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计算机组成原理习题第三章存储系统第三章习题一、填空题：1. 广泛使用的A.______和B.______都是半导体随机读写存储器。
前者速度比后者C.______，集成度不如后者高。
2. CPU能直接访问A.______和B.______,但不能直接访问磁盘和光盘。
3. 广泛使用的 ______和 ______都是半导体随机读写存储器,前者比后者速度快, ___ ___不如后者高。
它们断电后都不能保存信息。
4. 由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在A.______和B.______两方面进行扩充才能满足实际需求。
5. Cache是一种A______存储器，是为了解决CPU和主存之间B______不匹配而采用的一项重要的硬件技术。
6. 虚拟存贮器通常由主存和A______两级存贮系统组成。
为了在一台特定的机器上执行程序，必须把B______映射到这台机器主存贮器的C______空间上，这个过程称为地址映射。
7. 半导体SRAM靠A______存贮信息，半导体DRAM则是靠B______存贮信息。
8. 主存储器的性能指标主要是存储容量，A.______和B.______。
9. 由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在A.______和B.______两方面进行扩充才能满足实际需求。
10. 存储器和CPU连接时，要完成A.______的连接；B.______的连接和C.______的连接，方能正常工作。
11. 广泛使用的A.______和B.______都是半导体随机读写存储器，它们共同的特点是C.______。
12. 对存储器的要求是A.______，B.______，C.______，为了解决这三个方面的矛盾。
计算机采用多级存储器体系结构。
13. 虚拟存贮器通常由主存和A______两级存贮系统组成。
为了在一台特定的机器上执行程序，必须把B______映射到这台机器主存贮器的C______空间上，这个过程称为地址映射。
计算机组成原理第三、四章作业题(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--计算机组成原理第三、四章作业题一、选择题（共25分）1、某计算机的Cache共有16块，采用2路组相联映射方式（即每组2块）。
每个主存块大小为32字节，按字节编址。
主存129号单元所在主存块应装入到的Cache组号是( )A 0B 2C 4D 62、存储周期是指( )A.存储器的读出时间B.存储器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔C.存储器的写入时间D.存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔3、在主存和CPU之间增加cache的目的是( )A.增加内存容量B.提高内存的可靠性C.解决CPU与内存之间的速度匹配问题D.增加内存容量，同时加快存取速度4、下列外存中，属于顺序存取存储器的是( )盘 B.硬盘 C.磁带 D.光盘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，另一个经常需采( )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6、相联存储器是按( )进行寻址的存储器A.地址指定方式B.堆栈存取方式C.内容指定方式D.地址指定与堆栈存取方式结合7、交叉存储器实质上是一种（）存储器，它能执行独立的读写操作A.多模块，并行B.多模块，串行C.整体式，并行D.整体式，串行8、计算机系统中的存贮器系统是指( )存贮器存贮器 C.主存贮器 D.内存贮器和外存贮器9. 某SRAM芯片，存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为( )，16 ，64 ，8 ，1610、某计算机主存容量为64KB，其中ROM区为4KB，其余为RAM区，按字节编址。
现要用2K×8位的ROM芯片和4K×4位的RAM芯片来设计该存储器，则需要上述规格的ROM芯片数和RAM芯片数分别是( )，15 ，l5 ，30 ，3011、下列关于RISC的叙述中，错误的是( )普遍采用微程序控制器大多数指令在一个时钟周期内完成的内部通用寄存器数量相对CISC多的指令数、寻址方式和指令格式种类相对CISC少12、假设某计算机的存储系统由Cache和主存组成。
《计算机组成原理》第3章习题答案第3章习题解答1．指令长度和机器字长有什么关系?半字长指令、单字长指令、双字长指令分别表⽰什么意思?解：指令长度与机器字长没有固定的关系，指令长度可以等于机器字长，也可以⼤于或⼩于机器字长。
通常，把指令长度等于机器字长的指令称为单字长指令；指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令；指令长度等于两个机器字长的指令称为双字长指令。
2．零地址指令的操作数来⾃哪⾥?⼀地址指令中，另⼀个操作数的地址通常可采⽤什么寻址⽅式获得?各举⼀例说明。
解：双操作数的零地址指令的操作数来⾃堆栈的栈顶和次栈顶。
双操作数的⼀地址指令的另⼀个操作数通常可采⽤隐含寻址⽅式获得，即将另⼀操作数预先存放在累加器中。
例如，前述零地址和⼀地址的加法指令。
3．某机为定长指令字结构，指令长度16位；每个操作数的地址码长6位，指令分为⽆操作数、单操作数和双操作数三类。
若双操作数指令已有K种，⽆操作数指令已有L种，问单操作数指令最多可能有多少种?上述三类指令各⾃允许的最⼤指令条数是多少?解：X= (24⼀K)×26⼀[L/26]双操作数指令的最⼤指令数：24⼀1。
单操作数指令的最⼤指令数：15×26⼀l(假设双操作数指令仅1条，为⽆操作数指令留出1个扩展窗⼝)。
⽆操作数指令的最⼤指令数：216⼀212⼀26。
其中212为表⽰某条⼆地址指令占⽤的编码数，26为表⽰某条单地址指令占⽤的编码数。
此时双操作数和单操作数指令各仅有1条。
4．设某机为定长指令字结构，指令长度12位，每个地址码占3位，试提出⼀种分配⽅案，使该指令系统包含：4条三地址指令，8条⼆地址指令，180条单地址指令。
解：4条三地址指令000 XXX YYY ZZZ．．011 XXX YYY ZZZ8条⼆地址指令100 000 XXX YYY．．100 111 XXX YYY180条单地址指令101 000 000 XXX．．111 110 011 XXX5．指令格式同上题，能否构成：三地址指令4条，单地址指令255条，零地址指令64条?为什么?解：三地址指令4条000 XXX YYY ZZZ．．011 XXX YYY ZZZ单地址指令255条100 000 000 XXX．．111 111 110 YYY只能再扩展出零地址指令8条，所以不能构成这样的指令系统。
第一章一、选择题1．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2．完整的计算机应包括______。
A 运算器、存储器、控制器；B 外部设备和主机；C 主机和实用程序；D 配套的硬件设备和软件系统；3.计算机硬件能直接执行的只有______。
A.符号语言 B 机器语言 C 汇编语言 D 机器语言和汇编语言二、简答题1. 冯·诺依曼计算机的特点是什么？（p8）1、计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。
2、指令和数据以同等地位存放于存储器内，并按地址寻访。
3、指令和数据均用二进制表示。
4、指令有操作码和地址码组成，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。
5、指令在存储器内按顺序存放。
通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。
6、机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。
三、名词解释CPU、机器字长、存储容量、MIPS、FLOPSCPU（Central Processing Unit 中央处理器）：中央处理器（机），是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成。
存储容量=存储单元个数*存储字长MIPS：Million Instruction Per Second，每秒执行百万条指令数，为计算机运算速度指标的一种计量单位FLOPS：Floating Point Operation Per Second，每秒浮点运算次数，计算机运算速度计量单位之一。
第三章一、选择题1．系统总线中控制线的功能是______。
A 提供主存、I / O接口设备的控制信号和响应信号B 提供数据信息C 提供时序信号D 提供主存、I / O接口设备的响应信号2.系统总线地址线的功能是______。
A 选择主存单元地址；B 选择进行信息传输的设备；C 选择外存地址；D 指定主存和I / O设备接口电路的地址；3.同步传输之所以比异步传输具有较高的传输频率是因为同步传输______。
计算机组成原理III/IV篇练习题参考答案（不保证全对）一、选择题1.设寄存器内容为10000000，若它等于0，则为（C）。
A. 原码B. 补码C.反码D. 移码2.假定有4个整数用8位补码分别表示r1=FEH，r2=F2H，r3=90H，r4=F8H，若将运算结果存放在一个8位寄存器中，则下列运算会发生溢出的是( B )。
A. r1 ×r2B. r2 ×r3C. r1 ×r4D. r2 ×r43.16位长的浮点数，其中阶码7位（含1位阶符），尾数9位（含1位数符），当浮点数采用补码表示时，所能表示的数的范围是（B ）。
A.-264 ~ +264（1-2-8）B.-263 ~ +263（1-2-8）C.-263 ~ +263（1-2-9）D. -263 （1-2-8）~ 263（1-2-8）4.浮点数的表示范围和精度取决于（B ）。
A．阶码的位数和尾数的机器数形式B．阶码的机器数形式和尾数的位数C．阶码的位数和尾数的位数D．阶码的机器数形式和尾数的机器数形式5.若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是（C ）。
A. 阶符与数符相同为规格化数B. 阶符与数符相异为规格化数C．数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数D. 数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数6.某机器字长16 位，主存按字节编址，转移指令采用相对寻址，由两个字节组成，第一字节为操作码字段，第二字节为相对位移量字段。
假定取指令时，每取一个字节PC 自动加1。
若某转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的内容为06H，则该转移指令成功转以后的目标地址是（ C ）。
A. 2006HB. 2007HC. 2008HD. 2009H7.设相对寻址的转移指令占两个字节，第一字节是操作码，第二字节是相对位移量（用补码表示），若CPU每当从存储器取出一个字节时，即自动完成（PC）+1 PC。
计算机组成原理三章集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）第3章习题参考答案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) 需要多少位地址作芯片选择？解：(1) 该存储器能存储：字节4M 832220=⨯(2) 需要片8823228512322192020=⨯⨯=⨯⨯K (3) 用512K8位的芯片构成字长为32位的存储器，则需要每4片为一组进行字长的位数扩展，然后再由2组进行存储器容量的扩展。
所以只需一位最高位地址进行芯片选择。
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位的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) 若每个内存条为16M ×64位，共需几个内存条 (2) 每个内存条内共有多少DRAM 芯片(3) 主存共需多少DRAM 芯片 CPU 如何选择各内存条 解：(1) 共需条4641664226=⨯⨯M 内存条(2) 每个内存条内共有32846416=⨯⨯M M 个芯片(3) 主存共需多少1288464648464226=⨯⨯=⨯⨯M M M 个RAM 芯片， 共有4个内存条，故CPU 选择内存条用最高两位地址A 24和A 25通过2：4译码器实现；其余的24根地址线用于内存条内部单元的选择。
3、用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，要求： (1) 画出该存储器的组成逻辑框图。
(2) 设存储器读/写周期为0.5μS ，CPU 在1μS 内至少要访问一次。
试问采用哪种刷新方式比较合理两次刷新的最大时间间隔是多少对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少 解：(1) 用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，需要用16448163264=⨯=⨯⨯K K 个芯片，其中每4片为一组构成16K ×32位——进行字长位数扩展(一组内的4个芯片只有数据信号线不互连——分别接D 0D 7、D 8D 15、D 16D 23和D 24D 31，其余同名引脚互连)，需要低14位地址(A 0A 13)作为模块内各个芯片的内部单元地址——分成行、列地址两次由A 0A 6引脚输入；然后再由4组进行存储器容量扩展，用高两位地址A 14、A 15通过2：4译码器实现4组中选择一组。
《计算机组成原理》第四章总线与时序练习题及答案选择题目：1. 当M/IO 0=,RD 0=,WR=1时，CPU 完成的操作是（ c ）。
A. 存储器读操作B. 存储器写操作C. IO 端口读操作D. IO 端口写操作2. 8086CPU 的时钟频率为5MHz ，它的典型总线周期为（ c ）A. 200nsB. 400nsC. 800nsD. 1600ns3. 某微机最大可寻址的内存空间为16MB ，则其系统地址总线至少应有（ D）条。
A. 32B. 16C. 20D. 244. 8086的系统总线中，地址总线和数据总线分别为（ B ）位。
A. 16,16B. 20,16C. 16,8D. 20,205. 8086CPU 一个总线周期可以读（或写）的字节数为（ B ）A. 1个B. 2个C. 1个或2个D. 4个8086有16条数据总路线，一次可以传送16位二进制，即两个字节的数6. 当8086CPU 采样到READY 引脚为低电平时，CPU 将（ B ）A. 执行停机指令B. 插入等待周期C. 执行空操作D. 重新发送地址7. 当8086CPU读写内存的一个对准存放的字时，BHE和A0的状态为（ A ）。
A. 00B. 01C. 10D. 118. 当8086CPU采样到READY引脚为低电平时，CPU将（ B ）A. 执行停机指令B. 插入等待周期C. 执行空操作D. 重新发送地址9. 8086CPU的字数据可以存放在偶地址，也可以存放在奇地址。
下列说法正确的是（ A ）A. 堆栈指针最好指向偶地址B. 堆栈指针最好指向奇地址C. 堆栈指针只能指向偶地址D. 堆栈指针只能指向奇地址10. 8086CPU在进行对外设输出操作时，控制信号M/IO和DT/R状态必须是（D ）A. 0,0B. 0,1C. 1,0D. 1,111. 8086CPU复位时，各内部寄存器复位成初值。
复位后重新启动时，计算机将从内存的（ c ）处开始执行指令。
第3章习题参考答案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) 需要多少位地址作芯片选择？解：(1) 该存储器能存储：字节4M 832220=⨯(2) 需要片8823228512322192020=⨯⨯=⨯⨯K (3) 用512K ⨯8位的芯片构成字长为32位的存储器，则需要每4片为一组进行字长的位数扩展，然后再由2组进行存储器容量的扩展。
所以只需一位最高位地址进行芯片选择。
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位的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) 若每个内存条为16M ×64位，共需几个内存条?(2) 每个内存条内共有多少DRAM 芯片?(3) 主存共需多少DRAM 芯片? CPU 如何选择各内存条?解：(1) 共需内存条条4641664226=⨯⨯M (2) 每个内存条内共有个芯片32846416=⨯⨯M M (3) 主存共需多少个RAM 芯片， 共有4个内存条，1288464648464226=⨯⨯=⨯⨯M M M 故CPU 选择内存条用最高两位地址A 24和A 25通过2：4译码器实现；其余的24根地址线用于内存条内部单元的选择。
3、用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，要求：(1) 画出该存储器的组成逻辑框图。
(2) 设存储器读/写周期为0.5μS ，CPU 在1μS 内至少要访问一次。
试问采用哪种刷新方式比较合理?两次刷新的最大时间间隔是多少?对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少?解：(1) 用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，需要用个芯片，其中每4片为一组构成16K ×32位——进行字长位16448163264=⨯=⨯⨯K K数扩展(一组内的4个芯片只有数据信号线不互连——分别接D0~D 7、D 8~D 15、D 16~D 23和D 24~D 31，其余同名引脚互连)，需要低14位地址(A 0~A 13)作为模块内各个芯片的内部单元地址——分成行、列地址两次由A 0~A 6引脚输入；然后再由4组进行存储器容量扩展，用高两位地址A 14、A 15通过2：4译码器实现4组中选择一组。
第4章部分习题参考答案【4-4】已知X和Y，试用它们的变形补码计算出X + Y，并指出结果是否溢出（3）X = -0.10110，Y = -0.00001解：[X]补= 1.01010 [Y]补= 1.111111 1 . 0 1 0 1 0+ 1 1 . 1 1 1 1 11 1 . 0 1 0 0 1无溢出，X+Y = -0.10111【4-5】已知X和Y，试用它们的变形补码计算出X - Y，并指出结果是否溢出（3）X = 0.11011，Y = -0.10011解：[X]补= 0.11011 [-Y]补= 0.100110 0 . 1 1 0 1 1+ 0 0 . 1 0 0 1 10 1 . 0 1 1 1 0结果正溢【4-8】分别用原码乘法和补码乘法计算X * Y（1）X = 0.11011，Y = -0.11111法一：原码一位乘算法解：|X| = 0.11011→B |Y| = 0.11111→C 0→AA C 说明1 1 1 1 1C5 = 1, +|X|1 1 1 1 1 部分积右移一位→C5 = 1, +|X|0 1 1 1 1 部分积右移一位→C5 = 1, +|X|1 0 1 1 1 部分积右移一位→C5 = 1, +|X|0 1 0 1 1 部分积右移一位→C5 = 1, +|X|0 0 1 0 1 部分积右移一位→|X * Y| = 0.1101000101Ps = Xs ⊕ Ys = 0 ⊕ 1 = 1X*Y = -0.1101000101法二：补码一位乘算法解：[X]补= 0.11011→B [Y]补= 1.00001→C [-X]补= 1.00101 0→AA C 附加说明0 0. 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0+1 1. 0 0 1 0 1 C4C5 = 10 -|X|1 1. 0 0 1 0 11 1. 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 部分积右移一位→+0 0. 1 1 0 1 1 C4C5 = 01 +|X|0 0. 0 1 1 0 10 0. 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 部分积右移一位→+0 0. 0 0 0 0 0 C4C5 = 00 +00 0. 0 0 1 1 00 0. 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 部分积右移一位→+0 0. 0 0 0 0 0 C4C5 = 00 +00 0. 0 0 0 1 10 0. 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 部分积右移一位→+0 0. 0 0 0 0 0 C4C5 = 00 +00 0. 0 0 0 0 10 0. 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 部分积右移一位→+1 1. 0 0 1 0 1 C4C5 = 10 -|X|1 1. 0 0 1 0 1[X*Y]补= 11.0010111011X*Y = -0.1101000101【4-10】计算X/Y（2）X = -0.10101，Y = 0.11011原码恢复余数法：解：|X| = -0.101010→A |Y| = 0.110110→B [-|Y|]补= 1.00101 0→C0 0. 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|1 1. 1 1 0 1 0 <0+0 0. 1 1 0 1 1 +|Y|0 0. 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 商00 1. 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 左移←+1 1. 1 1 0 0 1 -|Y|0 0. 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 >0，商10 0. 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 左移←+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|0 0. 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 >0，商10 0. 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 左移←+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|1 1. 0 1 0 1 1 <0+0 0. 1 1 0 1 1 +|Y|0 0. 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 商00 0. 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 左移←+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|1 1．1 0 0 0 1 <0+0 0. 1 1 0 1 1 +|Y|0 0. 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 商00 0. 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 左移←+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|1 1. 1 1 1 0 1 <0+0 0. 1 1 0 1 1 +|Y|0 0. 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 商0Qs = Xs⊕Ys = 0⊕1 = 1Q = -0.11000，R = 0.11000*2-5【4-11】设浮点数的阶码和尾数部分均用补码表示，按照浮点数的运算规则，计算下列各题（2）X = 2-101*0.101100，Y = 2-100*（-0.101000）解：[X]补= 1011；0.101100[Y]补= 1100；1.011000对阶：△E = Ex – Ey = -5 -（-4）= -1Ex < Ey，将Mx右移一位，Ex+1→Ex[X]’补=1011；0.010110尾数求和：0 0. 0 1 0 1 1 0+1 1. 0 1 1 0 0 01 1. 1 0 1 1 1 0尾数结果规格化：尾数左移1位，阶码减1[X+Y]补＝1011；1.011100X+Y = （-0.100100）*2-101减法算法过程略，X-Y = 0.111110 * 2-100【4-13】用流程图描述浮点除法运算的算法步骤设：被除数X = Mx * 2Ex; 除数Y = My * 2 Ey。
第四章部分作业题参考答案4.3 存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？答：1）存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。
2）Cache—主存层次主要解决CPU和主存速度不匹配的问题，在存储系统中主要对CPU访存起加速作用。
从CPU的角度看，该层次的速度接近于Cache，而容量和每位价格却接近于主存。
这就解决了存储器的高速度和低成本之间的矛盾；主存—辅存层次主要解决存储系统的容量问题，在存储系统中主要起扩容作用。
从程序员的角度看，其所使用的存储器的容量和每位价格接近于辅存，而速度接近于主存。
该层次解决了大容量和低成本之间的矛盾。
3）主存与Cache之间的数据调度是由硬件自动完成的，对程序员是透明的。
而主存—辅存之间的数据调动，是由硬件和操作系统共同完成的。
换言之，即采用虚拟存储技术实现。
4.5 什么是存储器的带宽？若存储器的数据总线宽度为32位，存取周期为200ns，则存储器的带宽是多少？答：1）存储器的带宽指单位时间内存储器存取的信息量。
2）存储器带宽= 1/200ns ×32位= 160M位/秒= 20MB/S （此处1M=106 ）4.7 题目略。
解：地址线和数据线的总和= 14 + 32 = 46根各需128、32、32、32、16和8片。
4.8试比较静态RAM和动态RAM。
答案要点：1）静态RAM的特点：依靠双稳态触发器保存信息，不断电信息不丢失；功耗较大，集成度较低，速度快，每位价格高，适合于作Cache或存取速度要求较高的小容量主存。
2）动态RAM的特点：依靠电容存储电荷来保存信息，需刷新电路进行动态刷新；功耗较小，集成度高，每位价格较低，适合于作大容量主存。
4.14 题目略解：1）256KB ；2）8块模板；3）16片；4）128片；5）CPU 通过最高3位地址译码选模板，次高3位地址译码选择模板内芯片。
计算机组成原理第三章第四章答案第3章习题解答3-1 解释下列名词：存储元，存储单元，存储体，存储容量，存取周期。
答：基本存储元是用来存储一位二进制信息0或1。
存储单元需要n 个存储元才能组成一个存储单元。
存储体是存储单元的集合。
存储容量就是存储器可以容纳的二进制信息的数量，常以字节（Byte ）为单位。
存储周期时间是指存储器完成一次的存取操作所需的时间，即存储器进行两次连续、独立的操作（或读写）之间所需的时间，用TM 表示。
3-3 存储器的功能是什么？答：存储器是计算机中信息的存放地，是CPU 与外界进行数据交流的窗口，是计算机中的核心组成部分。
3-6 为什么动态RAM 需要刷新？常用的刷新方式有哪几种？答：动态RAM 存在电容，电容放电需要刷新，常用的刷新有集中式刷新，分散式刷新，异步刷新三种3-8 八体交叉主存系统，每体并行读出两个字，每字长两字节，主存周期为T ，求存储器最大频宽。
答：频宽为单位时间读出的二进制位数 W=Q/TQ 为读出信息的总量Q=2×2×8B=32BW=32B/T3-9 设主存容量为4MB ，如果分别采用字为32位或16位编址，则需要地址码至少多少位？如果系统允许字节编址，则需要地址码至少多少位？答：4MB=4×220B=222B32位编址 222B /22B=220 需要地址码为20位16位编址 222B /2B=221 需要地址码为21位允许字节编址需要地址码为22位3-11 设有一个具有14位地址和8位字长的存储器，问：（1）该存储器能存储多少字节的信息？（2）如果存储器由4K ×4位RAM 芯片组成，需要多少片？（3）需要多少位地址作芯片选择？答：(1) 14位 214B=24KB =16KB (2) 82448416=?=?K K 片 (3) 14位->12位高2位地址作芯片选择。
3-12 有一个4K ×16位的存储器，由1K ×4位的DRAM 芯片构成（芯片内部结构是64×64），问：（1）总共需要多少DRAM 芯片？（2）设计此存储体组成框图。
《计算机组成原理》各章练习题参考答案第一章思考练习题一.填空1.电子数字计算机可以分为专用计算机和通用计算机两类。
2.硬件采用LSI或VLSI的电子计算机属于计算机发展过程中的第四代。
3.存储器中存放数据和程序。
4.一台计算机包括运算、存储、控制、输入及输出五个单元。
5.完成算术运算和逻辑运算的部件是运算器(或ALU)；运算器的核心是加法器；控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果的部件是控制器。
6.CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线是内部总线；CPU同存储器、通道等互相连接的总线是系统总线；中、低速I/O设备之间互相连接的总线是I/O总线。
7.在多总路线结构中，CPU总线、系统总线和高速总线相连通过桥实现。
8.计算机软件一般分为系统软件和应用软件。
9.完整的计算机系统由硬件系统和软件系统构成。
10.机器字长是指一台计算机一次所能够处理的二进制位数量。
11.数据分类、统计、分析属于计算机在数据处理方面的应用。
12.计算机是一种信息处理机，它最能准确地反映计算机的主要功能。
13.个人台式商用机属于微型机。
14.对计算机软硬件进行管理，是操作系统的功能。
15.用于科学技术的计算机中，标志系统性能的主要参数是MFLOPS。
16.通用计算机又可以分为超级机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机六类。
17.“存储程序控制”原理是冯.诺依曼提出的。
18.运算器和控制器构成CPU，CPU和主存构成主机。
19.取指令所用的时间叫取指周期，执行指令所用的时间叫执行周期。
20.每个存储单元都有一个编号，该编号称为地址。
21.现代计算机存储系统一般由高速缓存、主存和辅存构成。
22.计算机能够自动完成运算或处理过程的基础是存储程序和程序控制原理。
二.单选1.存储器用来存放( C )。
A.数据B.程序C.数据和程序D.正在被执行的数据和程序2.下面的描述中，正确的是( B )A.控制器能够理解、解释并执行所有的指令及存储结果。
第3章习题参考答案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) 需要多少位地址作芯片选择？ 解：(1) 该存储器能存储：字节4M 832220=⨯(2) 需要片8823228512322192020=⨯⨯=⨯⨯K (3) 用512K ⨯8位的芯片构成字长为32位的存储器，则需要每4片为一组进行字长的位数扩展，然后再由2组进行存储器容量的扩展。
所以只需一位最高位地址进行芯片选择。
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位的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) 若每个内存条为16M ×64位，共需几个内存条? (2) 每个内存条内共有多少DRAM 芯片?(3) 主存共需多少DRAM 芯片? CPU 如何选择各内存条? 解：(1) 共需条4641664226=⨯⨯M 内存条 (2) 每个内存条内共有32846416=⨯⨯M M 个芯片(3) 主存共需多少1288464648464226=⨯⨯=⨯⨯M M M 个RAM 芯片， 共有4个内存条，故CPU 选择内存条用最高两位地址A 24和A 25通过2：4译码器实现；其余的24根地址线用于内存条内部单元的选择。
3、用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，要求： (1) 画出该存储器的组成逻辑框图。
(2) 设存储器读/写周期为0.5μS ，CPU 在1μS 内至少要访问一次。
试问采用哪种刷新方式比较合理?两次刷新的最大时间间隔是多少?对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少? 解：(1) 用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，需要用16448163264=⨯=⨯⨯K K 个芯片，其中每4片为一组构成16K ×32位——进行字长位数扩展(一组内的4个芯片只有数据信号线不互连——分别接D 0~D 7、D 8~D 15、D 16~D 23和D 24~D 31，其余同名引脚互连)，需要低14位地址(A 0~A 13)作为模块内各个芯片的内部单元地址——分成行、列地址两次由A 0~A 6引脚输入；然后再由4组进行存储器容量扩展，用高两位地址A 14、A 15通过2：4译码器实现4组中选择一组。
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：P3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。
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）。
6. 画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机系统的主要技术指标。
答：计算机硬件组成框图如下：控制器运算器CPU主机存储器输入设备接口输出设备接口外设各部件的作用如下：控制器：整机的指挥中心，它使计算机的各个部件自动协调工作。
运算器：对数据信息进行处理的部件，用来进行算术运算和逻辑运算。
存储器：存放程序和数据，是计算机实现“存储程序控制”的基础。
输入设备：将人们熟悉的信息形式转换成计算机可以接受并识别的信息形式的设备。
输出设备：将计算机处理的结果（二进制信息）转换成人类或其它设备可以接收和识别的信息形式的设备。
计算机系统的主要技术指标有：机器字长：指CPU一次能处理的数据的位数。
通常与CPU的寄存器的位数有关，字长越长，数的表示范围越大，精度也越高。
机器字长也会影响计算机的运算速度。
数据通路宽度：数据总线一次能并行传送的数据位数。
存储容量：指能存储信息的最大容量，通常以字节来衡量。
一般包含主存容量和辅存容量。
运算速度：通常用MIPS（每秒百万条指令）、MFLOPS（每秒百万次浮点运算）或CPI（执行一条指令所需的时钟周期数）来衡量。
第三章1．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，需要多少芯片？（3）需要多少位地址作芯片选择？解：（1）∵ 220= 1M，∴该存储器能存储的信息为：1M×32/8=4MB （2）（1000/512）×（32/8）= 8（片）（3）需要1位地址作为芯片选择。
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256K×16位的DRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块板结构形式，问：（1）每个模块板为1024K×64位，共需几个模块板？（2）个模块板内共有多少DRAM芯片?（3）主存共需多少DRAM芯片? CPU如何选择各模块板？解：(1). 共需模块板数为m：m=÷=64 (块)(2). 每个模块板内有DRAM芯片数为n:n=(/) ×(64/16)=16 (片)(3) 主存共需DRAM芯片为：16×64=1024 (片)每个模块板有16片DRAM芯片，容量为1024K×64位，需20根地址线(A19~A0)完成模块板内存储单元寻址。
一共有64块模块板，采用6根高位地址线(A25~A20)，通过6：64译码器译码产生片选信号对各模块板进行选择。
3．用16K×8位的DRAM芯片组成64K×32位存储器，要求：(1) 画出该存储器的组成逻辑框图。
(2) 设存储器读/写周期为0.5μS, CPU在1μS内至少要访问一次。
试问采用哪种刷新方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少？解：（1）组成64K×32位存储器需存储芯片数为N=（64K/16K）×（32位/8位）=16（片）每4片组成16K×32位的存储区，有A13-A0作为片内地址，用A15 A14经2：4译码器产生片选信号，逻辑框图如下所示：（2）依题意，采用异步刷新方式较合理，可满足CPU在1μS内至少访问内存一次的要求。
第四章作业答案4.1 解释概念：主存、辅存，Cache, RAM, SRAM, DRAM, ROM, PROM ,EPROM ,EEPROM CDROM, Flash Memory.解：1主存：主存又称为内存，直接与CPU交换信息。
2辅存：辅存可作为主存的后备存储器，不直接与CPU交换信息，容量比主存大，速度比主存慢。
3 Cache: Cache缓存是为了解决主存和CPU的速度匹配、提高访存速度的一种存储器。
它设在主存和CPU之间，速度比主存快，容量比主存小，存放CPU最近期要用的信息。
4 RAM; RAM是随机存取存储器，在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。
5 SRAM: 是静态RAM，属于随机存取存储器，在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。
靠触发器原理存储信息，只要不掉电，信息就不会丢失。
6 DRAM是动态RAM，属于随机存取存储器，在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。
靠电容存储电荷原理存储信息，即使电源不掉电，由于电容要放电，信息就会丢失，故需再生。
7ROM: 是只读存储器，在程序执行过程中只能读出信息，不能写入信息。
8 PROM: 是可一次性编程的只读存储器。
9 EPROM 是可擦洗的只读存储器，可多次编程。
10 EEPROM: 即电可改写型只读存储器，可多次编程。
11 CDROM 即只读型光盘存储器。
12 Flash Memory 即可擦写、非易失性的存储器。
4.3存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？答：存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。
Cache—主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。
主存—辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。
计算机组成原理第三、四章作业题-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII计算机组成原理第三、四章作业题一、选择题（共25分）1、某计算机的Cache共有16块，采用2路组相联映射方式（即每组2块）。
每个主存块大小为32字节，按字节编址。
主存129号单元所在主存块应装入到的Cache组号是( )A 0B 2C 4D 62、存储周期是指( )A.存储器的读出时间B.存储器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔C.存储器的写入时间D.存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔3、在主存和CPU之间增加cache的目的是( )A.增加内存容量B.提高内存的可靠性C.解决CPU与内存之间的速度匹配问题D.增加内存容量，同时加快存取速度4、下列外存中，属于顺序存取存储器的是( )A.U盘B.硬盘C.磁带D.光盘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，另一个经常需采( )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6、相联存储器是按( )进行寻址的存储器A.地址指定方式B.堆栈存取方式C.内容指定方式D.地址指定与堆栈存取方式结合7、交叉存储器实质上是一种（）存储器，它能执行独立的读写操作A.多模块，并行B.多模块，串行C.整体式，并行D.整体式，串行8、计算机系统中的存贮器系统是指( )A.RAM存贮器B.ROM存贮器C.主存贮器D.内存贮器和外存贮器9. 某SRAM芯片，存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为( )A.64，16B.16，64C.64，8D.16，1610、某计算机主存容量为64KB，其中ROM区为4KB，其余为RAM区，按字节编址。
现要用2K×8位的ROM芯片和4K×4位的RAM芯片来设计该存储器，则需要上述规格的ROM芯片数和RAM芯片数分别是( )A.1，15B.2，l5C.1，30D.2，3011、下列关于RISC的叙述中，错误的是( )A.RISC普遍采用微程序控制器B.RISC大多数指令在一个时钟周期内完成C.RISC的内部通用寄存器数量相对CISC多D.RISC的指令数、寻址方式和指令格式种类相对CISC少12、假设某计算机的存储系统由Cache和主存组成。
某程序执行过程中访存1000次，其中访问Cache缺失（未命中）50次，则Cache的命中率是(2009年原题、第三章：存储系统)A.5%B.9.5%C.50%D.95%13、假定用若干个2k×4位芯片组成一个8k×8位存储器，则地址0B1FH所在芯片的最小地址是（）A.0000HB.0600HC.0700HD.0800H14、下列有关RAM和ROM的叙述中，正确的是（）I RAM是易失性存储器，ROM是非易失性存储器II RAM和ROM都采用随机存取方式进行信息访问III RAM和ROM都可用作CacheIV RAM和ROM都需要进行刷新A.仅I和IIB.仅II和IIIC.仅I，II，IIID.仅II，III，IV15、下列各类存储器中，不采用随机存取方式的是（） (2011年原题、第三章：存储系统)A.EPROMB.CDROMC.DRAMD.SRAM16、某计算机存储器按字节编址，主存地址空间大小为64MB，现用4M×8位的RAM芯片组成32MB的主存储器，则存储器地址寄存器MAR的位数至少是（）A.22位B.23位C.25位D.26位17、偏移寻址通过将某个寄存器内容与一个形式地址相加而生成有效地址。
下列寻址方式中，不属于偏移寻址方式的是（）A.间接寻址B.基址寻址C.相对寻址D.变址寻址18、指令系统中采用不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19、采用虚拟存储器的主要目的是A.提高主存储器的存取速度B.扩大存储器空间，并能进行自动管理C.提高外存储器的存取速度D.扩大外存储器的存储空间20、计算机硬件能直接识别和执行的语言是（）：A.高级语言B.汇编语言C.机器语言D.符号语言21、控制器、运算器和存储器合起来一般称为（）：A.I/O部件B.内存储器C.外存储器D.主机22、存储单元是指（）A.存放一个二进制信息位的存储元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23、下面说法正确的是（）A.半导体RAM信息可读可写，且断电后仍能保持记忆B.半导体RAM属挥发性存储器，而静态的RAM存储信息是非挥发性的C.静态RAM、动态RAM都属挥发性存储器，断电后存储的信息将消失D.ROM不用刷新，且集成度比动态RAM高，断电后存储的信息将消失24、从以下有关RISC的描述中，选择最合适的答案（）。
A.采用RISC技术后，计算机的体系结构又恢复到早期的比较简单的情况。
B.为了实现兼容，新设计的RISC，是从原来CISC系统的指令系统中挑选一部分实现的。
C.RISC的主要目标是减少指令数，提高指令执行效率。
D.RISC设有乘、除法指令和浮点运算指令。
25、用某个寄存器的值做操作数地址的寻址方式称为（）寻址。
A.直接B.间接C.寄存器D.寄存器间接二、判断题（共10分）1、引入操作数寻址方式目的有：缩短指令长度、扩大寻址范围、提高编程灵活性等。
2、指令系统指一台计算机中所有机器指令的集合，是表征计算机性能的重要因素。
3、若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称数据字。
4、若某计算机字是运算操作的对象，即代表要处理的数据，则称指令字。
5、并发性指两个或两个以上事件在同一时间间隔内发生。
6、存储元存储八位二进制信息，是计算机存储信息的最小单位。
7、存储器带宽指单位时间里存储器所存取的信息量，是衡量数据传输的重要指标。
常用单位有：位/秒或字节/秒。
8、Cache主要强调大的存储容量，以满足计算机的大容量存储要求。
9、外存（辅存）主要强调快速存取，以便使存取速度与CPU速度相匹配。
10、计算机存储器功能是记忆以二进制形式表示的数据和程序。
三、填空题（共25分）1、从计算机指令系统的角度看当前的计算机指令系统结构分为两大类：____ _、_____。
2、 DRAM存储器的刷新一般有______、______和______三种方式，之所以刷新是因为_____。
3、主存与CACHE的地址映射有____、_____、_____三种方式。
4、双端口存储器和多模块交叉存储器属于______存储器结构，前者采用_____ _技术，后者采用______技术。
5、存储器的技术指标主要有_____、_____、和______。
6、对存储器的要求是_____，_____，_____，为了解决这三方面的矛盾，计算机采用______和体系结构。
7、地址码表示_______。
以其数量为依据，可以将指令分为______、_____和_ _____等几种。
8、二地址指令中，操作数的物理位置有三种型式，分别是_____型、_____型和______型。
9、形成指令地址的方式，称为____方式，有______寻址和______寻址两种。
10、指令字长度分为_____、_____、______三种形式。
四、应用题（共40分）1、CPU执行一段程序时，CACHE完成存取的次数为5000次，主存完成存取的次数为200次。
已知CACHE存取周期为40ns，主存存取周期为160ns。
分别求CACHE的命中率H、平均访问时间Ta和CACHE-主存系统的访问效率e。
2、设存储器容量为32M字，字长64位，模块数m=4，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。
若存储周期T=200ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期t=50ns。
问：顺序存储器和交叉存储器的平均存取时间、带宽各是多少？3、设某RAM芯片，其存储容量为16K×8位，问： 1) 该芯片引出线的最小数目应该是多少 2) 存储器芯片的地址范围是多少4、CPU执行一段程序时, cache完成存取的次数为2420次，主存完成存取的次数为80次，已知cache存储周期为40ns，主存存储周期为240ns，求cache /主存系统的效率和平均访问时间。
5、某机器中，已知配有一个地址空间为0000H-3FFFH的ROM区域。
现在再用一个RAM芯片(8K×8)形成40K×16位的RAM区域，起始地址为6000H,假定RAM芯片有/CS和/WE 信号控制端。
CPU的地址总线为A15-A0，数据总线为D15-D0，控制信号为R/W (读/写)，/MREQ (访存)，要求：（1）画出地址译码方案。
（2）将ROM与RAM同CPU连接。
6、某机字长8位，用4K*8位的RAM芯片和2K*8位的ROM芯片设计一个容量为16K字的存储器，其中RAM为高8K字，ROM为低2K字，最低地址为0。
（1）地址线和数据线各为多少根？（2）各种芯片的数量是多少？（3）请画出存储器结构图及与CPU的连接图。
