制代码___表示的结构形式，通常由B__操作友____ 字段和C___地址码___字段组成。 4.条件转移指令、无条件转移指令、转子指令、返主指令、中断返回指令等都是 A__转移____指令。这类指令在指令格式中所表示的地址，表示要转移的是B__ 下一条指令____而不是C__操作数____。 5．CPU从A___主存___取出一条指令并执行这条指令的时间和称为B__指令周期____。由于各种指令的操作功能不同，各种指令的时间和是不同的，但在流水线CPU中要力求做到C___一致___。 6．磁表面存储器主要技术指标有存储密度____，B. __存储容量____，C. __平均存取时间____，数据传输率。 7． RISC机器一定是A__流水线____CPU，但后者不一定是RISC机器。奔腾CPU是B___流水线___CPU，但奔腾机是C__CISC____机器。 8． {（26） 16 or（63） 16 } nor（135） 8 的值为A. _（80） 16 _____。 三．（10分）设机器字长32位，定点表示，尾数31位，数符1位，问： （1）定点原码整数表示时，最大正数是多少最大负数是多少 （2）定点原码小数表示时，最大正数是多少最大负数是多少 解：（1 10 （2）定点原码小数表示： 最大正数值 = （1 – 2-31） 10
5 ．4 教材习题解答 １．如何区别存储器和寄存器？两者是一回事的说法对吗？ 解：存储器和寄存器不是一回事。存储器在CPU 的外边，专门用来存放程序和数 据，访问存储器的速度较慢。寄存器属于CPU 的一部分，访问寄存器的速度很快。 ２．存储器的主要功能是什么？为什么要把存储系统分成若干个不同层次？主要有 哪些层次？ 解：存储器的主要功能是用来保存程序和数据。存储系统是由几个容量、速度和价 存储系统和结构 第5 章 129 格各不相同的存储器用硬件、软件、硬件与软件相结合的方法连接起来的系统。把存储系 统分成若干个不同层次的目的是为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。由高 速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速 缓存和主存间称为Cache －主存存储层次（Cache 存储系统）；主存和辅存间称为主存—辅
存存储层次（虚拟存储系统）。 ３．什么是半导体存储器？它有什么特点？ 解：采用半导体器件制造的存储器，主要有MOS 型存储器和双极型存储器两大类。 半导体存储器具有容量大、速度快、体积小、可靠性高等特点。半导体随机存储器存储的 信息会因为断电而丢失。 ４．SRAM 记忆单元电路的工作原理是什么？它和DRAM 记忆单元电路相比有何异 同点？ 解：SRAM 记忆单元由６个MOS 管组成，利用双稳态触发器来存储信息，可以对其 进行读或写，只要电源不断电，信息将可保留。DRAM 记忆单元可以由４个和单个MOS 管组成，利用栅极电容存储信息，需要定时刷新。 ５．动态RAM 为什么要刷新？一般有几种刷新方式？各有什么优缺点？ 解：DRAM 记忆单元是通过栅极电容上存储的电荷来暂存信息的，由于电容上的电 荷会随着时间的推移被逐渐泄放掉，因此每隔一定的时间必须向栅极电容补充一次电荷， 这个过程就叫做刷新。
计算机组成原理大型实验 报告 (2010/2011第2学期------第19周) 指导教师： 班级： 姓名： 学号： 计算机组成原理课程设计实验报告 一、目的和要求 目的： 深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的具体知识，进一步理解和掌握动态微程序设计的概念；完成微程序控制的特定功能计算机的指令系统设计和调试。 要求： （1）、内容自行设计相关指令微程序；（务必利用非上机时间设计好微程序） （2）、测试程序、实验数据并上机调试； （3）、报告内容： 包括 1、设计目的 2、设计内容 3、微程序设计（含指令格式、功能、设计及微程序） 4、实验数据（测试所设计指令的程序及结果）。（具体要求安最新规范为准） 二、实验环境 TEC—2机与PC机。 三、具体内容 实验内容： （1）把用绝对地址表示的内存单元A中的内容与内存单元B中的内容相加，结果存于内存单元C中。 指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2，ADDR3四字指令（控存入口100H） 功能：[ADDR3]=[ADDR1]+[ADDR2] （2）将一通用寄存器内容减去某内存单元内容，结果放在另一寄存器中。 指令格式：E0DRSR，ADDR（SR，DR源、目的寄存器各4位）双字指令（控存 入口130H） 功能：DR=SR-[ADDR]
（3）转移指令。判断两个通用寄存器内容是否相等，若相等则转移到指定绝对地址，否则顺序执行。 指令格式：E5DRSR，ADDR双字指令（控存入口140H） 功能：ifDR==SRgotoADDRelse顺序执行。 设计：利用指令的CND字段，即IR10~8，令IR10~8=101，即CC=Z 则当DR==SR时Z=1，微程序不跳转，接着执行MEMPC（即ADDRPC），而当DR!=SR 时Z=0，微程序跳转至A4。 实验设计并分析： 第一条：把用绝对地址表示的内存单元A中的内容与内存单元B中的内容相加，结果存于内存单元C中。 指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2，ADDR3四字指令（控存入口100H） 功能：[ADDR3]=[ADDR1]+[ADDR2] 指令格式： D4XX ADDR1 ADDR2 ADDR3 微程序： PC→AR，PC+1→PC：00000E00A0B55402 MEM→AR：00000E00 10F00002 MEM→Q：00000E00 00F00000 PC→AR，PC+1→PC：00000E00 A0B5 5402 MEM→AR：00000E00 10F0 0002 MEM+Q→Q：00000E01 00E0 0000 PC→AR，PC+1→PC：00000E00 A0B5 5402 MEM→AR：00000E0010F0 0002 Q→MEM，CC#=0：00290300 10200010 指令分析： PC->AR,PC+1->PC 0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR 0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100 MEM->Q 0000 0000 1110 0000 0000 0000 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0000 PC->AR,PC+1->PC 0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR 0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100 MEM+Q->Q 0000 0000 1110 0000 0001 0000 0000 1110 0000 0000 0000 0000 0000 PC->AR,PC+1->PC 0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR 0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100
计算机组成原理试题及答案 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.若十进制数据为137.5则其八进制数为（B ）。 A、89.8 B、211.4 C、211.5 D、1011111.101 2.若x补=0.1101010，则x原=（A ）。 A、1.0010101 B、1.0010110 C、0.0010110 D、0.1101010 3.若采用双符号位，则发生正溢的特征是：双符号位为（B）。 A、00 B、01 C、10 D、11 4.原码乘法是（A ）。 A、先取操作数绝对值相乘，符号位单独处理 B、用原码表示操作数，然后直接相乘 C、被乘数用原码表示，乘数取绝对值，然后相乘 D、乘数用原码表示，被乘数取绝对值，然后相乘 5.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 6.下列数中，最小的数是（A）。 A．(101001)2B．(52)８C．(2B)16D．45 7.下列数中，最大的数是（D）。 A．(101001)2B．(52)８C．(2B)16D．45 8.下列数中，最小的数是（D）。 A．（111111）2B．（72）８C．（2F）16D．50 9.已知：X=－0.0011，Y= -0.0101。（X+Y）补= ( A)。 Ａ．１．１１００Ｂ．１．１０１０ Ｃ．１．０１０１Ｄ．１．１０００ 10.一个512KB的存储器,地址线和数据线的总和是（C ）。 A．17 B．19C．27D．36 11.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 12.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 12.计算机内存储器可以采用（A）。 A.RAM和ROM B.只有ROM C.只有RAM D.RAM和SAM 13.单地址指令中为了完成两个数的算术操作，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常需采用( C) 。 A.堆栈寻址方式 B.立即寻址方式 C.隐含寻址方式 D.间接寻址方式 14.零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，因此它的操作数来自(B)。 A.立即数和栈顶 B.栈顶和次栈顶 C.暂存器和栈顶 D.寄存器和内存单元 15.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 16.用于对某个寄存器中操作数的寻址方式称为( C)寻址。 A.直接 B.间接 C.寄存器直接 D.寄存器间接 17.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 18.RISC是(A)的简称。 A.精简指令系统计算机 B.大规模集成电路
计算机组成原理期末试卷 B卷 一．选择题（每题2分，共30分） （1）:下列数字表示错误的是（） (A) 0X12G9 (B) 011001B (C)（3df）16 (D) （0376）8 （2）:把二进制011101010转化成十进制（） （A）119 （B）234 （C）257 （D）312 （3）:下列是寄存器寻址方式的是（） （A）MOV AL, 80H （B）MOV AX ,[ 1070H] （C）ROL AH ,1 (D) MOV AX,[BX+SI] (4):若x 补=0.1101010，则x =（） (A) 1.0010101 (B) 1.0010110 (C) 0.0010110 (D) 0.1101010 （5）:若［X］补=1.1011，则真值X是( ) （A）-0.0101 （B）-0.1001 （C）0.1011 （D）0.0101 （6）:在一个存储器中可以容纳的存储单元总数通常称为（） (A)存储单元(B) 存储容量(C) 存储容器(D) 内存储器 （7）: 态存储器SRAM的存储原理是（） （A）依靠读后再生（B）依靠定时刷新 （C）依靠双稳态电路（D）信息不再变化 （8）:如浮点数X的754标准存储格式为（41360000）16求其浮点数的十进制数值为（）（A）(11.246)10 （B）(20.376)10 （C）(12.375)10 （D）(11.375)10 （9）:存储器宽带的单位是（） （A）位/秒（B）宽度/秒（C）f/秒（D）速度/秒 （10）:挂接在总线上的多个部件（） （A）只能分时向总线发送数据，并只能分时从总线接收数据 （B）只能分时向总线发送数据，但可同时从总线接收数据 （C）可同时向总线发送数据，并同时从总线接收数据 （D）可同时向总线发送数据，但只能分时从总线接收数据 （11）: 系统总线中控制线的功能是（） (A) 提供数据信息(B) 提供时序信号 (C) 提供主存，I/O接口设备的控制信号和响应信号(D) 提供主存，I/O接口设备的响应信号 （12）: 高速缓冲存储器Cache一般采取（） （A）顺序存取方式（B）只读不写方式 （C）半顺序存取方式（D）随机存取方式 （13）: 系统总线中地址线的功能是（） (A)指定主存和I/O设备接口电路的地址(B)选择主存单元地址 (C)选择进行信息传输设备(D)选择外存地址 (14）: 堆栈指针SP 的内容是（） （A）栈顶单元内容（B）栈顶单元地址
（ 2 = = = （ 2 = = = （ 2 = = = 第二章 1．（1） 35 =?100011） [ 35]原 10100011 [ 35]补 11011100 [ 35]反 11011101 （2） [127]原＝01111111 [127]反＝01111111 [127]补＝01111111 （3） 127 =?1111111） [ 127]原 11111111 [ 127]补 10000001 [ 127]反 10000000 （4） 1 =?00000001） [ 1]原 10000001 [ 1]补 11111111 [ 1]反 11111110 2．[x]补 = a 0. a 1a 2…a 6 解法一、 （1） 若 a 0 = 0, 则 x > 0, 也满足 x > -0.5 此时 a 1→a 6 可任意 （ 2） 若 a 0 = 1, 则 x <= 0, 要满足 x > -0.5, 需 a 1 = 1 即 a 0 = 1, a 1 = 1, a 2→a 6 有一个不为 0 解法二、 -0.5 = -0.1(2) = -0.100000 = 1, 100000 （1） 若 x >= 0, 则 a0 = 0, a 1→a 6 任意即可； （2） [x]补 = x = a 0. a 1a 2…a 6 （2） 若 x < 0, 则 x > -0.5 只需-x < 0.5, -x > 0 [x]补 = -x, [0.5]补 = 01000000 即[-x]补 < 01000000 a 0 * a 1 * a 2 a 6 + 1 < 01000000
计算机组成原理 B卷 一、填空题（每空2分，共20分） 1.在浮点加减法运算过程中，在需要_________或__________时，尾数向右移位。 2.根据目前常用的存储介质可以把存储器分为___________、_________和光存储器三种。 3.显示器的刷新存储器（或称显示缓冲器）的容量是由_________和_________决定的。 4.堆栈是一种特殊的数据寻址方式，它采用______原理。按结构不同，分为寄存器堆栈和______堆栈。 5.要组成容量为4K*8位的存储器，需要_____片4K*1位的静态RAM芯片并联，或者需要__ _片 1K*8位的静态RAM芯片串联。 二、单项选择（每题2分，共20分） 1. （2000）10化成十六进制数是（）。 A.（7CD）16 B.（7D0）16 C.（7E0）16 D.（7F0）16 2. 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.只做加法 C.能暂时存放运算结果 D.既做算术运算，又做逻辑运算 3. 交叉存贮器实质上是一种（）。 A．模块式存贮器，它能并行执行多个独立的读写操作 B．模块式存贮器, 它能串行执行多个独立的读写操作 C．整体式存贮器，它能并行执行一个独立的读写操作 D．整体式存贮器，它能串行执行多个独立的读写操作 4.（）是计算机实现研究的内容。 A．寄存器组织 B．器件技术 C．I/O结构 D．专用部件的设置 5. 数据表示指的是能由（）直接识别和引用的数据类型。 A．硬件 B．软件 C．机器语言 D．数据结构 三、简答题（每题5分，共25分） 1. 软件和硬件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的。
CPU 组成与机器指令执行实验 一、实验目的 （1）将微程序控制器同执行部件（整个数据通路）联机，组成一台模型计算机；（2）用微程序控制器控制模型机数据通路； （3）通过CPU 运行九条机器指令（排除中断指令）组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，牢固建立计算机的整机概念。 二、实验电路 本次实验用到前面四个实验中的所有电路，包括运算器、存储器、通用寄存器堆、程序计数器、指令寄存器、微程序控制器等，将几个模块组合成为一台简单计算机。因此，在基本实验中，这是最复杂的一个实验，也是最能得到收获的一个实验。在前面的实验中，实验者本身作为“控制器”，完成数据通路的控制。而在本次实验中，数据通路的控制将由微程序控制器来完成。CPU 从内存取出一条机器指令到执行指令结束的一个机器指令周期，是由微指令组成的序列来完成的，即一条机器指令对应一个微程序。 三、实验要求 （1）对机器指令系统组成的简单程序进行译码。 将下表的程序按指令格式手工汇编成十六进制机器代码，此项任务应在预习时完成。完成表1. （2）按照下面框图，参考前面实验的电路图完成连线，控制器是控制部件，数据通路（包括上面各模块）是执行部件，时序产生器是时序部件。连线包括控制台、时序部分、数据通路和微程序控制器之间的连接。其中，为把操作数传送给通用寄存器组 RF，数据通路上的RS1、RS0、RD1、RD0 应分别与IR3 至IR0 连接，WR1、WR0 也应接到IR1、IR0 上。 开关控制 控制台时序发生器 时序信号 开关控制指示灯信号控制信号时序信号 控制信号 微程序控制器数据通路 指令代码、条件信号 图13 模型计算机连线示意图 （3）将上述任务（1）中的程序机器代码用控制台操作存入内存中，并根据程序的需要，用数码开关SW7—SW0 设置通用寄存器R2、R3 及内存相关单元的数据。注意：由于设置通用寄存器时会破坏内存单元的数据，因此一般应先设置寄存器的数据，再设置内存数据。 （4）用单拍（DP）方式执行一遍程序，列表记录通用寄存器堆RF 中四个寄存器的数据，以及由STA 指令存入RAM 中的数据（程序结束后从RAM 的相应单元中读出），与理论分析值作对比。单拍方式执行时注意观察微地址指示灯、IR/DBUS 指示灯、AR2／AR1 指示灯和判断字段指示灯的值，以跟踪程序中取指令和执行指令的详细过程（可观察到每一条微指令）。 （5）以单指（DZ）方式重新执行程序一遍，注意观察 IR/DBUS 指示灯、AR2/AR1
1、(2分)下列关于并行存储器的说法，不正确的是【 A 】。 A、双端口和多模块交叉存储器均采用空间并行技术。 B、主存储器是线性编址的 C、双端口存储器是指同一个存储器具有两组相互独立的读写控制电路。 D、多模块交叉存储器中地址在模块中按交叉方式安排 2、(2分)某计算机的指令流水线由四个功能段组成，指令流经各功能段的时间（忽略各功能段之间的缓存时间）分别是90ns、80ns、70ns 和60ns，则该计算机的流水线操作周期应设计为【 C 】。 A、60ns B、70ns C、90ns D、80ns 3、(2分) CPU对整个计算机系统的运行是极其重要的，它具有下列选项列出的哪些基本功能【 C 】。 ①指令控制②时间控制③数据加工④操作控制 A、①②③ B、①④
C、①②③④ D、②③ 4、(2分)在定点二进制运算器中，减法运算一般通过【 B 】来实现。 A、原码运算的十进制加法器 B、补码运算的二进制加法器 C、补码运算的二进制减法器 D、原码运算的二进制减法器 5、(2分)存储器的随机访问方式是指【 A 】。 A、可按地址访问存储器任一编址单元，其访问时间相同且与地址无关 B、可随意访问存储器 C、可对存储器进行读出与写入 D、按随机文件访问存储器 6、(2分)下列用来表示计算机的性能指标不正确的是【 B 】。 A、总线宽度 B、反码 C、MIPS D、处理机字长
7、(2分)存储器中表示存储的最小单位是【 D 】。 A、存储器 B、以上说法均不对 C、存储单元 D、存储位元 8、(2分)操作数地址，为某一寄存器内容和位移量之和，可以是【 B 】寻址方式。 A、相对寻址方式 B、以上三种方式 C、基址寻址方式 D、变址寻址方式 9、(2分)第一代计算机中使用的主要器件是【 D 】。 A、中小规模集成电路 B、晶体管 C、中大规模集成电路 D、电子管 10、(2分)假设某系统总线在一个总线周期中并行传输4字节信息，一个总线周期占用2个时钟周期，总线时钟频率为10MHz，则总线带
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）。
试卷
1．衡量计算机基本性能的指标有（D ）。 A、基本字长； B、主存容量； C、运算速度； D、以上都是。 2. 指令地址码字段表示的地址称为（ A ）。 A、形式地址； B、物理地址； C、逻辑地址； D、有效地址。 3．一个I/0接口，一边与系统总线相连，采用（）方式实现数据传输；另一边与外围设备相连，采用并行或串行方式实现数据传输。 A、并行； B、串行； C、并串行； D、分时。 4．寄存器间接寻址方式中，操作数在（ B ）。 A、通用寄存器； B、主存单元； C、程序计数器； D、堆栈。 5．运算性指令与转移性指令的寻址不同点在于（ A ）。 A、前者取操作数，后者决定转移地址； B、后者取操作数，前者决定转移地址； C、前者是短指令，后者是长指令； D、后者是短指令，前者是长指令。 6．运算器由许多器件组成，但核心器件是（ B ）。 A、数据总线； B、算术逻辑运算单元； C、多路开关； D、通用寄存器。 7．存储周期是指（B ）。 A、存储器的读出时间； B、存储器连续读/写操作所允许的最短时间间隔； C、存储器的写入时间； D、存储器连续写操作所允许的最短时间间隔； 8．微程序控制器中，机器指令执行阶段与微指令的关系是（ D ）。 A、每一条机器指令由一条微指令来执行； B、一条微指令由若干条机器指令组成； C、一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行； D、每一条机器指令执行阶段由一段用微指令编成的微程序来解释执行。 三、简答题(每小题5分，共25分)。 得分评阅人 人人人 1. 写出浮点数的尾数在规格化后的形式（含原码和补码）。 00.1XXX 或者 11.0XXX （1）原码规格化后, 正数是0.1××……×，负数是1.1××……×。 （2）补码规格化后, 正数是0.1××……×，负数是1.0××……×。
第五章习 题答案 32 6. (80 * 3 1)* 964字节 8 取指微指令除外，每条机器指令对应三条微指令构成的微程序，因此控制存储 器中共有 80*3+1 条微指令，每条微指令占32 位，即4Byte 8.经分析，（d, i, j ）和（e, f, h）为两组相斥性微命令（在全部8 条微指令中，组内任意两 个微命令没有同时出现 ），可将（d, i, j）编 码表示，使用两位二进 制表示三个相斥性微命令，编码00 表示空操作，即三个微命令都不出现 ，（e, f, h）作类似处 理，剩下的a, b, c, g 四个微命令信号可进行直接控制，其整个控制字段组 成如下： * * * * * * * * a b c g 0 1 d 10 i 10 f 11 j 11 h 13. (1) 空间 S 1 2 3 4 5 15 16 WB 1 2 3 4 5 MEM 1 2 3 4 5 EX ID IF 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 ? 时间T1 2 3 4 5 0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t 9 t 19 t 20 (2) 流水线的实际吞吐率为 H (k n n 1) (5 20 20 1)* 100* 10 9 8.33* 6 10 条 / 秒Ts nk 20* 5 (3)加速比 S 4.17 Tp (k n 1) 20 5 1 流水线 有k 个过 程段，k=5。 16.(1)写后读R AW (2)读后写WAR (3)写后读和写后写RAW WAW
第六章习题答案1、 8.C 9.B、A、C
10.A 11.D 12.A
华东师范大学期末试卷（B） 2005 —200 6 学年第二学期 课程名称：____计算机组成_____ 学生姓名：___________________ 学号：___________________ 专业：___________________ 年级/班级：__________________ 课程性质：专业必修 一、填空题(每空1分,共20分） 1.为了运算器构造的简单性，运算方法中算术运算通常采用⑴___加减法，⑵___乘除法或⑶___乘除法。 2.相联存储器不是接地址而是按⑷___访问的存储器，在cache中用来存放_⑸__，在虚拟存储器中用来存放⑹___。 3.RISC指令系统的最大特点是⑺___，⑻___固定，⑼___种类少。 4. 根据目前常用的存储介质可以将存储器分为__ __⑽_______、__ __⑾_____。 5．十六制数8aH为某机的机器数，它表示8位补码其真值是⑿；它表示8位原码，其真值是⒀。（用10进制表示） 6．八进制数25.4转换成二进制数为_____⒁_____。 7．数x的真值-0.0011B，其原码表示为_____⒂_______。 8．在浮点加减法运算过程中，在需要_____⒃____或____⒄______时，尾数向右移位。 9．一条微指令可划分为__ ___⒅______字段和__ _⒆______字段。 10．奇偶校验法只能发现奇数个错，不能检查无错或___⒇____数个错。
二、单项选择题（每空1分，共30分） l.中央处理器（CPU）是指（） A.运算器 B.控制器 C.由运算器和控制器构成 D.由运算器、控制器和存贮器构成 2.计算机系统中的存贮系统是指（） A.ROM B.RAM C.主存 D.主存和外存系统 3.指令周期是指（） A.CPU从主存取出一条指令的时间 B.CPU执行一条指令的时间 C.一个时钟周期时间 D.CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间 4.存贮周期是指（） A.存贮器的读出时间 B.存贮器的写入时间 C.存贮器进行连续的两次独立的存取操作所需间隔的最小时间 D.存贮器的读出和写入时间的平均值 5. 若X补=1.11111，则其十进制真值X=（） A 1-2-5 B -1+2-5 C -2-5 D 2-5 6. 8位定点原码整数10100011B的真值为（）。 A. +0100011B B.-0100011B C.+1011101B D.-1011101B 7.若某数x的真值为-0.1010，在计算机中该数表示为1.0110，则该数所用的编码为（）。 A.原码 B.补码 C.反码 D.移码 8.某数在计算机中用8421BCD码表示为0011 1001 1000，其真值为（）。 A.398 B.398H C.1630Q D.1110011000B 9.下列逻辑部件中，（）不包括在运算器内。 A.累加器 B.状态条件寄存器 C.指令寄存器 D.ALU 10. 在ROM存储器中必须有（）电路。 A.数据写入 B.再生 C.地址译码 D.刷新
1、计算机系统由哪两部分组成？计算机系统性能取决于什么？ 计算机系统是由软件和硬件组成的，衡量一个计算机系统的优劣是根据多个指标综合确定的，有包含硬件部分的功能，也有包含软件部分的。 2、为什么现在计算机以存储器为中心？ 早期计算机存储容量小，数据经过运算器较少，在效率上对系统没有明显的影响。但是现在存储器容量越来越大，且外部设备的速度远小于CPU的速度，所以数据经过运算器会拖慢系统的效率。以存储器为中心，让IO绕过运算器，可极大的提高系统的效率。 3、按照“存储程序”原理，计算机应该有哪五大功能 数据传递、数据存储、数据处理、操作控制、操作判断 4、计算机工作的步骤？ （1）把指令和程序装入主存储器 （2）从程序的首地址运行程序 （3）取出第一条指令，然后译码、执行，控制计算机各个部件协同运行，完成这条指令后，计算下一条指令的地址。 （4）用新得到的指令地址，继续读取第二条指令执行。每条指令都是取指、译码、执行直到结束 5、计算机主要性能指标： 机器字长、数据通路带宽、主存容量、运算速度。 运算速度包括：吞吐量、响应时间、主频、CPU周期、CPI等 6、计算机系统5层层次结构从下到上由哪五层组成？哪些是物理机，哪些是虚拟机？ 微程序机器、传统机器、操作系统机器、汇编语言机器、高级语言机器 微程序机器和传统机器是物理机，其他是虚拟机。 7、在计算机系统结构中，什么是翻译？什么是解释？ 翻译就是把一种编程语言全都换成另一种语言，解释就是一句一句的解释和执行，总的来说就是一股脑和一下一下的区别。 8、冯诺依曼机器的主要特点？ 是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构 有五个特点：（1）由运算器，存储器，控制器，输入设备、输出设备这五大部件组成（2）指令和数据以二进制形式存储在存储器中 （3）整个系统以运算器为中心 （4）指令有操作码和地址码 （5）指令按顺序存在，并按一定顺序输出 9、有哪些常用BCD码 BCD码是用二进制表示十进制的编码方式。有8421码、余三码等 10、ASCII码 国际上用7位二进制码标识一个ASCII码，包括数字、字符、还有不可印刷的字符。11、主频高的CPU一定比主频低的CPU快吗？ 不一定，对于计算机运算速度，CPU的主频只是其中的一个指标。没有明显的公式表明，主频越高计算速度越快。 12、高速缓存的作用 连接CPU和内存。 13、cache和寄存器区别？ 寄存器是暂时存储的CPU组成部分，cache用来做高速CPU和低速的主存之间的加速带。 14、指令系统
四川大学期末考试试题（闭卷） （2011-2012学年第1学期） 课程号：304037010 课程名称：计算机组成原理（B卷）任课教师：何贤江 郑成明熊勇 适用专业年级：计算机 2009 学号：姓名： 考试须知 四川大学学生参加由学校组织或由学校承办的各级各类考试，必须严格执行《四川大学考试工作管理办法》和《四川 大学考场规则》。有考试违纪作弊行为的，一律按照《四川大学学生考试违纪作弊处罚条例》进行处理。 四川大学各级各类考试的监考人员，必须严格执行《四川大学考试工作管理办法》、《四川大学考场规则》和《四川大 学监考人员职责》。有违反学校有关规定的，严格按照《四川大学教学事故认定及处理办法》进行处理。 题 一二三四五六七八卷面成绩号 得 分 阅卷教 师 阅卷时 间 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）提示：在每小题列出的四个 备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在对应的括号内。错选、多 选或未选均无分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1、下列是有关程序、指令和数据关系的叙述，其中错误的是（）。 A. 一个程序由若干条指令和所处理的数据组成 B. 指令和数据形式上没有差别，都是一串0/1序列 C. 指令和数据不能放在同一个存储器中，必须分别存放在指令存储器和数据存储器中 D. 启动程序前指令和数据都存放在外存中，启动后才被装入内存 2、设［x］补=0.x1x2x3x4，当满足( ) 时，x > 1/2成立。 A. x1必须为1，x2x3x4至少有一个为1 B. x1必须为1，x2x3x4任意 C. x1必须为0，x2x3x4至少有一个为1 D. x1必须为0，x2x3x4任意 3、下列有关ALU的描述中，不正确的是（）。 A.ALU用来实现算术运算 B.可用四个74181芯片和一个74182芯片级连 实现一个16位ALU C.ALU中可用先行进位方式实现快速加法 D.ALU是运算器中的核心部件之一