《计算机组成原理与汇编语言程序设计》学习指导
第一章绪论
1．掌握：存储程序工作方式，信息的数字化表示。
存储程序工作方式的工作要点是：
?采用二进制代码表示数据和指令。
?采用存储程序工作方式，即事先编制程序，事先存执程序，自动连续执行程序。
?由存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备组成计算机硬件系统。
2．理解：计算机的特点，主要性能指标的含意，硬件系统的典型结构，软件系统的主要内容。
?计算机的特点：能在程序控制下自动连续地工作、运算速度快、运算精度高、强大的信息存储能力、通用性强应用领域广泛。
?主要性能指标：基本字长、数据通路宽度、运算速度、主存容量、外存容量、配置的外部设备及性能、系统软件配置。
?硬件系统：CPU、主存、外存、输入/输出设备、总线、接口。
?软件系统：系统软件、应用软件。
3．了解：硬软组成的层次结构关系。
用户程序
语言处理程序及各种软件资源
操作系统
机器语言（指令系统）
硬核（指令微操作级、数字逻辑电路）
第二章计算机中的信息表示
1．掌握：数制及其转换
1）首先掌握二进制多项式的通式（2-1）
2）掌握十进制整数转换为二进制整数（除二取余法）
例：（116）10 = （1110100）2
余数
2 116 .........0 低位
2 58 0
2 29 (1)
2 14 0
2 7 (1)
2 3 (1)
2 1 .........1 高位
注意：除二取余法中余数排列次序，即高位在下，低位在上。
3）掌握十进制小数转换为二进制小数（乘二取整法）
例：（0.625）10 = （0.101）2
整数
0.625×2=1.25 1 高位
0.25×2=0.5 0
0.5×2=1 1 低位注意：乘二取整法中整数排列次序，即低位在下，高位在上。
4）掌握码制及其转换
真值的概念：用正负符号加绝对值来表示的数值，例如，+6、-8
机器数的概念：连同数符一起数码化了的数，例如，01111、10111
补码的概念：负数原码转换为补码（符号位保持不变，其余各位先取反，然后末位加1）[Y]补转换为[-Y]补（连同符号位一起取反，然后末位加1）
5）定、浮点数表示方法
掌握定点表示法，尤其是带符号定点表示的典型值。
掌握浮点表示法，浮点数的格式，规定浮点数格式后的典型值。
6）常见寻址方式
关键掌握立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、间接寻址、变址寻址的概念。
2．理解：指令的基本格式，地址结构。
掌握指令的基本格式包含的信息，二地址、一地址和零地址的概念
3．了解：ASCII码，指令分类。
第三章中央处理器原理
一、掌握：CPU基本组成模型（寄存器组成、数据通路结构），同步控制方式与常见时序信号，微命令（脉冲、电位），熟练掌握指令流程（能拟出给定指令的流程）。
首先在掌握上述概念的基础上，结合教材图3-13熟悉模型机的构成（最好分成几大块记忆理解）。
重点了解组合逻辑控制器的设计步骤，就可以掌握有关的指令流程，下面一一加以介绍。
（1）首先根据指令系统分析每条指令的流程，写出每一条指令所对应的微操作序列。
（2）对所有微操作进行逻辑综合与化简，写出每个微操作的逻辑表达式。
（3）根据这些逻辑表达式，对微操作控制信号形成部件进行逻辑设计。
1．确立模型机的指令系统
（1）指令格式
①双操作数指令
例：
②单操作数指令
2．确立时序系统
（1）工作周期（机器周期）
取指周期FT
源周期ST
目的周期DT
执行周期ET
例：双操作指令，且两个操作数均在主存中，经历的工作周期是，取指周期FT→源周期ST→目的周期DT→执行周期ET
例：单操作指令，且操作数在主存中，经历的工作周期是，取指周期FT→目的周期DT→执行周期ET
例：双操作指令，且操作数在CPU寄存器中，经历的工作周期是，取指周期FT→执行周期ET
（2）节拍（时钟周期）
T0,T1,T2 ……
（3）工作脉冲
在每个节拍末尾发一个工作脉冲P
3．分析指令流程
①取指流程（2拍）
PC→MAR：FT0
M→MDR→IR ：FT1
PC+1→PC
②MOV指令流程
MOV R1, R2
取指令FT（FT0、FT1）
R2→C ST0
C→R1 ET0
③双操作指令
例：AND R1, X（R2）
取指令
↓
PC→MAR
↓
M→MDR→D
PC+1→PC
↓
D+R2→Z
↓
Z→MAR
↓
M→MDR→C
↓
R1→D
↓
C∩D→Z
↓
Z→R1
例：OR -（R3）,（R0）
取指令
↓
R0→MAR
↓
M→MDR→C
↓
R3-1→Z
↓
Z→MAR，R3
↓
M→MDR→D
↓
C∪D→Z
↓
Z→MDR
↓
MDR→M
4．微命令综合
在分析完全部指令流程和微操作时间表，以及全部工作周期、节拍、脉冲等之后，进行综合分析，即可得出各微命令得逻辑表达式（教材102页），然后再进行化简。
5．逻辑设计
根据全部逻辑表达式，分别用组合逻辑电路或PLA阵列来实现，从而形成微操作信号发生器。
二、理解：进位链，ALU组成，补码加减，无符号数一位乘、除的算法，微程序控制器（基本思想、优缺点）。
第四章典型CPU
1．理解；8086/8088的寄存器结构、主存储器、堆栈结构，能为使用汇编语言编程建立必要的基础。
重点是：①理解标志寄存器各状态标志位的含意。②掌握堆栈压入指令PUSH和弹出指令POP的功能，特别是对堆栈指针SP的操作
2．掌握：8086/8088指令系统的基本寻址方式及其使用方法。
1）寻址方式
要求掌握几种常用的寻址方式：寄存器寻址方式、立即数寻址方式、直接寻址方式、寄存器间址方式、变址寻址。主要是通过阅读程序和编写程序来掌握这些寻址方式的应用，对存储器中的操作数可使用不同的寻址方式进行存取，编程时应根据需要选择合适的寻址方式。例如连续访问一维数组中的各元素，可用寄存器间址或变址寻址方式。
2）8086/8088指令
由于指令条数较多，不易记忆，造成复习困难。为了使同学们能掌握最常用的指令，为读懂程序和编写简单程序段打下基础，本文列出一些需熟练掌握的指令(注意，并不是其它指令就不重要了，它们在实际的程序中也要用到)。
(1) 传送类：数据传送指令MO V、交换指令XCHG、装入有效地址指令。注意，这三条指令对状态标志位无影响。
(2) 算术运算类：加法指令ADD、带进位加法指令ADC、加1指令INC；减法指令SUB、带借位减法指令SBB、减1指令DEC、求负数指令NEG、比较指令CMP；无符号数乘法指令MUL、无符号数除法指令DIV。
注意，要掌握加减运算指令对状态标志位的影响。
(3) 位操作类：逻辑与指令AND、逻辑或指令OR、逻辑异或指令XOR、逻辑非指令NOT、测试指令TEST；算术左移SAL、算术右移SAR、逻辑左移SHL、逻辑右移SHR、循环左移ROL、循环右移ROR、带进位循环左移RCL、带进位循环右移RCR等。
注意，要掌握逻辑运算指令和测试指令对状态标志位的影响。
(4) 标志位操作指令：清除进位标志CLC、进位标志置位STC。
对于上面这些最常用的指令，要掌握它们的格式、功能、以及在程序中的使用。
第五章汇编语言程序设计
1．掌握：常用汇编语言语句、伪指令、源程序的一般结构。
1）汇编语言中的常用运算符
(1) 算术运算符：+、-、〔〕(下标运算)
(2) 数值返回运算符：SEG、OFFSE T、TYPE、SIZE、LENGTH。
(3) 属性运算符：PTR
2）常用伪指令
(1) 符号定义伪指令：等值伪指令EQU、等号伪指令“＝”。
(2) 数据定义伪指令：DB、DW、DD
注意掌握如何使用数据定义伪指令来定义变量，以及为变量赋初值的表达式的几种形式：数值表达式、?表达式、字符串表达式、带DUP表达式。
(3) LABEL伪指令
注意LABEL伪指令与指令或数据定义伪指令连用时的使用方法。
(4) 段结构伪指令
要求掌握：段定义伪指令SEGMENT/ENDS、段寻址伪指令ASSUME、END伪指令在程序中的使用；汇编语言源程序的分段结构和段寄存器的装入。
(5) 过程定义伪指令PROC/ENDP
可结合子程序设计，掌握在同一代码段中使用过程定义伪指令去定义子程序。
(6) 定位伪指令ORG：在数据段中的使用。
2．顺序程序设计
要求能编制顺序程序段完成四则运算多项式的计算及指定功能。
3．分支程序设计
要求能使用转移指令编制具有1～2个分支结构的程序段。
(1) 无条件转移指令JMP：掌握段内直接寻址转移。
(2) 条件转移指令
掌握：简单条件转移指令JC、JNC、JE、JNE、JS、JNS，无符号数条件转移指令JA、JAE、JB、JBE，带符号数条件转移指令JG、JGE、JL、JLE。
注意区分无符号数条件转移指令与带符号数条件转移指令的使用场合。
4．循环程序设计
要求能使用循环控制指令或转移指令编制简单的单重循环程序段，重点是LOOP循环控制指令的功能和使用。
5．子程序设计
掌握子程序调用指令CALL、子程序返回指令RET的功能与使用，使用寄存器传递主、子程序参数的方法，能编制程序段实现段内的子程序调用与返回。
6．DOS功能子程序调用
要求了解四种DOS功能调用：带显示的键盘输入(1号功能)、字符串输入(OAH号功能)、单字符显示(2号功能)、字符串显示(9号功能)。
7．了解：汇编语言程序的开发方法。
第六章存储系统
1．掌握：三级存储体系（功能、存储器、存取方式、性能要求），熟练掌握主存储器容量扩展方法（即主存储器设计）。
1）三级存储体系
常见的三级存储体系(从CPU往外)是：Cache、主存、外存。
主存储器用来存放需CPU运行的程序和数据。用半导体RA M构成，常包含少部分ROM。可由CPU直接编程访问，采取随机存取方式，即：可按某个随机地址直接访问任一单元(不需顺序寻找)，存取时间与地址无关。存储容量较大，常用字节数表示，有时也用单元数×位数表示。速度较快，以存取周期表示。
Cache位于CPU与主存之间(有些Cache集在CPU芯片之中)，用来存放当前运行的程序和数据，它的内容是主存某些局部区域(页)的复制品。它用快速的半导体RAM构成，采取随机存取方式。存储容量较小而速度最快。
外存储器用来存放暂不运行但需联机存放的程序和数据。用磁盘、光盘、磁带等构成，磁盘用于需频繁访问场合，光盘目前多用于提供系统软件，而磁带多用于较大系统的备份。CPU不能直接编址访问外存，而是将它当作外围设备调用。磁带采取顺序存取方式。磁盘与光盘采取直接存取(半顺序)方式，先直接定位到某个局部区域，再在其中顺序存取。外存容量可以很大，以字节数表示。由于外存的存取时间与数据所在位置有关，所以不能用统一的存取周期指标来表示。例如磁盘的速度指标可按其工作过程分成三个阶段描述：①平均寻道时间②平均旋转延迟(等待)时间③数据传输率。
2）存储器设计
CPU加上主存，习惯上称为主机。在构建某个计算机应用系统中，常需自行设计半导体存储器，即用若干存储芯片构造一定容量的存储器。所以这是必须熟练掌握的核心内容。
设计题：用1K×4/片的存储芯片构成一个4KB存储器，地址总线A15～A0(低)，数据总线D7～D0(低)，R/W控制读写。请画出芯片级逻辑框图，注明各信号线，写出片选逻辑式。
教材已经完整地讲解了设计方法与设计过程，本文在这里仅强调一些需要注意的地方。若本题的题分为10分，则评分标准往往是：芯片数量及其组合1分；芯片地址是哪几位，3分；片选逻辑，4分；数据线1分；读写控制1分。在完成设计并画出逻辑图后，应当从上述几方面检查一下。存储器逻辑的核心是寻址逻辑，因此芯片地址、片选逻辑的地址线如何确定是问题的关键。这两项在评分标准中占有主要份量。为此需要掌握存储容量与相应地址位数之间的对应关系：1K容量需要10位地址，2K容量需要11位地址……。本题的地址分配关系如下：
不用片选芯片地址A15 A14 A13 A12
片选地址A11 A10
芯片地址A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
片选逻辑式：CS0＝A11 A10 CS1＝A11 A10
CS2＝A11 A10 CS3＝A11 A10
2．理解：静态、动态RA M的存储原理、特点、动态刷新，主存与CPU之间的连接。
1）静态RAM
静态RAM依靠双稳态电路(内部交叉反馈)存储信息，即一个双稳态电路单元存放一位二进制信息，一种稳态为0，另一种稳态为1。只要电源正常就能长期保存信息，不需动态刷新，所以称为静态存储器。一旦断电则信息将会丢失，属于易失性(挥发性)存储器。与动态RAM相比，静态RAM的速度更快，功耗较大，集成度较低，常用于容量较小的存储器中。
改错题：静态RAM的“静态”二字含意是：在工作中它的内容静止不变。
2）动态RAM
动态RAM依靠电容暂存电荷来存储信息，电容充电至高电平为1，放电至低电平为0。由于暂存电荷会逐渐泄漏，需要定期补充电荷来维持为1的存储内容，这种方法称为动态刷新。由于需要动态刷新，所以称为动态存储器。在电源正常并采取动态刷新的条件下，可以长期保存信息。一旦断电则信息丢失，也属于易失性存储器。与静态RAM相比，动态RA M功耗较小，集成度较高，但速度稍慢一些。常用来构成容量较大的存储器。
3）动态刷新
在动态存储器中，定期对原存信息为1的电容补充电荷，称为动态刷新。动态刷新的方法是：存储器中各存储芯片同时按行地读出重写。全部刷新一遍所允许的最大时间间隔称为最大刷新周期，一般为2ms。动态刷新的安排方式有三种：集中刷新、分散刷新、异步刷新，目前广泛采用后一种，或是利用DMA方式实现，或是设置专门的刷新逻辑，或是将刷新逻辑集成在存储芯片内部。
3．了解：高速缓存和虚拟存储的基本思想。
第7章主机与外部设备的信息交换
本章重点在于：中断方式与DMA方式。前面已经说过，教材在三处采用了“熟练掌握”的提法：CPU基本组成与指令流程，用存储芯片构成某一容量的存储器，中断方式与DMA方式。这些知识点涉及到建立整机概念的核心问题：CPU如何执行指令，计算机如何存储信息，如何控制输入/输出。
为了将主机与I/O设备连接成一台计算机系统，需要通过系统总线与各种接口实现连接，还要能够选择实现三种基本的I/O控制机制之一。这是由CPU级发展到系统级整机概念的关键，其中有关中断方式和DMA方式的概念最为重要，也相对复杂些，因此被列为熟练掌握的核心内容之一。
(1) 定义：当CPU接到某个随机的中断请求信号后，暂停执行当前的程序，转去执行相应的中断处理程序，为该随机事态服务，服务完毕后自动返回并继续执行原程序。这一过程称为中断，采用这种方式控制I/O操作或处理随机事件，称为中断方式。
(2) 特点：通过执行程序处理，具有随机性。
(3) 应用：抽象地说，中断方式主要应用于管理中低速I/O操作、处理复杂的随机事件。具体的应用实例如：故障处理、中低速I/O 控制、通信、实时处理、人机对话等。
(4) 中断过程：中断请求信号的产生与传送，屏蔽与判优，CPU响应(保存断点、转向中断处理程序入口)，中断处理(执行处理程序)，返回。(细节见教材)
(5) 向量中断：这是现代计算机广泛采用的一种获取中断处理程序入口的方式。事先将系统各个中断处理程序的入口地址作为中断向量，组织成一个中断向量表，存放在主存的特定区域中；当CPU响应中断请求并发出批准信号后，提出该请求的中断源(如某个中断接口)
向CPU送出自己的向量编码(如中断类型码)，CPU将它转换成向量地址；据此访问主存中的中断向量表，从中读取相应的中断处理程序入口地址，从而转去执行处理程序。
5．DMA方式
作为三种I/O控制机制之一，DMA方式是一种重要的数据传送方式。
(1) 定义：DMA方式是直接依靠硬件实现主存与I/O设备之间数据直接传送的一种方式，在传送过程中不需CPU程序干预。
(2) 特点：直接依靠硬件实现数据传送(不是依靠执行程序)，具有随机性。
(3) 应用：抽象地说，DMA方式适用于高速的简单数据批量传送。具体的应用实例如：读写磁盘、光盘、磁带等外存储器时的数据传送、网络通信、动态刷新等。
(4) 典型过程：一次完整的调用过程包含三个阶段：
A．DMA初始化。CPU执行初始化程序：预置DMA控制器的工作方式，并向它送出传送方向、
主存缓冲区首址、交换数据量等信息；向I/O设备接口送出读写命令、设备寻址信息，然后启动设备工作。
B．DMA传送。当需要传送时，接口向DMA控制器提出DMA请求，然后DMA控制器向CPU申请总线控制权，获得批准后由DMA 控制器接管总线(送出总线地址和读写命令)，接口和主存之间通过数据总线直接传送。
C．结束处理。批量传送结束后，接口向CPU提出中断请求，CPU执行中断处理程序进行结束处理。
本章其他需要掌握的内容还有：
1．掌握常见的对I/O接口用什么方法分类，可以分为几类。
2. 了解接口的定义及所处的位置。
3．掌握接口的分类（并行、串行）。
4．了解什么是总线的数据传输率。
5．掌握同步、异步通信中，数据传送所需时间是如何确定的。
6．掌握程序中断的概念，说明它适用的场合。
7．了解什么是向量中断方式
8. 掌握中断过程包括哪几个阶段
9．掌握DMA方式的基本定义
10．掌握DMA工作过程有哪几个阶段？其初始化阶段需进行哪些程序准备工作？
11．了解DMA的应用场合
12．掌握程序中断方式和DMA方式的的相同与不同之处。
练习题
1．改错
（1）DMA方式是：直接依靠硬件实现CPU与I/O设备之间的数据直传。
（2）串行接口是指：接口与总线之间串行传送，接口与设备之间串行传送。
（3）并行接口是指系统总线采用并行传送。
（4）ＤＭＡ方式是指：由ＤＭＡ控制器运行Ｉ／０程序，以实现外围设备与主存之间的数据直传。
2．简述何谓程序中断？说明它适用场合
3．简要说明中断接口的基本组成。
4．简述DMA工作过程有哪三个阶段？其初始化阶段需进行哪些程序准备工作？
5．简述部件内总线、系统总线、外总线的作用。
6．常见的总线分类方法有哪儿种？相应地可将总线分为哪几类？
第8章输入/输出设备
本章需要掌握的内容有：
1．了解键盘是如何产生键码的。
2. 了解在字符显示方式中，显示缓存中存放的是什么内容
3．掌握硬盘基本的技术指标。
练习题
1．键盘接口通常（）。
Ａ．选用DMA接口
Ｂ．选用中断接口
Ｃ．选用直接程序传送方式接口
Ｄ．既可选中断接口也可选DMA接口
2．在CRT显示器中，字符发生器应当选用（）
Ａ．RAM B．ROM
C．磁盘D．磁带
3．改错
（1）在磁盘上存放文件时，如果一个磁道上放不完，则存放在同一记录面的下一个磁道上。（2）在针式打印机的字符发生器中存放的是要打印的字符的ASCII码。
4．简述SRAM与DRA M分别依靠什么原理存储信息？适用场合？
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：
计算机组成原理补充题 判断题 1．磁盘存储中如果文件长度超过磁道容量，会将其放在同一个记录面上。 2．随机存储存储器的访问时间与存储位置有关。 3．微程序控制器中，一条机器指令对应于一个微程序。 4．任何指令的执行可以由硬件来实现，也可以由软件来完成。 5．通常多级中断系统可实现中断嵌套。 6. RR、RS及SS型指令中，RR型指令的执行速度最慢。 补：7. 通常单级中断系统可实现中断嵌套。 8. RR、RS及SS型指令中，SS型指令的执行速度最慢 9.单管DRAM必须不断刷新是因为其为破坏性读出。 10.磁盘的读出过程是一个磁——电变换。 11.寄存器的间接寻址中，操作数存放在内存的相应单元中。 12.并行技术之所以能提升效率是因期许自身的物理性能得到了改善。 13.流水CPU一定是RISC机器。 14.半导体存储器均为易失性存储器。 15.寄存器间接寻址中，操作数存放在内存的相应单元中。 1.× 2.× 3. √ 4.√ 5.√ 6.× 7.× 8.√ 9.× 10.√ 11.× 12.× 13.×14.×15.× 填空题 1.流水CPU中可能造成“断流”的主要原因是存在数据相关、资源相关和控制相关。 2．双端口存储器和多模块交叉存储器均为并行存储器结构，前者采用空间并行技术，后者采用时间并行技术。 3.集中式仲裁通常可采用优先（级）策略或公平策略选择下一个总线主设备。 4.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫指令周期，它通常包含若干个机器周期。而后者又包含又若干个时钟周期（节拍脉冲）。 5．冯.诺依曼型计算机的工作原理为：存储程序并按地址顺序执行。 6．指令的寻址方式包括顺序寻址和跳跃寻址两种方式。 7．计算机通常使用程序计数器来指定指令的地址。 8．建立Cache的理论依据是程序访问的局部性。 9．磁盘上访问信息的最小物理单位是扇区。 10.计算机系统是由硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由微程序级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成。 补：11.RSIC的三个基本要素：一个有限的简单的指令集、CPU配备大量的通用寄存器、强调对指令流水线的优化。 12.在定点二进制运算器中，减法运算一般用补码运算的二进制加法器。 13.-1的补码用8位二进制表示为1111111。 14.DMA的传送方式停止CPU访问、周期挪用、DMA与CPU交替访问。 15.保存当前正在执行的指令的寄存器IR（指令寄存器）； 指示下一条指令地址的寄存器PC（程序计数器）； 保存当前正在执行的指令地址AR（地址寄存器）； 算术逻辑运算结果通常放在DR（数据寄存器）和通用寄存器。 16.某机字长32位，存储容量1MB，按字节编址，它的寻址范围是0-256K。 单选题 1．中断处理过程中，由硬件完成的操作是。
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( )
计算机组成原理题解指南 第一部分：简答题 第一章计算机系统概论 1．说明计算机系统的层次结构。 计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。 第四章主存储器 1．主存储器的性能指标有哪些？含义是什么？ 存储器的性能指标主要是存储容量. 存储时间、存储周期和存储器带宽。 在一个存储器中可以容纳的存储单元总数通常称为该存储器的存储容量。 存取时间又称存储访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 存储周期是指连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需间隔的最小时间。 存储器带宽是指存储器在单位时间中的数据传输速率。 2．DRAM存储器为什么要刷新？DRAM存储器采用何种方式刷新？有哪几种常用的刷新方式？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”。 DRAM采用读出方式进行刷新。因为读出过程中恢复了存储单元的MOS栅极电容电荷，并保持原单元的内容，所以读出过程就是再生过程。 常用的刷新方式由三种：集中式、分散式、异步式。 3．什么是闪速存储器？它有哪些特点？ 闪速存储器是高密度、非易失性的读/写半导体存储器。从原理上看，它属于ROM型存储器，但是它又可随机改写信息；从功能上看，它又相当于RAM，所以传统ROM与RAM的定义和划分已失去意义。因而它是一种全新的存储器技术。 闪速存储器的特点：（1）固有的非易失性，（2）廉价的高密度，（3）可直接执行，（4）固态性能。4．请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？ SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。 第五章指令系统 1．在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？ 寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。2．一个较完整的指令系统应包括哪几类指令？ 包括：数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、堆栈指令、字符串指令、特权指令等。 3．什么叫指令？什么叫指令系统？ 指令就是要计算机执行某种操作的命令 一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。 第六章中央处理部件CPU 1．指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。 时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。
第一章 １．电子数字计算机和电子模拟计算机的区别在哪里 解：电子数字计算机中处理的信息是在时间上离散的数字量，运算的过程是不连续的；电子模拟计算机中处理的信息是连续变化的物理量，运算的过程是连续的。 ２．冯·诺依曼计算机的特点是什么其中最主要的一点是什么解：冯·诺依曼计算机的特点如下： ①计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成； ②计算机内部采用二进制来表示指令和数据； ③将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作。 第③点是最主要的一点。 ３．计算机的硬件是由哪些部件组成的它们各有哪些功能解：计算机的硬件应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成。它们各自的功能是： ①输入设备：把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。 ②输出设备：将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。 ③存储器：用来存放程序和数据。 ④运算器：对信息进行处理和运算。
⑤控制器：按照人们预先确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不紊地自动工作。 ４．什么叫总线简述单总线结构的特点。 解：总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时地发送与接收各部件的信息。单总线结构即各大部件都连接在单一的一组总线上，这个总线被称为系统总线。CPU 与主存、CPU 与外设之间可以直接进行信息交换，主存与外设、外设与外设之间也可以直接进行信息交换，而无须经过CPU 的干预。 ５．简单描述计算机的层次结构，说明各层次的主要特点。 解：现代计算机系统是一个硬件与软件组成的综合体，可以把它看成是按功能划分的多级层次结构。 第０级为硬件组成的实体。 第１级是微程序级。这级的机器语言是微指令集，程序员用微指令编写的微程序一般是直接由硬件执行的。 第２级是传统机器级。这级的机器语言是该机的指令集，程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。 第３级是操作系统级。从操作系统的基本功能来看，一方面它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另一方面它又是传统机器的延伸。第４级是汇编语言级。这级的机器语言是汇编语言，完成汇编语言翻译的程序叫做汇编程序。 第５级是高级语言级。这级的机器语言就是各种高级语言，通常用编译程序来完成高级语言翻译的工作。
第七章指令系统 ?7-1指令，程序 指令：计算机执行某种操作的命令 程序：由有序的指令串构成，程序要解决一个具体的问题 指令系统：一台计算机能执行的全部指令的集合 指令系统的重要性：软件编程的基础，硬件设计的依据，综合考虑计算机的软硬件是计算机设计的关键因素。 ?7-2操作码 操作码用来指明该指令所要完成的操作。通常位数反映了机器的操作种类，即机器允许的指令条数，如7位→2^7=128条指令 固定长度操作码：操作码长度(占二进制位数)固定不变 硬件设计相对简单 指令译码时间开销小 指令空间利用率较低 可变长度操作码：操作码长度随指令地址数目的不同而不同(可平均缩短指令长度) 硬件设计相对复杂 指令译码时间开销较大 指令空间利用率较高 例：某机器采用固定长度指令系统，16位，包括3地址指令15条，双地址指令10条，单地址指令若干，每个地址占4位。问：该指令系统最多容纳多少个单地址指令，并设计该指令系统的操作码编码方案 析：每条指令：一个唯一操作码编码，不同类型指令具有不同标识，用扩展操作码方案 三15条，1111 双10条，6个没用6*16=96个 ? 7.3什么是指令字长、机器字长和存储字长？ ? 7.6某指令系统字长为16位，地址码取4位，试提出一种方案，使该指令系统 有8条三地址指令、16条二地址指令、100条一地址指令。 固定操作码为4位。 8条三地址指令操作码为：0000~0111（剩下1000~1111共8个扩展窗口） 16条二地址指令操作码为：1000 0000~1000 1111 （剩下1001 0000~1111 1111共112个扩展窗口）100条一地址指令操作码为：10010000 0000~10010000 1111 10010001 0000~10010001 1111 10010010 0000~10010010 1111 10010011 0000~10010011 1111 10010100 0000~10010100 1111 10010101 0000~10010101 1111 10010110 0000~10010110 0011
第五章指令系统测试 1、以下四种类型指令中，执行时间最长的是（）(单选) A、RR型指令 B、RS型指令 C、SS型指令 D、程序控制类指令 2、程序控制类指令的功能是（）（单选） A、进行算术运算和逻辑运算 B、进行主存与CPU之间的数据传送 C、进行CPU和I/O设备之间的数据传送 D、改变程序执行的顺序 3、单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个常需采用的寻址方式是( ）（单选） A、立即数寻址 B、寄存器寻址 C、隐含寻址 D、直接寻址 4、下列属于指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是（）（单选） A、为了实现软件的兼容和移植 B、缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性 C、为程序设计者提供更多、更灵活、更强大的指令 D、丰富指令功能并降低指令译码难度 5、寄存器间接寻址方式中，操作数存放在（）中（单选） A、通用寄存器 B、主存 C、数据缓冲寄存器MDR D、指令寄存器 6、指令采用跳跃寻址方式的主要作用是（) (单选) A、访问更大主存空间 B、实现程序的有条件、无条件转移 C、实现程序浮动 D、实现程序调用 7、下列寻址方式中，有利于缩短指令地址码长度的是（）（单选） A、寄存器寻址 B、隐含寻址 C、直接寻址
D、间接寻址 8、假设某条指令的一个操作数采用寄存器间接寻址方式，假定指令中给出的寄存器编号为8，8号寄存器的内容为1200H，地址1200H中的内容为12FCH，地址12FCH中的内容为3888H，地址3888H中的内容为88F9H．则该操作数的有效地址为( ) (单选) A、1200H B、12FCH C、3888H D、88F9H 9、假设某条指令的一个操作数采用寄存器间接寻址方式，假定指令中给出的寄存器编号为8，8号寄存器的内容为1200H，地址1200H中的内容为12FCH，地址12FCH中的内容为3888H，地址3888H中的内容为88F9H．则该操作数为( ) (单选) A、1200H B、12FCH C、3888H D、88F9H 10、某计算机按字节编址，采用大端方式存储信息。其中，某指令的一个操作数的机器数为ABCD 00FFH，该操作数采用基址寻址方式，指令中形式地址（用补码表示）为FF00H，当前基址寄存器的内容为C000 0000H，则该操作数的LSB(即该操作数的最低位FFH)存放的地址是( ) (单选) A、C000 FF00H B、C000 FF03H C、BFFF FF00H D、BFFF FF03H 11、假定指令地址码给出的是操作数所在的寄存器的编号，则该操作数采用的寻址方式是( )(单选) A、直接寻址 B、间接寻址 C、寄存器寻址 D、寄存器间接寻址 12、相对寻址方式中，操作数有效地址通过( )与指令地址字段给出的偏移量相加得到(单选) A、基址寄存器的值 B、变址寄存器的值 C、程序计数器的值 D、段寄存器的值 13、下列关于二地址指令的叙述中，正确的是( ) (单选) A、运算结果通常存放在其中一个地址码所指向的位置 B、地址码字段一定是操作数 C、地址码字段一定是存放操作数的寄存器编号
《计算机组成原理》习题解答 第1章 1. 解释概念或术语：实际机器、虚拟机器，机器指令、机器指令格式，主机、CPU、主存、I/O、PC、IR、ALU、CU、AC、MAR、MDR，机器字长、存储字长、指令字长、CPI、T C、主频、响应时间、吞吐量、MIPS、MFLOPS。 答：略 2. 如何理解计算机系统的层次结构？说明高级语言、汇编语言及机器语言的差别与联系。 答：⑴计算机系统是由软件和硬件结合而成的整体。为了提高计算机系统的好用性，程序设计语言的描述问题能力越来越强，各种程序设计语言大体上是一种层次结构，即高等级编程语言指令包含低等级编程语言指令的全部功能。 对于使用不同层次编程语言的程序员来说，他们所看到的同一计算机系统的属性是不同的，这些属性反映了同一计算机系统的不同层次的特征，即同一计算机系统可划分成多个层次结构，不同层次的结构反映的计算机系统的特征不同而已。 ⑵机器语言是能够被计算机硬件直接识别和执行的程序设计语言，机器语言是一种面向硬件的、数字式程序设计语言；汇编语言和高级语言均用符号表示机器语言指令，指令很容易阅读和编写、但不能被硬件直接识别和执行，它们均是一种面向软件的、符号式程序设计语言；相对于汇编语言而言，高级语言描述问题的能力更强；高级语言和汇编语言程序必须翻译成机器语言程序后，才能在计算机硬件上执行。 3. 计算机系统结构、计算机组成的定义各是什么？两者之间有何关系？ 答：计算机系统结构是指机器语言程序员或编译程序编写者所看到的计算机系统的属性，包括概念性结构和功能特性两个方面。主要研究计算机系统软硬件交界面的定义及其上下的功能分配。 计算机组成是指计算机硬件设计人员所看到的计算机系统的属性。主要研究如何合理地逻辑实现硬件的功能。 计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现。 4. 冯·诺依曼模型的存储程序原理包含哪些内容、对计算机硬件和软件有哪些要求？冯·诺依曼模型计算机的特点有哪些？ 答：存储程序原理是指程序和数据预先存放在存储器中，机器工作时自动按程序的逻辑顺序从存储器中逐条取出指令并执行。 存储程序原理要求存储器是由定长单元组成的、按地址访问的、一维线性空间结构的存储部件；要求软件指令支持用地址码表示操作数在存储器中的地址，指令长度为存储单元长度的倍数，编程语言中必须有转移型指令，以实现程序存储顺序到程序逻辑顺序的转变。 冯·诺依曼模型计算机的特点可归纳为如下几点： ⑴计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成； ⑵存储器是由定长单元组成的、按地址访问的、一维线性空间结构； ⑶程序由指令组成，指令和数据以等同地位存放在存储器中； ⑷机器工作时自动按程序的逻辑顺序从存储器中逐条取出指令并执行； ⑸指令由操作码和地址码组成，操作码用于表示操作的性质，地址码用于表示操作数在
一、选择题 1．冯·诺伊曼机工作方式的基本特点是______。 A．多指令流单数据流；B．按地址访问并顺序执行指令； C．堆栈操作；D．存储器按内容选择地址。 2．______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 3.一个16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是______。 A．48 B．46 C．36 D.40 4. 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 5. 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 6. 和外存储器相比，内存储器的特点是______。 A．容量大、速度快、成本低 B．容量大、速度慢、成本高 C．容量小、速度快、成本高 D．容量小、速度快、成本低 7. 在CPU中，暂存指令的寄存器是______。 A. 数据寄存器 B. 程序计数器 C. 状态条件寄存器 D. 指令寄存器 8. EPROM是指______。 A. 读写存储器 B. 只读存储器 C. 可编程的只读存储器 D. 光擦除可编程的只读 存储器 9. 下列数中最小的数是______。 A．（1101001）2 B．（52）8 C．（133）8 D．（30）16 10. 假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校验的字 符码是______。 A．11001011 B．11010110 C．11000001 D．11001001 11. 单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作 数外，另一个数常需采用______。 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 12. 用于对某个寄存器中操作数的寻址方式称为______寻址。 A. 直接 B. 间接 C. 寄存器直接 D. 寄存器间接 13. 中央处理器（CPU）包含______。 A．运算器 B．控制器 C．运算器、控制器和cache D．运算器、控制器和主存 14. 在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是______。 A．主存地址寄存器 B．程序计数器 C．指令寄存器 D．状态条件寄存器 15. 在集中式总线仲裁中，______方式响应时间最快。 A．链式查询 B.计数器定时查询 C.独立请求 D.以上三种相同
7.1什么叫机器指令？什么叫指令系统？为什么说指令系统与机器指令的主要功能以 及与硬件结构之间存在着密切的关系？ 机器指令：是CPU能直接识别并执行的指令，它的表现形式是二进制编码。机器指令通常由操作码和操作数两部分组成。 指令系统：计算机所能执行的全部指令的集合，它描述了计算机 内全部的控制信息和“逻辑判断”能力。 指令系统是计算机硬件和软件的接口部分，是全部机器指令的集合。 7.2什么叫寻址方式？为什么要学习寻址方式？寻址方式：指确定本条指令的数 据地址以及下一条将要执行的指 令地址的方法，它与硬件结构紧密相关，而且直接影响指 令格式和指令功能。 学习寻址方式，是为了找到指令中参与操作的数据，然后根据指令，得出结果。 7.3什么是指令字长、机器字长和存储字长？指令字长：是指机器指令中二进制 代码的总位数。指令字长取决 于从操作码的长度、操作数地址的长度和操作数地址的个 数。不同的指令的字长是不同的。 机器字长：是指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据 的位数（整数运算即定点整数运算）。机器字长也就是运 算器进行定点数运算的字长，通常也是CPU内 部数据通路的宽度。即字长越长，数的表示范围也 越大，精度也越高。机器的字长也会影响机器的运算速
度。 存储字长：一个存储单元存储一串二进制代码（存储字），这串 二进制代码的位数称为存储字长，存储字长可以是8 位、 16 位、32 位等。 7.6 某指令系统字长为16位，地址码取 4 位，提出一种方案，使该指令系统有 8 条三地址指令、16 条二地址指令、100 条一地址指令。 解：三地址指令格式如下： 4 4 4 4 OP A1 A2 A3 指令操作码分配方案如下： 4 位OP 0000 ， ,, ，A1,A2,A3:8 条三地址指令 0111 ， 1000，0000， ,, ，,, ，A2 ，A3:16 条二地址指令 1000，1111， 1001，0000，0000， A3:100 条一地址指令 1001, 0110, 0011, 1001, 0110, 0100,
《计算机组成原理》模拟试题 一、填空选择题（每空1分，共30分） 1．______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 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. 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 4、针对8位二进制数，下列说法中正确的是。 A、-127的补码为10000000 B、-127的反码等于0的移码 C、+1的移码等于-127的反码 D、0的补码等于-1的反码 我的答案：B 5、已知定点整数x的原码为,且,则必有。 A、 B、 C、,且不全为0 D、,且不全为0 我的答案：A得分： 14.3分 6、已知定点小数x的反码为,且，则必有。 A、 B、
C、不全为0 D、 我的答案：D得分： 14.3分 7、若某数x的真值为-0.1010,在计算机中该数表示为1.0110，则该数所用的编码方法为码。 ?A、原 ?B、补 ?C、反 ?D、移 我的答案：B得分： 14.3分 8、某机字长为32位，采用定点小数表示，符号位为1位，尾数为31位，则可表示的最大正小数为①，最小负小数为②。 A、 B、 C、 D、 我的答案：CD 9、指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是。 A、实现存储程序和程序控制 B、缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性 C、可以直接访问外存 D、提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度 正确答案：B 我的答案：B得分： 12.5分 10、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
测验1 一. （10分）求[X]补、[X/2]补、[X/4]补、[2X]补=？ X= -43/64 解： X=（-43/64）10=（-0.101011）2 [X]补= 1.010101 X/2]补= 1.101010 或[X/2]补= 1.101011 [X/4]补= 1.110101 [2X]补= 溢出 二. （12分）定点数的表示范围。 32位整数原码。25位小数原码。 28位整数补码。27位小数补码。 解： N+1位的机器数 32位整数原码的表示范围：+(2^31—1）~ -(2^31—1） 25位小数原码的表示范围：+(1—2^-24）~ -(1—2^-24）28位整数补码的表示范围：+(2^27—1）~ -2^27 27位小数补码的表示范围：+(1—2^-26）~ -1.0 三．（16分）定点补码加减法。求X+Y，X—Y X= -0.5625，Y= +39/64 解： X=（-0.5625）10=（-0.1001）2
Y=（+39/64）10=（+0.100111）2 采用7位机器数（N=6）[X]补= 1.011100 [Y]补= 0.100111 [X+Y]补=[X]补+[Y]补= 11.011100+ 00.100111 =00.000011 取双符号位运算 11.011100 + 00.100111 00.000011 X+Y= +0.000011 [-Y]补= 1.011001 [X—Y]补=[X]补+[-Y]补= 11.011100+11.011001 = 溢出 11.011100 + 11.011001 10.110101
五． （16分）移码加减法。求X+Y ， X —Y X= -69，Y= +57， 解： X=（-69）10=（-1000101）2 Y=（ +57）10=（+111001）2 [X]补移 = 00111011 （N=7） [Y]补 = 00111001 [Y]移 [X+Y]移 = [X]移+[Y]补 = 00111011+00111001 = 000111011+000111001 = 001110100 [X+Y]补 X+Y= （-1100）2=（-12）10 四. （8分）浮点数表示范围。尾数12位原码，阶码8位补码。 写出该浮点数能表示的：最大正数，绝对值最大负数，最小正数， 绝对值最小负数。 解： 最大正数 绝对值最大负数 最小正数 绝对值最小负数 规格化 1 21172)21(--?-1 21172)21(--?--7 2122--?7 2122--?-非规格化 121172)21(--?-121172)21(--?--721122--?721122--?-
《计算机组成原理》模拟试题一 一、填空题 1、若[X]补=X0.X1X2X3X4则[X/4]补= （）。 2、局部性原理分为（）局部性和（）空间局部性。 3、六管静态存储单元利用（）保存信息，动态 存储单元利用（）保存信息。 4、冯诺依曼计算机的工作原理是（） 5、动态存储器的刷新是以（）方式进行的。 6、操作数在寄存器中是（）寻址方式、操作数地址在内存中 是（）寻址方式 7、128KX8位的RA M，不考虑电源线，还有（）个引脚 二、名词解释 透明性、固件、存储体系、中断、寻址方式、接口 三、计算题 1、已知X= 0.1001 , Y= - 0.1011用变形补码计算X - Y ，并判断是否溢 出（5’写详细步骤） 2、设数的阶码为3位，尾数为6位（均不含符号位），按照计算机补码 浮点数运算步骤计算X+Y （写详细步骤） X= 2 -011X（-0.100100）Y= 2 - 010 X 0.011010 四、已知16位机需要1M的存储空间，使用16KX8位的静态存储器芯片构 造该计算机的存储器，并允许访问最大的存储空间，选用模板结构形式。 1.若每个摸板为128KX16位，构成该机的主存共需要多少摸板 2.上述每个摸板内有多少个16KX8位存储器芯片 3. 画出该存储器与CPU的连接，并计算每个摸板的全局地址范围 五、判断正误，并改正你认为错误的。 1、CACHE和虚拟存储器对系统程序员都是不透明的（） 2、动态存储器的刷新是按行进行的，刷新地址由CPU给出（） 3、多操作数指令可以是单字长指令（） 4、从逻辑功能上看，硬件和软件的功能是等价的（） 5、指令的功能是由操作码决定的（）
第五章 一．填空题 1.控制器由于设计方法的不同可分为型、型和型控制器。 2.控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的进行，以便对各种操作实施时间上的控制。 3.微程序控制的计算机中的控制存储器CM是用来存放的。 4.在微指令的字段编码法中，操作控制字段的分段并非是任意的，必须遵循的分段原则中包括：①把性的微命令分在同一段内；②一般每个小段要留出一个状态，表示。 5.微指令分为和微指令两类，微指令可以同时执行若干个微操作，所以执行机器指令的速度比微指令快。 6.在CPU中，指令寄存器的作用是，其位数取决于；程序计数器的作用是，其位数取决于。 7.指令周期是，最基本的指令周期包括和。 8.根据CPU访存的性质不同，可将CPU的工作周期分为、、和。 9.在CPU中保存当前正在执行的指令的寄存器是，保存下一条指令地址的寄存器是，保存CPU访存地址的寄存器是。 10.中断判优可通过和实现，前者速度更快。 11.中断服务程序的入口地址可通过和寻找。 12.在硬件向量法中，可通过两种方式找到服务程序的入口地址，一种是，另一种是。 13.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做，它常常用若干个来表示，而后者又包含有若干个。 14.程序顺序执行时，后继指令的地址由形成，遇到转移指令和调用指令时，后继指令的地址从获得。 15.控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的进行，以便对各种操作实施时间上的控制。 16.机器X和Y的主频分别是8MHz和12MHz，则X机的时钟周期为μs。
若X机的平均指令执行速度为0.4MIPS，则X机得平均指令周期为μs。若两个机器的机器周期内时钟周期数相等，则Y机得平均执行速度为MIPS。 17.一个主频为25MHz的CPU，平均每条指令包含2个机器周期，每个机器周期包含2个时钟周期，则计算机的平均速度是。如果每两个机器周期中有一个用于访存，而存储器速度较慢，需再插入2个时钟周期，此时指令周期为μs。 18.微指令格式可分为型和型两类，其中型微指令用较长的微程序结构换取较短的微指令结构。 19.在用微程序实现的控制器中，一条机器指令对应若干条，它又包含若干。微指令格式分成型和型两类，型微指令可同时执行若干个微操作，所以执行指令的速度比快。 20.实现机器指令的微程序一般存放在中，而用户程序存放在中，前者的速度比后者。若采用水平型微指令，则微指令长度一般比机器指令。 21.某计算机采用微程序控制，微指令字中操作控制字段共16位，若采用直接控制，则可以定义种微操作，此时一条微指令最多可同时启动个微操作。若采用编码控制，并要求一条微指令需同时启动4个微操作，则微指令字中的操作控制字段应分段，若每个字段的微命令数相同，这样的微指令格式最多可包含个微操作命令。 22.在微程序控制器中，一次能够定义并执行多个并行操作命令的微指令叫 做型微指令。若采用微操作码方式，一次只能执行一个操作命令的微指令（例如，控制信息从某个源部件到某个目标部件）叫做型微指令，后者实现一条机器指令的微程序要比前者编写的微程序。 23.在串行微程序控制器中，执行现行微指令的操作与取下一条微指令的操作在时间上是进行的，所以微指令周期等于。在并行为程序控制器中，执行现行微指令的操作与取下一条微指令的操作是进行的，所以微指令周期等于。 二．选择题
《计算机组成原理》试题 一、（共30分） 1.(10分) (1)将十进制数+107/128化成二进制数、八进制数和十六进制数（3分） (2)请回答什么是二--十进制编码?什么是有权码、什么是无权码、各举一个你熟悉的有权码和无权码的例子？（7分） 2.已知X=0.1101,Y=-0.0101,用原码一位乘法计算X*Y=?要求写出计算过程。(10分) 3.说明海明码能实现检错纠错的基本原理?为什么能发现并改正一位错、也能发现二位错，校验位和数据位在位数上应满足什么条件？（5分） 4.举例说明运算器中的ALU通常可以提供的至少5种运算功能?运算器中使用多累加器的好处是什么?乘商寄存器的基本功能是什么?(5分) 二、(共30分) 1.在设计指令系统时,通常应从哪4个方面考虑?(每个2分,共8分) 2.简要说明减法指令SUB R3,R2和子程序调用指令的执行步骤(每个4分，共8分) 3.在微程序的控制器中，通常有哪5种得到下一条指令地址的方式。(第个2分，共10分） 4.简要地说明组合逻辑控制器应由哪几个功能部件组成？(4分） 三、（共22分） 1.静态存储器和动态存储器器件的特性有哪些主要区别？各自主要应用在什么地方？（7分） 2.CACHE有哪3种基本映象方式，各自的主要特点是什么？衡量高速缓冲存储器（CACHE）性能的最重要的指标是什么？（10分） 3.使用阵列磁盘的目的是什么？阵列磁盘中的RAID0、RAID1、RAID4、RAID5各有什么样的容错能力？（5分） 四、（共18分） 1.比较程序控制方式、程序中断方式、直接存储器访问方式，在完成输入/输出操作时的优缺点。（9分） 2.比较针式、喷墨式、激光3类打印机各自的优缺点和主要应用场所。（9分） 答案 一、（共30分） 1.(10分) (1) (+107/128)10 = (+1101011/10000000)2 = (+0.1101011)2 = (+0.153)8 = (+6B)16 (2) 二-十进制码即8421码，即4个基2码位的权从高到低分别为8、4、2、1，使用基码的0000，0001，0010，……，1001这十种组合分别表示0至9这十个值。4位基二码之间满足二进制的规则，而十进制数位之间则满足十进制规则。 １
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_o 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』. 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 6.在定点运算器中, 无论采用双符号位还是单符号位, 必须有__C___,它一般用__来实现.
计算机组成原理第七章课后部分答案
7.1 什么叫机器指令？什么叫指令系统？为什么说指令系统与机器指令的主要 功能以及与硬件结构之间存在着密切的关系？ 机器指令：是CPU能直接识别并执行的指令，它的表现形式是二进制编码。机器指令通常由操作码和操作数两部分组 成。 指令系统：计算机所能执行的全部指令的集合，它描述了计算机 内全部的控制信息和“逻辑判断”能力。 指令系统是计算机硬件和软件的接口部分，是全部机器指令的集合。 7.2 什么叫寻址方式？为什么要学习寻址方式？ 寻址方式：指确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法，它与硬件结构紧密相关，而且直接影 响指令格式和指令功能。 学习寻址方式，是为了找到指令中参与操作的数据，然后根据指令，得出结果。 7.3什么是指令字长、机器字长和存储字长？ 指令字长：是指机器指令中二进制代码的总位数。指令字长取决于从操作码的长度、操作数地址的长度和操作数地址 的个数。不同的指令的字长是不同的。 机器字长：是指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据 的位数（整数运算即定点整数运算）。
机器字长也就是运算器进行定点数运 算的字长，通常也是CPU内部数据通 路的宽度。即字长越长，数的表示范 围也越大，精度也越高。机器的字长 也会影响机器的运算速度。 存储字长：一个存储单元存储一串二进制代码（存储字），这串二进制代码的位数称为存储字长，存储字长可以是8 位、16位、32位等。 7.6 某指令系统字长为16位，地址码取4位，提出一种方案，使该指令系统有 8条三地址指令、16条二地址指令、100条一地址指令。 解：三地址指令格式如下： 4 4 4 4 OP A1 A2 A3 指令操作码分配方案如下： 4位OP 0000， ……， A1,A2,A3:8条三地址指令 0111， 1000，0000， ……，……， A2，A3:16条二地址指令 1000，1111， 1001，0000，0000，
第5章习题参考答案 1．请在括号填入适当答案。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)的指令流程图及为操作信号序列如下：
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：