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？ （2）如果存储器由512K ×8位SRAM 芯片组成，需要多少片； （3）需要多少位地址做芯片选择？ (1)字节M 4832*220= (2)片84*28 *51232*1024==K K (3)1位地址作芯片选择 2 已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用4M ×8位DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问： （1） 若每个内存条16M ×64位，共需几个内存条？ （2）每个内存条共有多少DRAM 芯片？ （3）主存共需多少DRAM 芯片？CPU 如何选
第一章计算机系统概论第一章单元测验 1、计算机硬件能直接执行的是 A、高级语言 B、机器语言 C、汇编语言 D、任何语言 2、下列说法中，错误的是 A、软件与硬件具有逻辑功能的等价性 B、固件功能类似软件，形态类似硬件 C、计算机系统层次结构中，微程序属于硬件级 D、寄存器的数据位对微程序级用户透明 3、完整的计算机系统通常包括 A、运算器、控制器、存储器 B、主机、外部设备 C、主机和应用软件 D、硬件系统与软件系统 4、计算机的字长与下列哪项指标密切相关 A、运算精确度 B、运算速度 C、内存容量 D、存取速度 5、CPU地址线数量与下列哪项指标密切相关 A、运算精确度 B、运算速度 C、内存容量 D、存储数据位 6、下列属于冯?诺依曼计算机的核心思想是 A、存储器按地址访问 B、存储程序和程序控制 C、采用补码 D、采用总线
7、下列关于计算机系统层次结构的描述中，正确的是 A、不同层次面向不同用户，看到计算机的属性不同 B、低层代码执行效率比高层代码执行效率高 C、低层用户对硬件的透明性比高层用户要低 D、指令集架构层是软、硬件间的接口 8、下列关于硬件与软件关系的描述中，正确的是 A、硬件是软件运行的基础 B、硬件的发展推动了软件的发展 C、软件的发展也推动硬件的发展 D、软件能完成的功能及性能与硬件有关 9、下列关于计算机字长的描述中正确的是 A、字长一般与运算器的数据位相同 B、字长一般与通用寄存器的位数相同 C、字长一般与存储器数据位相同 D、字长一般与存储器的地址位相同 10、下列可用于评价计算机系统性能的指标是 A、MIPS B、CPI C、IPC D、字长 11、下列计算机系统性能评价的描述中正确的是 A、程序MIPS值越高，计算机的性能越高 B、程序的CPI值越低，计算机的性能越高 C、主频高的机器性能不一定高 D、同一程序在不同机器上运行时得到的MIPS值不一定相同 12、访问256KB的存储空间，需要的地址线数最少为( ）根？（只需要填阿拉伯数字） 13、程序必须存放在哪里才能被CPU访问并执行 14、某计算机指令集中共有A、B、C、D四类指令，它们占指令系统的比例分别为40% 、20%、20%、20%, 各类指令的CPI分别为2、3、4、5；该机器的主频为600MHZ，则该机的CPI 为（保留到小数点后一位） 15、某计算机指令集中共有A、B、C、D四类指令，它们占指令系统的比例分别为40% 、20%、20%、20%, 各类指令的CPI分别为2、3、4、5；该机器的主频为600MHZ，则该机的MIPS为（保留到小数点后一位） 参考答案如下：
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A形成性考核作业二(参考答案) 一、选择题： 1．计算机硬件能直接识别和运行的只能是_______程序。 A．机器语言B．汇编语言C．高级语言D．VHDL 答：A 2．指令中用到的数据可以来自_______（可多选）。 A．通用寄存器B．微程序存储器C．输入输出接口D．指令寄存器 E. 内存单元 F. 磁盘 答：A、C、E 3．汇编语言要经过_______的翻译才能在计算机中执行。 A．编译程序B．数据库管理程序C．汇编程序D．文字处理程序 答：C 4．在设计指令操作码时要做到_______（可多选）。 A．能区别一套指令系统中的所有指令 B．能表明操作数的地址 C．长度随意确定 D．长度适当规范统一 答：A、B、D 5．控制器的功能是_______。 A．向计算机各部件提供控制信号B．执行语言翻译 C．支持汇编程序D．完成数据运算 答：A 6．从资源利用率和性能价格比考虑，指令流水线方案_______，多指令周期方案_______，单指令周期方案_______。 A．最好B．次之C．最不可取D．都差不多 答：A、B、C 二、判断题：判断下列说法是否正确，并说明理由。 1．变址寻址需要在指令中提供一个寄存器编号和一个数值。√ 2．计算机的指令越多，功能越强越好。× 3．程序计数器PC主要用于解决指令的执行次序。√ 4．微程序控制器的运行速度一般要比硬连线控制器更快。× 三、简答题： 1．一条指令通常由哪两个部分组成？指令的操作码一般有哪几种组织方式？各自应用在什么场合？各自的优缺点是什么？ 答：一条指令通常由操作码和操作数两个部分组成。 指令的操作码一般有定长的操作码、变长的操作码两种组织方式。 定长操作码的组织方式应用在当前多数的计算机中；变长的操作码组织方式一般用在小型及以上的计算机当中。 定长操作码的组织方式对于简化计算机硬件设计，提高指令译码和识别速度有利。 变长的操作码组织方式可以在比较短的指令字中，既能表示出比较多的指令条数，又能尽量满足给出相应的操作数地址的要求。 2．如何在指令中表示操作数的地址？通常使用哪些基本寻址方式？ 答：是通过寻址方式来表示操作数的地址。 通常使用的基本寻址方式有：立即数寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址、间接寻址、堆栈寻址等。
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
第一章 1．比较数字计算机和模拟计算机的特点 解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的； 数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。 两者主要区别见P1 表1.1。 2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？ 解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。通用计算机又分为巨型机、大型机、 中型机、小型机、微型机和单片机六类。 分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。 通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、 指令系统规模和机器价格等因素。
3．数字计算机有那些主要应用？ （略） 4．冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？ 解：冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。 存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中； 程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。 主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、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？ 解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、MB、GB来度量，存储容 量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。 单元地址：单元地址简称地址，在存储器中每个存储单
元都有唯一的地址编号，称为单元地 址。 数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。 指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。 6．什么是指令？什么是程序？ 解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。 程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。 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？ 解：一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的 信息即为数据信息。 8．什么是内存？什么是外存？什么是CPU？什么是适配器？简述其功能。
计算机组成原理试题 一、选择题 （ c ）1、在下列四句话中，最能准确反映计算机主要功能的是下面哪项。 A．计算机可以存储大量信息 B．计算机能代替人的脑力劳动 C．计算机是一种信息处理机 D．计算机可实现高速运算 （ c ）2、计算机硬件能直接执行的只能是下面哪项。 A．符号语言 B．汇编语言 C．机器语言 D．机器语言和汇编语言 （ c ）3、运算器的核心部件是下面哪项。 A．数据总线 B．数据选择器 C．算术逻辑运算部件 D．累加寄存器 （ c ）4、对于存储器主要作用，下面哪项说法正确。 A．存放程序 B．存放数据 C．存放程序和数据 D．存放微程序 （ c ）5、至今为止，计算机中所含所有信息仍以二进制方式表示，其原因是下面哪项。 A．节约元件 B．运算速度快 C．物理器件性能决定 D．信息处理方便（ a ）6、CPU中有若干寄存器，其中存放存储器中数据的寄存器是下面哪项。 A．地址寄存器 B．程序计数器 C．数据寄存器 D．指令寄存器（d？）7、CPU中有若干寄存器，其中存放机器指令的寄存器是下面哪项。 A．地址寄存器 B．程序计数器 C．指令寄存器 D．数据寄存器 （ c ）8、CPU中有若干寄存器，存放CPU将要执行的下一条指令地址的寄存器是下面哪项。 A．地址寄存器 B．数据寄存器 C．程序计数器 D．指令寄存器 （c）9、CPU中程序状态寄存器中的各个状态标志位是依据下面哪项来置位的。 A．CPU已执行的指令 B．CPU将要执行的指令 C．算术逻辑部件上次的运算结果 D．累加器中的数据 （ b ）10、为协调计算机各部件的工作，需要下面哪项来提供统一的时钟。 A．总线缓冲器 B．时钟发生器 C．总线控制器 D．操作命令发生器 （ c ）11、下列各种数制的数中最小的数是下面哪项。 A．(101001)2 B．(52)8 C．（101001）BCD D．(233)H （ d ）12、下列各种数制的数中最大的数是下面哪项。 A．(1001011)2 B．75 C．(112)8 D．(4F)H （ b ）13、将十进制数15/2表示成二进制浮点规格化数（阶符1位，阶码2位，数符1位，尾数4位）是下面哪项。 A．01101110 B．01101111 C．01111111 D．11111111
计算机组成原理第1章习题与答案 一、选择题 1．从器件角度看，计算机经历了五代变化。但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于（）计算机。 A.并行 B.冯·诺依曼 C.智能 D.串行 2．冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是（）。 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.存贮器按内容选择地址 3．在下面描述的汇编语言基本概念中，不正确的表述是（）。 A.对程序员的训练要求来说，需要硬件知识 B.汇编语言对机器的依赖性高 C.用汇编语言编写程序的难度比高级语言小 D.汇编语言编写的程序执行速度比高级语言慢 4.（2009年考研题）冯·诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（）。 A.指令操作码的译码结果 B.指令和数据的寻址方式 C.指令周期的不同阶段 D.指令和数据所在的存储单元 5．（2011年考研题）下列选项中，描述浮点数操作速度指标的是（）。 A.MIPS B.CPI C.IPC D.MFLOPS 6．（2012年考研题）基准程序A在某计算机上的运行时间为100秒，其中90秒为CPU时间，其它时间忽略不计。若CPU速度提高50%，I/O速度不变，则基准程序A所耗费的时间是（）秒。 A.55 B.60 C.65 D.70 7．（2013年考研题）某计算机主频为1.2 GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中所占比例及CPI如下表所示。 该机的MIPS数是（）。 A.100 B.200 C.400 D.600
8．（2014年考研题）程序P在机器M上的执行时间是20s，编译优化后，P 执行的指令数减少到原来的70%，而CPI增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是（）。 A.8.4秒 B.11.7秒 C.14秒 D.16.8秒 9．（2015年考研题）计算机硬件能够直接执行的是（）。 Ⅰ．机器语言程序Ⅱ．汇编语言程序Ⅲ．硬件描述语言程序 A.仅Ⅰ B.仅ⅠⅡ C.仅ⅠⅢ D.ⅠⅡⅢ 二、名词解释 1．吞吐量2．响应时间3．利用率 4．处理机字长5．总线宽度6．存储器容量 7．存储器带宽8．主频/时钟周期9．CPU执行时间 10．CPI 11．MIPS 12．FLOPS 三、简答题 1．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？ 2．冯·诺依曼计算机体系结构的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成？ 3．计算机系统分为哪几个层次？每层分别用软件还是硬件实现？
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A 形考作业一（参考答案） 一、选择题： 1．机器数_____中，零的表示形式是唯一的。 A．原码 B．补码 C．移码 D．反码 答案：B 2．某计算机字长16位，采用补码定点小数表示，符号位为1位，数值位为15位，则可表示的最大正小数为_____，最小负小数为_____。 A．B． [ C． D． 答案：C 3．加法器采用并行进位的目的是_____。 A．提高加法器的速度B．快速传递进位信号 C．优化加法器结构 D．增强加法器功能 答案：B 4．组成一个运算器需要多个部件，但下面所列_____不是组成运算器的部件。 A．状态寄存器 B．数据总线 ) C．ALU D．地址寄存器 答案：D 二、判断题：判断下列说法是否正确，并说明理由。 1．ASCII编码是一种汉字字符编码；×是西文7位编码 2．一般采用补码运算的二进制减法器，来实现定点二进制数加减法的运算；× 3．在浮点数表示法中，阶码的位数越多，能表达的数值精度越高；× 4．只有定点数运算才可能溢出，浮点数运算不会产生溢出。× 三、简答题： ^ 1．简述奇偶校验码和海明校验码的实现原理。 答：奇偶校验码原理：通常是为一个字节补充一个二进制位，称为校验位，通过设置校验位的值为0或1的方式，使字节自身的8位和该校验位含有1值的位数一定为奇数或偶数。在接收方，检查接收到的码字是否还满足取值为1的总的位数的奇偶关系，来决定数据是否出错。 海明校验码原理：是在k个数据位之外加上r个校验位，从而形成一个k+r位的新的码字，使新的码字的码距比较均匀地拉大。把数据的每一个二进制位分配在几个不同的偶校验位的组合中，当某一位出现错误，就会引起相关的几个校验位的值发生变化，这不但可以发现错误，还可以指出哪一位出错，为进一步纠错提供了依据。 2．简述教材中给出的MIPS计算机的运算器部件的功能和组成。 答：MIPS计算机的运算器部件的功能和组成：运算器的首要功能是完成对数据的算术和逻辑运算, 由其内部的一个被称之为算术与逻辑运算部件(英文缩写为ALU)承担；运算器的第二项功能，是暂存将参加运算的数据和中间结果, 由其内部的一组寄存器承担；为了用硬件线路完成乘除指令运算, 运算器内一般还有一个能自行左右移位的专用寄存器, 通称乘商寄存器。这些部件通过几组多路选通器电路实现相互连接和数据传送；运算器要与计算机其它几个功能部件连接在一起协同运行, 还必须有接受外部数据输入和送出运算结果的逻辑电路。 3．浮点运算器由哪几部分组成
武汉大学计算机学院 2007-2008学年第一学期2006级《计算机组成原理》 期末考试试题A卷答案 __ 学号_______ 班级 ____ _____ 姓名__ _________ 成绩_____ ___ 1．（16分）一浮点数，阶码部分为q位，尾数部分为p位，各包含一位符号位，均用补码表示；该浮点数所能表示的最大正数、最小正数、最大负数和最小负数分别是多少？ 解： 2．在一个具有四体低位多体交叉的存储器中，如果处理器的访存地址为以下十进制。求该存储器比单体存储器的平均访问速率提高多少？（忽略初启时的延迟） （1）1、2、3、…… 32 （10分） （2）2、4、6、…… 32 （10分） 解：设存储器的访问周期为T。 （1）四体低位多体交叉的存储器访问的情况如下： 1、2、3 所需时间= T ； 4、5、6、7 所需时间= T ； 8、9、10、11 所需时间= T ； 12、13、14、15 所需时间= T ； 16、17、18、19 所需时间= T ； 20、21、22、23 所需时间= T ； 24、25、26、27 所需时间= T ； 28、29、30、31 所需时间= T ； 32 所需时间= T ； 四体低位多体交叉的存储器访问所需时间=9T; 单体存储器访问所需时间=32T； 所以平均访问速率提高：32/9倍
（2）四体低位多体交叉的存储器访问的情况如下： 2 所需时间= T ； 4、6 所需时间= T ； 8、10 所需时间= T ； 12、14 所需时间= T ； 16、18 所需时间= T ； 20、22 所需时间= T ； 24、26 所需时间= T ； 28、30 所需时间= T ； 32 所需时间= T ； 四体低位多体交叉的存储器访问所需时间= 9T; 单体存储器访问所需时间=16T； 所以平均访问速率提高：16/9倍 3．（20分）假定指令格式如下： 其中： D／I为直接／间接寻址标志，D／I＝0表示直接寻址，D／I＝1表示间接寻址。 Bit10＝1：变址寄存器I寻址； 设有关寄存器的内容为(I)=063215Q 试计算下列指令的有效地址。（Q表示八进制） (1) 152301Q (2) 140011Q 解： (1) 152301Q＝1 101 010 011 000 001 因为Bitl0(I)＝1，故为变址寄存器寻址，EA＝(I)+A＝063215+301＝063516Q。 (3) 140011Q＝1 100 000 000 001 001 因为D／I＝0，故为直接寻址，EA＝A＝011Q。 4. 已知某运算器的基本结构如图所示，它具有＋(加)、－(减)、和Ｍ(传送)三种操作。 (1) 写出图中1～12表示的运算器操作的微命令；（6分） (2) 设计适合此运算器的微指令格式；（6分） (3) 指令DDA的功能是计算R1、R2和R3三个寄存器的和，若进位C＝0，则R1＋R2→R2；若进位C＝1，则R1＋R2＋R3→R2，画出指令DDA的微程序流程图，并列出微操作序列（取指令流程不写，取指令微指令安排在0号单元中）；（6分） （4）设下址地址为5位，将微程序流程图安排在1～3号单元里；（6分）
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,
1?下列数中最小的数是（B ）最大的是（C） A.（1010011）2 B.（42）8 C. （10101000）BCD D.（25）16 2.下列数中最大的数是（D） A.（101001）2 B.（52）8 C. （OOlllOOl）BCD D..（2C）16 3?两个补码数相加，只有在最高位/符号位相同时会有可能产生溢出，在最高位/符号位不同时（一定不会产生溢出）。 4..两个补码数相减，只有在符号位不同时会有可能 产生溢出，在符号位相同时（一定不会产生溢出）5.定点数补码加法具有两个特点：一是符号位（与 数值位一起参与运算）;二是相加后最髙位上的进位（要舍去）。 6.定点运算器是用来进行定点运算。 7.为了便于检查加减运算是否发生溢出，定点运算器采用双符号位的数值表示，在寄存器和主存中是采用（单符号位）的数值表示。 &长度相同但格式不同的2种浮点数，假设前者阶码长、尾数短，后者阶码短、尾数长，其他规定均相同，则它们可农示的数的范围和精度为（前者可表示的数的范围大但精度低，后者可表示的数的范围小但精度髙）。 9.在定点二进制运算器中，减法运算一般通过（补码运算的二进制加法器）来实现。 在定点二进制运算器中，加法运算一般通过（补码运算的二进制加法器）來实现。 10?某机字长32位，采用定点整数表示，符号位为1 位,尾数为31位，则原码表示法可表示的最大正整数为一域小负整数为（A ） A.+ （231-1）, -（231-1） B. （231-1）, - （232-1） 0+（230-1）. -（230-1） D.+（231-l）, -（1-2-31）11.某机字长32位,采用定点小数表示，符号位为1 位,尾数为31位，则原码表示法可表示的最大正小数为一域小负小数（C） A+（232-l）,—（1—2—31）B.+（231-lh—（1—2—32） C.+（l-2—31）,一（1—2—31） D_+（231— 1L—（1-2-31） 12在定点运算器中，无论采用双符号位还是采用单符号位都必须要有溢出判断电路，它--般用（C ）来实现A.与非门B.或非门C.异或门D.与或非门13?在定点运算器中，必须要冇溢出判断电路，它一般用（C）來实现 A.与非门 B.或非门C异或门D与或非门 加法器采用并行进位的目的是（提高加法器的速度14.计算机硬件能直接识别和运行的只能是（机器语斉）程序。 15.汇编语言要经过（汇编程序）的翻译才能在计算机中执行。 16运算器的主要功能是进行（逻辑运算和算术运算 17.堆栈寻址的原则是（后进先出）。 18.组成组合逻辑控制器的主要部件有（PC、IR ）。 19.运算器［tlALU完成运算后，除了运算结果外， 下血所列（D）不是运算器给出的结果特征信息。 A是否溢出B有无进位C结果足否为零D时钟信号 20.微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是 （每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解 释执行）。 21.程序计数器PC的位数取决于（存储器的容量）, 指令寄存器IR的位数取决于（指令字长）。 22.RAM芯片串联的目的是（增加存储单元数量）, 并联的目的是（增加存储器字长）° 23?在独立编址方式下，存储单元和I/O设备是靠 （不同的地址和指令代码）来区分的. 19?输入输出指令的功能是（进行CPU和I/O设备之 间的数据传送）。 24.在独立编址方式下，存储单元和I/O设备是靠（不 同的指令或不同的控制信号）来区分的。 25?在统一编址方式下，存储单元和I/O设备是靠指 令中的（不同的地址）来区分的。 22. CPU通过指令访问主存所用的程序地址叫做（逻 辑地址）。 26相对寻址方式中求有效地址使用（D ）加上偏移量 A.妹址寄存器内容B栈指示器内容 C.变址寄存器内容 D.程序计数器内容 27.变址寻址方式中，操作数的冇效地址等于（C）。 A.基址寄存器内容如上形式地址 B.堆钱指豆武器内容加上形式地址 C.变址寄存器内容加上形式地址 D.程序计数器内容加上形式地址 2&基址寻址方式中，操作数的冇效地址等于（A ）。 A.基址寄存器内容加上形式地址 B-堆栈指示器内容加上形式地址 C.变址寄存器内容加上形式地址 D.程序计数器内容加上形式地址 29?指令系统中采用不同寻址方式的目的是（D） A.降低指令译码的难度 B.提高指令读取的速度 C.实现程序控制 D.缩短指令字长，扩大寻址空间，捉高编程灵活性 30.关于操作数的來源和去处，表述不正确的是（D） A.第一个来源利去处是CPU内部的通用寄存器 B.第二个来源和去处是外设中的帘存器 C.第三个來源和去处毘内存中的存储单元 D.第四个来源和去处是外存储器 31.寄存黠间接寻址方式中,操作数在（C）中 A.通用寄存器 B.堆栈 C.主存单元 D.外存储器 32.在CPU与主存之间加入Cache,能够提爲CPU 访问存储器的速率，一般情况下Cache的容鱼______ 命中率____ ,因此Cache容量_____ ° （C ） A.越大，越高，与主存越接近越好 B.越小，越高，与主存越差异大越好 C.越大，越高，只要几十或几百K就可达90%以.上 D.越小，越髙，只要几K就可达90%以上 33.在CPU与主存Z间加入Cache,能够（解决CPU 和 主存之间的速度匹配问题） 34.CPU中的通用寄存器（可以存放数据和地址） 35.在采用DMA方式高速传输数据时，数据传送（B A.在总线控制器发出的控制信号控制下完成的 B在DMA控制器本身发出的控制信号控制下完成的 C.由CPU执行的程序完成的 D.由CPU响应硬中断处理完成的 36.每一条指令执行时通常有①读取指令、②执行指 令、③分柝指令等几个步骤，他们的执行顺序应该是 （B）。 A.①读取指令、②执行指令、③分析指令 B.①读取指令、③分析指令、②执行指令 C.③分析指令、②执行指令、①读取指令 D.②执行指令、①读取指令、③分析指令 37.若主存每个存储单元为8位，贝IJ（C）O A.其地址线也为8位 B.其地址线为16位 C. 其地址线 与8无关D.其地址线与8有关 38.虚拟存储器管理系统的基础是程序的局部性原 理，因此虚存的目的是为了给每个用户提供比主存容 帚（B ）编程空间。 A.小得多的逻辑 B.大得多的逻辑 C.小得多的物理 D.大 得多的物理 31. CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速 度，为解决这一矛盾，可采用（C ）。 A并行技术B.通信技术C缓冲技术D虚存技术 39.中断允许触发器用来（D ）。 A.衷示外设是否提出了中断请求 B.CPU是否响应了中断谙求 C.CPU是否正在进行中 断处理D.开放或关闭可屏蔽硬中断 40?在控制器中，部件（指令寄存器IR ）用于接收并 保存从内存读出的指令内容，在执行本条指令的过程 中提供本条指令的主要信息。 41.在控制器中，部件（程序计数器PC）用于存放下 一条指令的地址。 42.微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是 （每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来 解释执行）。 43每一*指令执行时通常有①分析指令②读取扌旨令 ③执行指令等几个步票，执行顺序应该是（D ）° A.①分析指令、②读取指令、③执行指令
计算机组成原理期末考试试卷（1） 一．选择题（下列每题有且仅有一个正确答案，每小题2分，共20分）1．假设下列字符码中最后一位为校验码，如果数据没有错误，则采用偶校验的字符码的是____。 A. 11001011 B. 11010110 C. 11000001 D. 11001001 2．在定点二进制运算器中，减法运算一般通过______ 来实现。 A. 补码运算的二进制加法器 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. 原码运算的二进制减法器 3．下列关于虚拟存储器的说法，正确的是____。 A. 提高了主存储器的存取速度 B. 扩大了主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度 C. 提高了外存储器的存取速度 D. 程序执行时，利用硬件完成地址映射 4．下列说法正确的是____。 A. 存储周期就是存储器读出或写入的时间 B. 双端口存储器采用了两套相互独立的读写电路，实现并行存取 C. 双端口存储器在左右端口地址码不同时会发生读/写冲突 D. 在cache中，任意主存块均可映射到cache中任意一行，该方法称为直接映射方式 5．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，另一个操作数一般采用____寻址方式。 A. 堆栈 B. 立即 C. 隐含 D. 间接 6．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．提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度 C．可以直接访问外存 D．缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性7．下列说法中，不符合RISC指令系统特点的是____。 A. 指令长度固定，指令种类少 B. 寻址方式种类尽量少，指令功能尽可能强 C. 增加寄存器的数目，以尽量减少访存的次数 D. 选取使用频率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令
计算机组成原理形考任务1参考答案 一、单项选择题（每小题6分，共36分） 题目1 下列数中最小的数是。B. （42）8 选择一项： A. （1010011）2 B. （42）8 C. （10011000）BCD D. （5A）16 题目2 某计算机字长16位，采用补码定点小数表示，符号位为1位，数值位为15位，则可表示的 最大正小数为_____，最小负小数为_____。 选择一项： A. B. C. D. 题目3 两个补码数相加，在符号位相同时有可能产生溢出，符号位不同时。D. 一定不会产生溢出 选择一项： A. 会产生溢出 B. 也有可能产生溢出 C. 不一定会产生溢出 D. 一定不会产生溢出 题目4 已知[X]原=010100，[X]反= 。A. 010100 选择一项： A. 010100 B. 001011
C. 101011 D. 101100 题目5 已知[X]原=110100，[X]补= 。D. 101100 选择一项： A. 110100 B. 001011 C. 101011 D. 101100 题目6 已知[X]原=110100，[X]移= 。B. 001100 选择一项： A. 101100 B. 001100 C. 101011 D. 011011 二、多项选择题（每小题9分，共36分） 题目7 机器数中，零的表示形式不唯一的是_____。A. 原码C. 移码D. 反码选择一项或多项： A. 原码 B. 补码 C. 移码 D. 反码 题目8 ASCII编码_____。B. 是7位的编码C. 共有128个字符 选择一项或多项： A. 是8位的编码 B. 是7位的编码
广东外语外贸大学信息学院计算机系 2004—2005学年第2学期 《计算机组成原理》期末考试试卷A 考卷适用班级：计算机专业03级考试时间：120分钟 班级_______ 学号_____________姓名_________成绩_______ 一、填空题（每空1分，共20分） 1．8位二进制补码表示整数的最小值为__-128____，最大值为__127___。 2．计算机常用的校验码有奇偶校验码、海明校验码、____CRC码_____。 3．一个浮点数，当其补码尾数右移1位时，为使其值不变，阶码应该__加1____。4．ALU的基本逻辑结构是__快速进位__加法器，它比行波进位加法器优越，具有先行进位逻辑，不仅可以实现高速运算，还能完成逻辑运算。 5．采用双符号位的方法进行溢出检测时，若运算结果中两个符号位__不相同__，则表明发生了溢出。 6．要组成容量为4M×8位的存储器，需要__8__片4M×1位的存储器芯片并联，或者需要__4____片1M×8位的存储器芯片串联。 7．一台计算机所具有的各种机器指令的集合称为该计算机的__指令系统__。 8．指令编码中，操作码用来指定__操作的类型__，n位操作码最多可以表示___2n____条指令。 9．CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为__指令寄存器IR_，保存下一条指令地址的寄存器为_程序计数器PC__，保存CPU访存地址的寄存器为__内存地址寄存器AR__。10．控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的__时序__进行，以便对各种操作实施时间上的控制。 11．微程序控制器的核心部件是存储微程序的__控制存储器____，它一般用_只读存储器_构成。 12．任何指令周期的第一步必定是__取指__周期。 13．异步方式下，总线操作周期时间不固定，通过_握手(就绪/应答)_信号相互联络。14．输入输出操作实现的CPU与I/O设备的数据传输实际上是CPU与__IO设备接口寄存器__之间的数据传输。 二、选择题（每小题1分，共20分） 1．冯·诺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．主机中能对指令进行译码的器件是_________。 A．ALU B．运算器 C．控制器D．存储器 3．运算器的主要功能是进行_______。 A．逻辑运算B．算术运算