计算机组成与结构课后习题及答案

计算机组成与结构课后习题及部分答案

第1章计算机系统概述

1.概述计算机发展经过了哪几代2.计算机由那些部分组成3.计算机有哪些分类方法4.计算机硬件系统的性能指标有哪些5.冯诺依曼计算机的主要设计思想是什么6.什么是机器字长它对计算机性能有何影响7.计算机的工作过程是怎样的8.计算机的应用领域有哪些9.从第三代计算机开始，C技术出现并得到发展A.A.电子管电子管电子管 B. B. B.晶体管晶体管晶体管 C. C. C.集成电路集成电路集成电路 D. CPU D. CPU10.冯诺依曼计算机中指令和数据都采用D表示。A.A.十进制十进制十进制 B. B. B.八进制八进制八进制 C. C. C.十六进制十六进制十六进制 D. D. D.二进制二进制11.冯·诺依曼计算机工作的基本方式的特点是B。A.A.多指令流单数据流多指令流单数据流B.B.按地址访问并顺序执行指令按地址访问并顺序执行指令C.C.堆栈操作堆栈操作D.D.存储器按内容选择地址存储器按内容选择地址

12.对于一个给定的程序，对于一个给定的程序，IIN表示执行程序中的指令总数，表示执行程序中的指令总数，ttCPU表示执行该程序所需CPU时间，时间，TT为时钟周期，为时钟周期，ff为时钟频率为时钟频率(T(T的倒数的倒数))，Nc为CPU时钟周期数。设CPI表示每条指令的平均时钟周期数，每条指令的平均时钟周期数，MIPSMIPS表示CPU每秒钟执行的百万条指令数，请写出如下四种参数的表达式：(1) tCPU (2) CPI (3) MIPS (4) Nc

答：答：(1) t(1) tCPU=Nc×T (2) CPI=Nc/IN (3) MIPS=IN/ (tCPU×106) = IN/ (Nc×T×106)

第2章数据的表示和运算

1.在定点二进制运算器中，减法运算一般是通过D来实现。A.A.原码运算的二进制减法器原码运算的二进制减法器原码运算的二进制减法器 B. B. B.补码运算的二进制减法器补码运算的二进制减法器C.C.原码运算的十进制加法器原码运算的十进制加法器原码运算的十进制加法器 D. D. D.补码运算的二进制加法器补码运算的二进制加法器2.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DA . B .11010110 C. D.3.已知X为整数，且为整数，且[X][X]补=，则X的十进制数值是B。A. +155 B.-101 D. +1014.在机器数B C 中，零的表示是唯一的。A.A.原码原码B.B.补码补码C.C.移码移码D.D.反码反码5.IEEE754标准32位浮点数格式中，符号位为1位，阶码为8位，它所能表示的最大规格化正数为A。

A. +(2-2-23)×2+127 B.+(1-2-23)×2+127 C. +(2-2-23)×2+225 +127-2-23 6. 某机字长32位，其中1位为符号位，位为符号位，3131位表示尾数。若用定点小数表示，则最大正小数为小数为 BB 。。 A.+(1-2-32) B.+(1-2-31) 7. 两浮点数相加，求X+YX+Y。。

已知：已知：X=2X=2010·0., Y=2100·(·(-0.) -0.) 8. 补码一位乘法：设X=X=，，Y=Y=，求［X·Y］，求［X·Y］补 9. 设机器字长16位。定点表示时，数值位15位，符号位1位；浮点表示时，阶码6位，其中阶符1位；尾数10位，其中数符1位；阶码的基数为2。试求。试求;; (1) (1)定点原码整数表示时，最大正数、最小负数各为多少定点原码整数表示时，最大正数、最小负数各为多少

(2) (2)定点原码小数表示时，最大正数、最小负数各为多少定点原码小数表示时，最大正数、最小负数各为多少 (3) (3)浮点原码表示时，最大浮点数和最小浮点数各为多少浮点原码表示时，最大浮点数和最小浮点数各为多少 10. 写出下列各二进制数的原码、补码和反码。 ；；0；-0-0；；；；。 11. 设计用若干个全加器和若干个与门、或门实现的8421码十进制加法器单元。

12. 设有16个信息位，若果采用海明检验，至少需要设置多少个校验位应放在哪些位置 答：答：需需5个检验位，应放在从低到高的第1、2、4、8、16位上 13. X=X=，，Y=Y=用加减交替法原码一位除计算用加减交替法原码一位除计算X/Y的商和余数若用加减交替法补码一位除结果是多少

第3章 存储器层次结构

1. 存储单元是指储单元是指_________ B B __ __。。 A.A.存放一个二进制信息位的存贮元存放一个二进制信息位的存贮元存放一个二进制信息位的存贮元 B. B. B.存放一个机器字的所有存贮元的集合存放一个机器字的所有存贮元的集合 C.C.存放一个字节的所有存贮元的集合存放一个字节的所有存贮元的集合存放一个字节的所有存贮元的集合 D. D. D.存放两个字节的所有存贮元的集合存放两个字节的所有存贮元的集合 2. 微型计算机系统中，操作系统保存在硬盘上，其主存储器应该采用型计算机系统中，操作系统保存在硬盘上，其主存储器应该采用______ A A ___ ___。。 B. ROM 和ROM 3. 主存储器是计算机系统的记忆设备，它主要用来存储器是计算机系统的记忆设备，它主要用来______ C C ___ ___。。 A.A.存放数据存放数据 B.B.存放程序存放程序 C.C.存放数据和程序存放数据和程序 D.D.存放微程序存放微程序 4. 某计算机主存容量为64KB64KB，其中，其中ROM区为8KB8KB，其余为，其余为RAM区，按字节编址。现在用4K×8位的EPROM芯片和8K8K××4位的SRAM芯片来设计该存储器，芯片来设计该存储器，则需要上述规格的则需要上述规格的EPROM芯片数和SRAM芯片数分别是芯片数分别是______ B B ___ ___。。 ,15 ,14 ,14 D. 2,15 5. 双端口存储器所以能高速进行读端口存储器所以能高速进行读 / / / 写，是因为采用写，是因为采用写，是因为采用_________ D D ___ ___。。 A.A.高速芯片高速芯片 B.B.新型器件新型器件 C. C. 流水技术流水技术流水技术 D. D. 两套相互独立的读写电路两套相互独立的读写电路 6. 某DRAM芯片，其存储容量为64K64K××16位，该芯片的地址线和数据线数目为位，该芯片的地址线和数据线数目为_________ D D ___ ___。。 ， 16 ， 64 ， 8 ， 16 7. 用8K8K××8位SRAM芯片设计一个64K64K××32位的存储器，需要SRAM芯片数目是芯片数目是______ B B_片。 A .64 B. 32 C. 16 D. 24 8. EPROM是指是指______ D D______。。 A.A.随机读写存储器随机读写存储器B.B.只读存储器只读存储器C.C.可编程只读存储器可编程只读存储器D.D.紫外光可擦可编程只读存储器紫外光可擦可编程只读存储器

9. 交叉存储器实质上是一种多模块存储器，它用叉存储器实质上是一种多模块存储器，它用______ A A __ __方式执行多个独立的读写操作。方式执行多个独立的读写操作。 A. A. 流水流水流水 B. B. 资源重复资源重复资源重复 C. C. 顺序顺序顺序 D. D. 资源共享资源共享 10. 用128K128K××8位的SRAM芯片设计一个总容量为512K512K××16位的存储器，即能满足字节存取，又能满足以16位字节的存取。画出存储器芯片的连接图。 11. 有一个512K*16的存储器，由64K*1的2164RAM芯片构成芯片构成((芯片内是4个128*128结构结构))，

设读设读//写周期T=T=，问：，问： (1)(1)总共需要多少个总共需要多少个RAM芯片 (2)(2)采用分散刷新方式，如单元刷新间隔不超过采用分散刷新方式，如单元刷新间隔不超过2ms2ms，则刷新信号的周期是多少，则刷新信号的周期是多少 (3)(3)采用异步刷新方式，如单元刷新间隔不超过采用异步刷新方式，如单元刷新间隔不超过2ms2ms，则刷新信号的周期是多少，则刷新信号的周期是多少 (4)(4)如果采用集中刷新，存储器刷新一遍最少用多少时间如果采用集中刷新，存储器刷新一遍最少用多少时间

答：（1）(512/64)×(16/1)=128片 （2）2*= us us （3）2/128= = us （4）128×= us 12. 某机器中，已知有一个地址空间为0000H~1FFFH的ROM区域，先在用RAM芯片芯片(8K*4)(8K*4)(8K*4)形形

成一个16K*8的RAM区域，起始地址为2000H2000H，，假设RAM芯片有CS和WE信号控制端。CPU地址总线为A15~A0A15~A0，数据总线为，数据总线为D7~D0D7~D0，控制信号为，控制信号为WR/(读/写)，MREQ(当存储器进行读写操作时，该信号只是地址总线上的地址是有效地行读写操作时，该信号只是地址总线上的地址是有效地))。要求画出逻辑图。 13. 下图表示一个DRAM经由总线的读操作时序，存取时间t1到t2为60ns60ns，刷新时间，刷新时间t2到t3为40ns40ns。。

行地址列地址

数据输出有效地址线

RAS_____

_____CAS

___R/W

数据线t11t2240ns60nst3 (1)(1)存储周期是多少存储周期是多少 (2)(2)假定这个假定这个DRAM DRAM 用用l位输出，它所支持的最大数据传输率是多少 (3)(3)使用这些使用这些DRAM芯片构成32位宽的存储器系统，其产生的数据传输率是多少 14. 设某机主存容量为4MB4MB，，Cache容量为16KB16KB，每字块有，每字块有8个字，每字32位，设计一个四路组相联映象（即Cache每组内共有4个字块）的Cache组织，要求：

（1）画出主存地址字段中各段的位数； （2）设Cache的初态为空，的初态为空，CPUCPU依次从主存第0、1、2……99号单元读出100个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序读8次，问命中率是多少 （3）若Cache的速度是主存的6倍，试问有Cache和无Cache相比，速度提高多少倍 15. 某计算机的CACHE-CACHE-主存层次采用组相联映射方式，字块大小为主存层次采用组相联映射方式，字块大小为128B128B，，CACHE容量为64

块，按4块分组，主存容量为4096块，按字节编址，问块，按字节编址，问:: （1）主存地址共需多少位 （2）主存地址字段中主存字块标记，组地址标记和块内地址各需多少位 （3）说明层次结构的存储系统中采用CACHE和虚拟存储器的目的有何不同。 16. 设某流水线计算机有一个指令和数据合一的CacheCache，已知，已知Cache的读／写时间为10ns10ns，，

主存的读／写时间为100ns,cache的命中率为95%95%，为简化起见，假设指令流水线在任，为简化起见，假设指令流水线在任何情况下都不阻塞。问：设置cache后，与无cache比较，计算机的运算速度可提高多少倍 17. CPU执行一段程序时，执行一段程序时，cachecache完成存取的次数为5000次，主存完成存取的次数为200200。。已知cache存取周期为40ns40ns，，主存存取周期为160ns160ns。。求Cache Cache 命中率和平均访存时间。命中率和平均访存时间。