计算机组成原理第七章课后部分答案

第1章计算机组成原理考试大纲第一章计算机体系结构和计算机组成冯。

诺伊曼体系的特点Amdahl定律第二章数制和数制转换各种码制的表示和转换浮点数的表示补码加减法布思算法浮点数的加减法海明码的计算练习：5，6，7，8，101、已知X=19，Y=35，用布思算法计算X×Y和X×(-Y)。

2、使用IEEE 754标准格式表示下列浮点数：-5，-1.5，1/16，-6，384，-1/32。

3、已知X=-0.1000101×2-111，Y=0.0001010×2-100。

试计算X+Y，X-Y，X×Y和X/Y。

4、某浮点数字长12位，其中阶符1位，阶码数值3位，尾符1位，尾数数值7位，阶码和尾数均用补码表示。

它所能表示的最大正数是多少？最小规格化正数是多少？绝对值最大的负数是多少？5、求有效信息位为01101110的海明码校验码。

第三章练习：5解释下列概念：PROM，EPROM，E2PROM，Flash memory，FPGA，SRAM和DRAM。

第四章总线的分类总线操作周期的四个传输阶段总线仲裁的概念及其分类异步通信方式的种类总线的最大传输率第五章存储器的分类存储容量的扩展RAID的概念、特点以及分类Cache的地址映射Cache的写策略Cache的性能分析3C练习：4，5，71．一个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少?用下列存储芯片时，各需要多少片?1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×l位，4K×8位，8K×8位2．现有1024×l的存储芯片，若用它组成容量为16K×8的存储器。

(1)实现该存储器所需的芯片数量?(2)若将这些芯片分装在若干块板上，每块板的容量为4K×8，该存储器所需的地址线总数是多少?几位用于选片?几位用作片内地址?(3)画出各芯片的连接逻辑图。

计算机组成原理课后答案中英主编第五版计算机组成原理课后答案第一章：计算机系统概述1. 数据是计算机系统处理的基本对象，其形式包括数字、文本、图像、音频等多种类型。

2. 信息是对数据进行加工处理后得到的有用结果，例如计算、存储、传输等操作。

3. 计算机系统组成包括硬件和软件两个部分。

硬件包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备和输出设备等；软件包括系统软件和应用软件两部分。

4. 计算机系统的层次结构包括硬件层、指令系统层、操作系统层和应用层等，每一层都在上层的基础上提供更高级的功能，为上层提供服务。

第二章：数字系统1. 数制是一种用来表示数字的符号体系，常见的数制包括二进制、八进制、十进制和十六进制。

2. 在二进制系统中，每一位上的数值称为位权，位权的值是2的幂次方。

3. 二进制转换为十进制可以使用位置权重法，将二进制数每一位与对应的位权相乘，然后求和即可。

4. 十进制转换为二进制可以使用短除法，不断将十进制数除以2取余数，直到商为0为止，将余数按倒序排列即为二进制数。

第三章：汇编语言1. 汇编语言是一种与机器语言直接对应的低级语言，使用助记符来表示机器指令。

2. 汇编语言的指令包括数据传输指令、运算指令、逻辑指令、控制转移指令等，用于完成各种计算机操作。

3. 汇编程序是由一系列汇编语句组成的程序，需要经过汇编器的处理转换为机器语言程序，再由计算机执行。

4. 汇编语言相对于机器语言具有可读性强、编写方便的优点，但是移植性较差，需要根据不同的硬件平台进行适配。

第四章：总线1. 总线是计算机各部件之间传输数据和信号的通道，包括数据总线、地址总线和控制总线等。

2. 数据总线用于传输数据，地址总线用于指定操作的存储单元或者IO设备，控制总线用于传递控制信息。

3. 总线的性能指标包括宽度（数据位宽）、带宽（传输速率）和周期（传输时间）等。

第五章：存储器1. 存储器是计算机中用于存储指令和数据的设备，包括主存储器和辅助存储器两部分。

第七章1. 什么叫中断？什么叫可屏蔽中断和不可屏蔽中断？答：当CPU正常运行程序时，由于微处理器内部事件或外设请求，引起CPU中断正在运行的程序，转去执行请求中断的外设(或内部事件)的中断服务子程序，中断服务程序执行完毕，再返回被中止的程序，这一过程称为中断。

可屏蔽中断由引脚INTR引入，采用电平触发，高电平有效，INTR信号的高电平必须维持到CPU响应中断才结束。

可以通过软件设置来屏蔽外部中断，即使外部设备有中断请求，CPU可以不予响应。

当外设有中断申请时，在当前指令执行完后，CPU首先查询IF位，若IF＝0，CPU就禁止响应任何外设中断；若IF＝1，CPU就允许响应外设的中断请求。

不可屏蔽中断由引脚NMI引入，边沿触发，上升沿之后维持两个时钟周期高电平有效。

不能用软件来屏蔽的，一旦有不可屏蔽中断请求，如电源掉电等紧急情况，CPU必须予以响应。

2. 列出微处理器上的中断引脚和与中断有关的指令。

答：INTR：可屏蔽中断请求输入引脚。

NMI：不可屏蔽中断请求输入引脚INTA：可屏蔽中断响应引脚INT n ：软件中断指令，其中n为中断类型号INTO：溢出中断，运算后若产生溢出，可由此指令引起中断。

CLI：中断标志位IF清0STI：置位中断标志位为13. 8086/8088系统中可以引入哪些中断？答：（1）外部中断两种外部中断：不可屏蔽中断NMI和可屏蔽中断INTR（2）内部中断内部中断又称软件中断，有三种情况引起：①INT n ：中断指令引起的中断②CPU的某些运算错误引起的中断：包括除法错中断和溢出中断③由调试程序debug设置的中断：单步中断和断点中断。

4. CPU响应中断的条件是什么？简述中断处理过程。

答：CPU响应中断要有三个条件：外设提出中断申请；本中断位未被屏蔽；中断允许。

可屏蔽中断处理的过程一般分成如下几步：中断请求；中断响应；保护现场；转入执行中断服务子程序；恢复现场和中断返回。

CPU在响应外部中断，并转入相应中断服务子程序的过程中，要依次做以下工作：⑴从数据总线上读取中断类型号，将其存入内部暂存器。

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。

一、选择题1）已知虚拟内存地址32bit，物理内存为64MB。

内存编址最小单位为字节。

段页式虚拟内存管理，每页16KB。

一个程序代码段长度45KB。

问一共需要 C个段与个页。

A：2，2 B：1，1C：1，3 D：以上答案都不对过程：段页式内存管理，是结合了段式与页式存储管理。

页的大小是固定的，段的大小等于n个页。

n为整数。

45/16=3，所以需要1个段，段内3个页。

2）一CACHE－MEM系统中，命中率为95％，MEM访问时间为10ns，CACHE访问时间为1ns。

问平均存储访问时间为 C ns。

（判断命中时间忽略不计）A：（1＋10）/2 B：10×5％＋1×95％C：（10＋1）×5％＋1×95％D：10×95％＋1×5％过程：访问Cache到：95%×1访问cache不中，先访问内存，送数据到cache，然后再由cpu访问cache。

所以时间为5%×（1＋10）表达式也可以写成1＋10×5％3）对系统程序员不透明的是 D 。

A：cache存储器B：系列机各档不同的数据通道宽度C：指令缓冲寄存器D：虚拟存储器过程：系统程序员不能对cache、数据通道、指令缓冲进行编程，能够对虚拟内存进行编程。

2003年以后出现的处理器可以对cache编程。

4）直接映射的cache－主存构成的存储层次，已知是八入口，每块1B，内存变址最小单元为B。

初始时cache为空。

问以下存储器访问序列：1、5、8、17、1、0、5、2、6、1，失效率是 B 。

A：70％B：80％C：90％C：60％5）已知虚拟内存地址32bit，物理内存为64MB。

内存变址最小单位为字节。

页式虚拟内存管理，每页32KB。

问页表大小为 D 。

A：128KB B：32KBC：64KB D：以上答案都不对过程：每页32KB，推导出页内偏移15bit虚地址32bit，虚页号需要32－15＝17bit，一共有217页，即页表入口217个物理内存64M，实地址26bit，推导出实页号26－15＝11bit，但是这个没有用处，因为页表每个入口访问是字对齐，即一个入口需要1W，4B页表大小＝入口数目×每入口大小＝217×4B＝512KB6）已知一cache是直接映射方式，每块数据为2W，cache入口为1K，则cache容量为 C KB。

第七章一．填空题1 CPU响应中断时需要保存当前现场，这里现场指的是和的内容，它们被保存到中。

2在中断服务程序中，保护和恢复现场之前需要中断。

3 DMA只负责总线上进行数据传送，在DMA写操作中，数据从传送到。

4总线的裁决方式速度最高。

5某机有四个中断源，优先顺序按1→2→3→4降序排列，若想将中断处理次序改为3→1→4→2，则1、2、3、4中断源对应地屏蔽字分别是、、和。

6 I/O接口电源通常具有、、和功能。

7 I/O的编址方式可分为和两大类，前者需有独立的I/O指令，后者可通过指令和设备交换信息。

8主机与设备交换信息的控制方式中，方式主机与设备是串行工作的，方式和方式主机与设备是并行工作的，且方式主程序与信息传送是并行进行的。

9 I/O与主机交换信息的方式中，和都需通过程序实现数据传送，其中体现CPU与设备是串行工作的。

10 CPU响应中断时要保护现场，包括对和的保护，前者通过实现，后者可通过实现。

11一次中断处理过程大致可分为、、、和等五个阶段。

12 在DMA方式中，CPU和DMA控制器通常采用三种方法来分时使用主存，它们是、、和。

13 中断接口电路通过总线将向量地址送至CPU.14 I/O与主机交换信息共有、、、和五种控制方式。

15 单重中断的中断服务程序的执行顺序为、、、和中断返回。

16 多重中断的终端服务程序的执行顺序为、、、和中断返回。

二．选择题1.将外围设备与主存统一编址，一般是指。

A. 每台设备占一个地址码B．每个外围接口占一个地址码C．接口中的有关寄存器各占一个地址码D．每台外设由一个主存单元管理2.主机与设备传送数据时，采用，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．通道方式3.当有中断源发出请求时，CPU可执行相应的中断服务程序。

提出中断请求的可以是。

A. 通用寄存器B．专用寄存器C．外部事件D．cache4.在中断周期，CPU主要完成以下工作：。

7.3 设AX=1122,BX=3344H,CX=5566H,SS=095BH,SP=0040H,下述程序执行后AX ，BX ，CX ，DX 4个通用寄存器内容是多少？画出堆栈存储器的物理地址及存储内容和SP 指向的示意图。

PUSH AX PUSH BX PUSH CX POP BX POP AX POP DX参考答案：(BX)=5566H, (AX)=3344H, (DX)=1122H ，(CX)=5566H 堆栈段物理地址=SS*16(左移4位)+SP7.4 设 SP=0040H,如果用进栈指令存入5个数据，则SP=0036H ，若用出栈指令取出两个数据，则SP=003AH 。

7.5将表中程序段各指令执行后AX 的值用十六进制数填入表中7.6 用十六进制数填下表，已知DS=1000H,ES=2000H,SS=0FC0H,通用寄存器的值为0。

参考答案：逻辑地址=段基址：段内偏移地址BP 以SS 为默认段基址，其余寄存器以DS 为默认段基址 ES ：为段前缀，以ES 为段基址7.7 试给出执行完下列指令后OF、SF、ZF、CF4个可测试标志位的状态（用十六进制给出FLAG的值，其余各位为0）(1)MOV AX,2345H (2) MOV BX,5439HADD AX,3219H ADD BX,456AH(3)MOV CX,3579H (4) MOV DX,9D82HSUB CX,4EC1H SUB DX,4B5FH参考答案：（这里除了上面4个标志还考虑了奇偶标志PF和辅助进位标志AF）7.8AX 中有一负数，欲求其绝对值，若该数为补码，则使用指令NEG AX；若为原码则用指令AND AX，7FFFH。

7.9 分别写出实现如下功能的程序段：（1）将AX中间8位（做高8位），BX低4位和DX高4位（做低4位）拼成一个新字。

（注意：左移右移操作）AND AX，0FF0HMOV CL,04HSHL AX，CLAND BL,0FHAND DH,0F0HSHR DH,CLSHL BL,CLOR AL,DHOR AL,BL(2)将CX中间8位取反，其余位不变XOR CX，0FF0H(3)将数据段以BX为偏移地址的连续3单元中的无符号数求和。

第7章 指 令 系 统例7.1 假设指令字长为16位，操作数的地址码为6位，指令有零地址、一地址、二地址三种格式。

（1）设操作码固定，若零地址指令有P 种，一地址指令有Q 种，则二地址指令最多有几种？（2）采用扩展操作码技术，若二地址指令有X 种，零地址指令有Y 种，则一地址指令最多有几种？解:（1）根据操作数地址码为6位，则二地址指令中操作码的位数为16 – 6 – 6 = 4。

这4位操作码可有24=16种操作。

由于操作码固定，则除去了零地址指令P 种，一地址指令Q 种，剩下二地址指令最多有16 – P – Q 种。

（2）采用扩展操作码技术，操作码位数可变，则二地址、一地址和零地址的操作码长度分别为4位、10位和16位。

可见二地址指令操作码每减少一种，就可多构成26种一地址指令操作码；一地址指令操作码每减少一种，就可多构成26种零地址指令操作码。

因二地址指令有X 种，则一地址指令最多有()6422×−X 种。

设一地址指令有M 种，则零地址指令最多有()[]664222×−×−M X 种。

根据题中给出零地址指令有Y 种，即()[]664222×−×−=M X Y则一地址指令 ()664222−×−×−=Y X M例7.2 设相对寻址的转移指令占3个字节，第一字节为操作码，第二、三字节为相对位移量（补码表示），而且数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式。

每当CPU 从存储器取出一个字节时，即自动完成 (PC) + 1 → PC 。

（1）若PC 当前值为240（十进制），要求转移到290（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么？（2）若PC 当前值为240（十进制），要求转移到200（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么？解：（1）PC 当前值为240，该指令取出后PC 值为243，要求转移到290，即相对位移量为290 –243 = 47，转换成补码为2FH 。