《计算机组成原理》期末复习资料（一）
复习资料及试题汇编(00.1-01.7)
一、数据表示、运算和运算器部件
1.将十进制数+107/128和-52化成二进制数，再写出各自的原码、反码、补码表示（符号位和数值位共8位）。
解： +107/128 = +6BH/80H = +1101011B/10000000B =+0.1101011
–52 =-34H=–110100
原码 01101011 10110100
反码 01101011 11001011
补码 01101011 11001100
2.判断下面的二元码的编码系统是有权还是无权码，写出判断的推导过程。
十进制数 二元码的编码
0 0000
1 0111
2 0110
3 0101
4 0100
5 1011
6 1010
7 1001
8 1000
9 1111
解：设4位二元吗每位分别为ABCD，且假定其为有权码。则
从4的编码0100可求得B的位权为4；从8的编码1000可求得A的位权为8；
第6章 习题课
1．相对于微程序控制器，硬布线控制器的特点是
A．指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展容易
B．指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展难
C．指令执行速度快，指令功能的修改和扩展容易
D．指令执行速度快，指令功能的修改和扩展难
2. 下列寄存器中，汇编语言程序员可见的是
A．存储器地址寄存器（MAR） B．程序计数器（PC）
C．存储器数据寄存器（MDR） D．指令寄存器（IR）
3. 下列选项中，不．会引起指令流水线阻塞的是
A．数据旁路（转发） B．数据相关
C．条件转移 D．资源冲突
4.
5. 某16位计算机中,带符号整数用补码表示,数据Cache和指令Cache分离。下表给出了指令系统中部分指令格式,其中Rs和Rd表示寄存器,mem表示存储单元地址,(x)表示寄存器x或存储单元x的内容。
表 指令系统中部分指令格式
该计算机采用5段流水方式执行指令,各流水段分别是取指(IF)、译码/读寄存器(ID)、执行/计算有效地址(EX)、访问存储器(M)和结果写回寄存器(WB),流水线采用“按序发射,按序完成”方式,没有采用转发技术处理数据相关,并且同一个寄存器的读和写操作不能在同一个时钟周期内进行。请回答下列问题。
(1)若int型变量x的值为-513,存放在寄存器Rl中,则执行指令“SHR R1” 后, R1的内容是多少? (用十六进制表示)
(2)若某个时间段中,有连续的4条指令进入流水线,在其执行过程中没有发生任何阻塞,则执行这4条指令所需的时钟周期数为多少?
(3)若高级语言程序中某赋值语句为x=a+b, x、a和b均为int型变量,它们的存储单元地址分别表示为[x]、[a]和[b]，该语句对应的指令序列及其在指令流水线中的执行过程如题下图所示。
I1 LOAD R1,[a]
I2 LOAD R2,[b]
I3 ADD R1, R2
I4 STORE R2,[x]
第六章
１ ．控制器有哪几种控制方式？ 各有何特点？
解：控制器的控制方式可以分为３ 种：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。
同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情况决定，需要多少时间，就占用多少时间。异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。联合控制方式是同步控制和异步控制相结合的方式。
２ ．什么是三级时序系统？
解：三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。计算机中每个指令周期划分为若干个机器周期，每个机器周期划分为若干个节拍，每个节拍中设置一个或几个工作脉冲。
３ ．控制器有哪些基本功能？ 它可分为哪几类？ 分类的依据是什么？
解：控制器的基本功能有：
（１） 从主存中取出一条指令，并指出下一条指令在主存中的位置。
（２） 对指令进行译码或测试，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 、主存和输入输出设备之间的数据流动。控制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型３
类，分类的依据在于控制器的核心——— 微操作信号发生器（控制单元CU）的实现方法不同。
４ ．中央处理器有哪些功能？ 它由哪些基本部件所组成？
解：从程序运行的角度来看，CPU 的基本功能就是对指令流和数据流在时间与空间上实施正确的控制。对于冯· 诺依曼结构的计算机而言，数据流是根据指令流的操作而形成的，也就是说数据流是由指令流来驱动的。中央处理器由运算器和控制器组成。
５ ．中央处理器中有哪几个主要寄存器？ 试说明它们的结构和功能。
解：CPU 中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、状态信息的，它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。通用寄存器可用来存放原始数据和运算结果，有的还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等。专用寄存器是专门用来完成某一种特殊功能的寄存器，如程序计数器PC 、
《计算机组成原理》第6章：总线
第6章：总线
6.1 总线概述
总线的定义
总线是⼀组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路。分时和共享是总线的两个特点。
分时是指同⼀时刻只允许有⼀个部件向总线发送信息，如果系统中有多个部件，则它们只能分时地向总线发送信息。
共享是指总线上可以挂接多个部件，各个部件之间交换的信息都可以通过这组路线分时共享，在某⼀时刻只允许有⼀个部件向总线发送信
息，但多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。
总线设备
总线上所连接的设备，按其对总线有⽆控制功能可分为主设备和从设备。1) 主设备：指获得总线控制权的设备。
2) 从设备：总线的从设备是指被主设备访问的设备，只能响应从主设备发来的各种总线命令。
总线特性
总线特性是指机械特性（尺⼨、形状）、电⽓特性（传输⽅向和有效电平范围）、功能特性（每根传输线的功能）和时间特性。
总线的猝发传输⽅式
⼀个总线周期内传输存储地址连续的多个数据字的总线传输⽅式叫猝发传送。
总线的分类
按总线功能划分：1) ⽚内总线：芯⽚内部的总线，是CPU芯⽚内部寄存器与寄存器之间、寄存器与ALU之间的公共连接线。
2) 系统总线：是计算机系统内各功能部件（CPU、主存、I/O接⼝）之间相互连接的总线。
按系统总线传输信息内容的不同分为：a) 数据总线：⽤来传输各功能部件之间的数据信息，是双向传输总线，其位数与机器字长、存储字长有关。
b) 地址总线：⽤来指出数据总线上的源数据或⽬的数据所在的主存单元或I/O端⼝的地址，是单向传输总线，地址总线的位数与内存地址空
间的⼤⼩有关。c) 控制总线：控制信息，包括CPU送出的控制命令和主存（或外设）返回CPU的反馈信号。
各功能部件通过数据总线连接形成的数据传输路径称为数据通路。数据通路表⽰数据流经的路径，⽽数据总线是承载的媒介。3) 通信总线：⽤于计算机系统之间或计算机系统与其他系统（如远程通信设备、测试设备）之间信息传送的总线，通信总线也称为外部总
