计算机原理习题解答

计算机组成原理重点难点习题解答计算机组成原理复习题⼀.单项选择题1.计算机中的主机包含( A )。

A.运算器、控制器、存储器B.运算器、控制器、外存储器C.控制器、内存储器、外存储器D.运算器、内存储器、外存储器2.⼆进制数，相应的⼗进制数是（B）（128＋16＋2＝146）3.要使8位寄存器A中⾼4位变0，低4位不变，可使⽤（A）。

逻辑乘A. A∧0FH→ A∨0FH→A C. A∧F0H→ A D. A∨F0H→A4.在计算机内部⽤于汉字存储处理的代码是（B）A.汉字输⼊码B.汉字内码C.汉字字型码D.汉字交换码5.转移指令执⾏时,只要将转移地址送⼊( C.程序计数器 )中即可A.地址寄存器B.指令寄存器C.程序计数器D.变址寄存器6.设机器中存有代码B，若视为移码，它所代表的⼗进制数为（）。

D-1137.将⼗进制数转换成浮点数规格化(⽤补码表⽰),其中阶符、阶码共4位，数符、尾数共8位，其结果为（，）A．0011，，10011011 C.0011，1110 ，11001018.（2000）10化成⼗六进制数是（ B.（7D0）16）。

A．（7CD）16 B.（7D0）16 C.（7E0）16 D.（7FO）169. 下列数中最⼤的数是（（）2＝153 ）。

A．（）2 B.（227）8 C。

（98）16 D.（152）1010. （ D. 移码）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11. 在⼩型或微型计算机⾥，普遍采⽤的字符编码是（ D. ASCⅡ码）。

D. ASCⅡ码12. 下列有关运算器的描述中，（D. 既做算术运算，⼜做逻辑运算）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13.控制存储器存放的是(C.微程序 )。

A.微程序和数据B.机器指令和数据C.微程序D.机器指令14. 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( B. ⽴即寻址 )。

习题解答第1章计算机系统概述1. 给出以下概念的解释说明1. 中央处理器（CPU）通常把控制部件、运算部件和各类寄存器互联组成的电路称为中央处理器（Central Processing Unit，CPU），简称处理器。

2. 算术逻辑部件（ALU）用来进行算术逻辑运算的部件，即算术逻辑部件（Arithmetic Logic Unit）。

3. 通用寄存器临时存放从主存取来的数据或运算的结果。

4. 程序计数器（PC）在执行当前指令的过程中，自动计算出下一条指令的地址并送到PC（Program Counter，PC）中保存。

5. 指令寄存器（IR）从主存取来的指令需要临时保存在指令寄存器（Instruction Register，IR）。

6. 控制器用于自动逐条取出指令并进行译码的部件，即控制元件（Control Unit，CU），也称控制器。

7. 主存储器用来存放指令和数据。

8. 总线CPU为了从主存取指令和存取数据，需要通过传输介质和主存相连，通常把连接不同部件进行信息传输的介质称为总线。

9. 主存地址寄存器（MAR）CPU送到地址线的主存地址应先存放在主存地址寄存器（Memory Address Register, MAR)中。

10. 主存数据寄存器（MDR）CPU发送到或从数据线取来的信息存放在主存数据寄存器（Memory Data Register，MDR）中。

11. 机器指令计算机能理解和执行的程序称为机器代码或机器语言程序，其中的每条指令都由0和1组成，称为机器指令。

12. 存储程序13. 指令操作码操作码字段指出指令的操作类型，如取数、存数、加、减、传送、跳转等。

14. 高级程序设计语言高级程序设计语言简称高级编程语言，是指面向算法设计的、较接近于日常英语书面语言的程序设计语言，如BASIC、C/C++、Java等。

15. 汇编语言通过用简短的英文符号和机器指令建立对应关系，以方便程序员编写和阅读程序。

简答题1.什么是存储程序原理？按此原理，电脑应具有哪几大功能？1.答：存储程序原理是用户事先编号的程序先存入主存中，然后CPU在从主存中取出指令、运行指令。

按此原理，电脑应具有输入输出设备，即能把程序和数据通过输入输出设备送入主存中；还应具有存储设备，即内存能存储程序和数据；最后应具有控制器和运算器，即CPU能从主存中取出程序和数据，并按顺序一条一条取出、执行。

2.存储器与CPU连接时，应考虑哪些问题？2.答：应考虑〔1〕合理选择存储芯片，要考虑芯片的类型和数量尽量使连线简单方便；〔2〕地址线的连接，将CPU地址线的低位与存储芯片的地址线相连，以选择芯片中的某一单元，儿高位则在扩充存储芯片时用，用来选择存储芯片；〔3〕数据线的连接，CPU的数据线与存储芯片的数据线不一定相等，相等时可直接连接，不相等时要对存储芯片进行扩位，使其相等连接；〔4〕读/写控制线的连接，高电平为读，低电平为写；〔5〕片选线的连接，CPU的高位地址来产生片选信号。

3.什么叫地址重叠区，什么情况下会产生地址重叠区？3.答：存储系统中的某些存储单元有多个地址，这种现象叫地址重叠区。

原因是，存储系统是由多个芯片组成的，在产生片选信号时，如果只用部分高位地址来产生片选信号，则有一部分高位地址线没用，这样这部分地址线的值就不确定，可以为0也可以为1，所以存储芯片的地址空间也不确定了，出现了重复值，产生了地址重叠区。

4.什么叫“对准字”和“未对准字”，CPU对二者的访问有何不同？4.答：CPU访问的数据类型有字节，半字，字和双字。

假设字长为32位，则字节8位，半字16位，字32位，双字64位。

对准字就是存储这四种数据类型时，字节的起始地址任意，半字的起始地址为2的倍数，字的起始地址为4的倍数，双字的起始地址为8的倍数。

未对准字就是四种数据类型在存储时都任意，无论从哪个存储单元开始都可以。

CPU访问对准字只要一个存储周期就行了，因为对准字都在同一行，能同时选中；访问未对准字需要多个存取周期，引文他们对应的存储单元可能不在同一行。

微机原理习题1、微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同?答：微型计算机系统：包括微型计算机的硬件系统和必要的系统软件。

微型计算机的硬件系统包括：微型计算机和外围设备。

微型计算机：主要是由微处理器（MPU）、存储器（ROM、RAM）、I/O接口、系统总线组成。

微处理器（MPU）：是用微电子技术将中央处理器（CPU）集成在一块芯片中制成的超大规模集成电路（IC），从逻辑的角度看，其内部主要包括：运算器（或称算术逻辑单元（ＡＬＵ））、控制器和一定数量的寄存器组成。

2、控制总线传输的信号大致有哪几种?答：控制总线用来传输控制信号，协调各部件之间的工作；控制总线是双向的；控制总线包括CPU送往存储器和输入／输出接口电路的控制信号，如读信号、写信号和中断响应信号等；控制总线还包括其他部件送到CPU的信号，比如，时钟信号、中断请求信号和准备就绪信号等。

3、微型计算机采用总线结构有什么优点?答：采用总线结构的优越性主要表现在两个方面：①简化系统的设计，使CPU、RAM、ROM、I/O接口的设计简单化、标准化，使复杂的硬件系统变为面向总线的单一关系。

②方便系统的硬件扩充——一个部件只要符合总线标准，就可以连接到采用这种总线标准的系统中。

4、简述8086 CPU的逻辑结构。

答：从逻辑功能上，8086分为两部分：总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)；执行部件EU(Execution Unit)。

其中，总线接口部件包括：地址加法器、段寄存器组、IP指针、指令队列缓冲器、和输入输出控制电路；执行部件包括：运算器、通用寄存器组、标志寄存器、和执行部分的控制电路。

5、8086／8088 和传统的计算机相比在执行指令方面有什么不同? 这样的设计思想有什么优点?答：传统的计算机都是按照下面3个步骤循环工作的：①从指令指针所指的内存单元中取一条指令送到指令寄存器。

②对指令进行译码，而指令指针进行增值，以指向下一条指令的地址。

第7 章1. 解释概念或术语：数据传输率、NRZ、RAID、I/O接口、I/O端口、中断、I/O中断、中断请求、中断响应、中断服务、中断返回、向量中断、中断向量表、中断判优、中断嵌套、中断屏蔽、DMA、周期窃取、DMA预处理、DMA后处理、通道。

答：略。

2. 现代计算机中，为什么I/O设备通常通过总线与主机连接？答：随着计算机应用的普及，现代计算机中I/O设备种类越来越多、速度大不相同，并且要求计算机可随时可接入这些设备。

由于总线连接方式具有可扩展性好、能够实现操作标准化等优点，可以满足相关应用需求，故I/O设备通常通过总线与主机连接。

3. 简述I/O设备有哪两种编址方式？它们对指令系统及总线信号线有哪些影响？答：I/O设备有统一编址和独立编址两种编址方式。

统一编址方式时存储器和I/O设备地址不重叠，只通过地址即可区分这两种部件，故指令系统无需任何变化，总线信号也不受任何影响(只需MEMR#、MEMW#两根控制线)，只是系统可扩展性不够好、指令格式较长；独立编址方式的存储器和I/O设备地址重叠，只通过地址无法区分这两种部件，故指令系统需增设两条I/O指令，总线信号相应地也需增设IOR#、IOW#两根控制线。

4. I/O设备与主机交换信息时，共有哪几种控制方式？简述其特点。

答：I/O设备与主机交换信息时，共有程序查询、程序中断、DMA、通道等4种方式。

程序查询方式中，CPU不停地查询I/O设备状态，只有在设备就绪时才进行信息传送，其特点是I/O设备及主机组成简单，但CPU工作效率较低(CPU与外设串行工作)；程序中断方式中，CPU启动I/O设备后，继续执行现行程序，I/O设备就绪后提出请求时，才响应请求进行信息传送，其特点是CPU工作效率较高（CPU与外设部分并行工作），但I/O设备及CPU需增设与中断相关软硬件；DMA方式中，I/O设备直接与存储器进行信息传送，传送无需CPU干预、只需CPU让出总线使用权，CPU仅负责传送准备及结束处理工作，其特点是CPU工作效率在程序中断方式基础上有进一步提高，但I/O设备硬件组成更复杂、CPU需增设DMA请求/响应机制。

习题解答第1章计算机系统概述1.教材中图1.1所示模型机（采用教材图1.2所示指令格式）的指令系统中，除了有mov（op=0000）、add（op=0001）、load（op=1110）和store（op=1111）指令外，R型指令还有减（sub，op=0010）和乘（mul，op=0011）等指令，请仿照教材图1.3给出求解表达式“z=(x-y)*y;”所对应的指令序列（包括机器代码和对应的汇编指令）以及在主存中的存放内容，并仿照教材图1.5给出每条指令的执行过程以及所包含的微操作。

参考答案：实现z=(x-y)*y的程序在主存部分单元中的初始内容如下。

主存地址主存单元内容内容说明（Ii表示第i条指令）指令的符号表示12345678实现z=(x-y)*y的程序中每条指令的执行过程如下。

指令阶段I1：1110 0111 I2：0000 0100 I3：1110 0110 I4：0010 0001 I5：0011 0001 I6：1111 1000取指令指令译码修改PC取数执行送结果执行结果R[0]=1 R[1]=1 R[0]=17 R[0]=17-1=16 R[0]=16*1=16 M[8]=16 2. 若有两个基准测试程序P1和P2在机器M1和M2上运行，假定M1和M2的价格分别是5000元和请回答下列问题：（1）对于P1，哪台机器的速度快？快多少？对于P2呢？（2）在M1上执行P1和P2的速度分别是多少MIPS？在M2上的执行速度又各是多少？从执行速度来看，对于P2，哪台机器的速度快？快多少？（3）假定M1和M2的时钟频率各是800MHz和1.2GHz，则在M1和M2上执行P1时的CPI各是多少？（4）如果某用户需要大量使用程序P1，并且该用户主要关心系统的响应时间而不是吞吐率，那么，该用户需要大批购进机器时，该选择M1还是M2？为什么？（提示：从性价比上考虑）（5）如果另一个用户也需要购进大批机器，但该用户使用P1和P2一样多，主要关心的也是响应时间，那么，应该选择M1还是M2？为什么？参考答案：（1）如果另一个用户也需要购进大批机器，但该用户使用P1和P2一样多，主要关心的也是响应时间，那么，应该选择M1还是M2？为什么？（1）对于程序P1，M1上执行时间是M2的2倍，故M2比M1快1倍；对于程序P2，M2上的执行时间是M1的2倍，故M1比M2快1倍。

计算机组成原理答案第一章计算机系统概论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。

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）（CPU的两部分组成）、存储器、输入设备、输出设备（I/O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：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。

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.A.译码电路,与非门B.编码电路,或非门C.溢出判断电路,异或门D.移位电路,与或非门7.在定点运算中产生溢出的原因是__C_____.A.运算过程中最高位产生了进位或借位B.参加运算的操作数超出了机器的表示范围C.运算的结果的操作数超出机器的表示范围D.寄存器的位数太少,不得不舍弃最低有效位二、计算题:1.把十进制数X=(+128.75)×2-10写成浮点表示的机器数,阶码、尾数分别用原码、反码和补码表示,设阶码4位,阶符1位,尾数15位,尾数符号1位. (原码：1 0010 0 100000001100000 反码：1 1101 0 100000001100000 补码：1 1110 1 100000001100000)2.已知X=-0.01111,Y=+0.11001,求[X]补, [Y]补, [-Y]补, X+Y=?,X-Y=?存储系统一、选择题:1.存储器是计算机系统中的记忆设备,它主要用来__C_____.A.存放数据B.存放程序C.存放数据和程序D.存放微程序2.存储单元是指___B_____. A.存放一个二进制信息的存储元 B.存放一个机器字的所有存储元集合 C.存放一个字节的所有存储元集合 D.存放两个字节的所有存储元集合3.存储周期是指__D___. A.存储器的读出时间 B.存储器的写入时间 C.存储器进行连续读和写操作所允许的最短时间 D.存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔4.和外存储器相比,内存储器的特点是_C_____.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5.某计算机字长16位,其存储容量64KB,若按字编址,那么它的寻址范围是_B_____.A.0—64KB. 0---32KC. 0---64KBD. 0---32KB6.某SRAM芯片,其存储容量为64K×16位,该芯片的地址线和数据线数目为__D__.A. 64,16B. 16,64C. 64,8D.16,167.某DRAM芯片,其存储容量为512K×8位,该芯片的地址线和数据线数目为__D___.A. 8,512B. 512,8C. 18,8D. 19,88.某机字长32位,存储容量1MB,若按字编址,它的寻址范围是__C___.A, 0—1M B. 0---512K C. 0---256K D. 0---256KB9.某计算机字长32位,其存储容量为4MB,若按字编址,它的寻址范围是__A___.A. 0---1MB. 0---4MBC. 0---4MD. 0---1MB10.某计算机字长32位,其存储容量为4MB,若按半字编址,它的寻址范围是_C____.A. 0---4MBB. 0---2MBC. 0---2MD. 0---1MB11.某计算机字长为32位,其存储容量为16MB,若按双字编址,它的寻址范围是_C____.A. 0---4MBB. 0---2MBC. 0---2MD. 0---1MB12.主存储器和CPU之间增加cache的目的是__A___.A.解决CPU和主存之间的速度匹配问题B.扩大主存储器的数量C.扩大CPU中通用寄存器的数量D.既扩大主存容量又扩大CPU通用寄存器数量13.在cache的地址映射中,若主存中的任意一块可映射到cache内的任意一块的位置上,则这种方法称为__A____.A.全相联映射B.直接映射C.组相联映射D. 混合映射二、填空题:1.对存储器的要求是_容量大__,__速度快__,__成本低___,为了解决这三方面的矛盾,计算机采用_多级__体系结构.2.CPU能直接访问_主存__和__cache__,但不能直接访问__辅存__和__外设_____.3.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,__集成度_不如后者高.它们的共同特点是断电后__不能___保存信息.4. 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.5.三级存储系统是由__Cache____.__主存__.__辅存____组成.6.半导体SRAM是靠__触发器___存储信息,半导体DRAM则是靠__电容____存储信息.7.DRAM存储器的刷新一般有_集中式__,__分散式__两种方式,刷新是因为_电荷泄漏，需定期补充___.8.计算机系统的存储系统通常采用层次结构,在选择各层次所采用的器件时,应综合考虑__速度_,_容量_,_位价__等因素.三、分析题:1.设有一个具有24位地址和8位字长的存储器,问(1)该存储器能够存储多少字节的信息? (16MB)(2)如果存储器由4M×1位的RAM芯片组成,需要多少片? (4*8=32片) (3)需要多少位作芯片选择?(4位)2.某SRAM芯片有17位地址线和4位数据线,用这种芯片为32位字长的处理器构成1M×32位的存储器,并采用模块板结构,问: (1)若每个模块板为256K×32位,共需几块板? (2)每块板内共需用多少片这样芯片? (3)共需多少位地址线,各完成什么功能?总线部分：一、填空题：1．计算机中各个功能部件是通过（总线）连接的，它是各部件之间进行信息传输的公共线路。