计算机组成原理复习要点
课程总复习
第一章计算机系统概论
1 计算机的分类
电子计算机从总体上来说分为两大类:电子模拟计算机和电子数字计算
机。
电子模拟计算机的特点是数值由连续量来表示,运算过程也是连续的。
电子数字计算机的主要特点是按位运算,并且不连续地跳动计算。
数字计算机与模拟计算机的主要区别见表1.1:
表1.1 数字计算机与模拟计算计的主要区别
比较内容数字计算机模拟计算机数据表示方式数字0和1 电压计算方式数字计算电压组合和测量值
控制方式程序控制盘上连线精度高低数据存储量大小
逻辑判断能力强无
2 计算机系统结构与性能之间的关系
分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机六类，其结构复杂性、性能、价格、依次递减。
3 计算机的硬件组成一般结构
由：运算器+存储器+控制器+适配器与输入/输出设备等构成。
应掌握各部分的主要功能。
[指令与程序的基本概念]：
1)指令的形式
指令的内容由两部分组成,即操作的性质和操作的地址。前者称为
操作码,
2)（冯.诺依曼结构计算机原理）：周而复始地进行取指/
执行的操作，完成既定的任务。
非冯.诺依曼结构计算机则是指：脱离“存储程序”控制的模式，完成计算机功能。
3)指令流和数据流概念
指令和数据统统放在内存中,从形式上看,它们都是二进制数码。一般来讲，在取指周期中从内存读出的信息是指令流,它流向控制器；而执行周期中从内存读出的信息流是数据流,它由内存流向运算器。
适配器与输入设备、计算机的系统结构发展发展趋势（自阅）
4 计算机的软件
[软件的组成和分类]
计算机软件一般分为两大类：一类叫系统程序,一类叫应用程序。
系统程序用来简化程序设计,简化使用方法,提高计算机的使用效率,发挥和扩大计算机的功能及用途。
应用程序是用户利用计算机来解决某些问题所编制的程序,如工程设计程序、数据处理程序、自动控制程序、企业管理程序、情报检索程序、科学计算程序等等。
[软件的发展演变]目的程序--汇编程序--源程序--操作系统--数据库管理系统
5 计算机系统的层次结构
计算机系统多级结构包括：微程序设计级--一般机器级--操作系统级--汇编语言级--高级语言级
第二章运算方法与运算器
1 数据与文字的表示方法
[数据格式 ]
计算机中常用的数据表示格式有两种，一是定点格式，二是浮点格式。一般来说，定点格式容许的数值范围有限，但要求的处理硬件比较简单。而浮点格式容许的数值范围很大，但要求的处理硬件比较复杂。
应当掌握：
1）定点数的表示方法，包括：纯小数、纯整数
目前计算机中多采用定点纯整数表示，因此将定点数表示的运算简称为整数运算。
2）浮点表示法：
一个机器浮点数由阶码和尾数及其符号位组成（尾数：用定点小数表示，给出有效数字的位数决定了浮点数的表示精度；阶码：用整数形式表示，指明小数点在数据中的位置，决定了浮点数的表示范围。）。
[数的机器码表示]
计算机中把数据的符号位和数字位一起编码，来表示相应的数据。各种表示法有：原码、补码、反码、移码等。为了区别一般书写表示的数和机器中这些编码表示的数，通常将前者称为真值，后者称为机器数或机器码。
要求重点掌握：原码、补码、反码、移码表示方法的求取和相互转换。
上面的数据四种机器表示法中，移码表示法主要用于表示浮点数的阶码。[字符、字符串及汉字的表示方法]（自阅）
注意：汉字的输入编码、汉字内码、字模码是计算机中用于输入、内部处理、输出三种不同用途的编码,不要混为一谈。
[校验码]
为了防止计算机在处理信息过程中出现错误,可将信号采用专门的逻辑线路进行编码，以检测错误,甚至校正错误。
掌握最简单且应用广泛的检错码：采用一位校验位的奇校验或偶校验。
注意到：奇偶校验可提供单个错误检测,但无法检测多个错误,更无法识别错误信息的位置。
2 定点加法减法运算
[补码加减法]
[溢出概念与检测方法]
两个正数相加,结果大于机器所能表示的最大正数,称为上溢。而两个负数相加,结果小于机器所能表示的最小负数,称为下溢。
为了判断“溢出”是否发生,可采用两种检测的方法：
第一种方法是采用双符号位法,这称为“变形补码”或“模4补码”。
结论为：
1）当以模4补码运算,运算结果的二符号位相异时,表示溢出；相同时,表示未溢出。此逻辑表达式可用异或门实现。
2）模4补码相加的结果,不论溢出与否,最高符号位始终指示正确的符号。
第二种方法是采用单符号位法。当最高有效位产生进位而符号位无进位时,产生上溢；当最高有效位无进位而符号位有进位时,产生下溢。此逻辑表达式也可用异或门实现。
[基本的二进制加法/减法器]：
由n个一位全加器组成。
[十进制加法器]
十进制加法器可由BCD码(二－十进制码)来设计,它可以在二进制加法器的基础上加上适当的“校正”逻辑来实现,该校正逻辑可将二进制的“和”改变成所要求的十进制格式。
3 定点乘、除法运算
1）不带符号的阵列乘（除）法器
2）带符号的阵列乘（除）法器
包括：原码并行乘（除）法器和补码并行乘（除）法器。
掌握：补码与真值的关系、求补器原理和一般化全加器概念。
4定点运算器的组成
[逻辑运算] 主要掌握是指逻辑非、逻辑加、逻辑乘、逻辑异四种基本运算。
[多功能算术/逻辑运算单元(ALU)]
多功能算术/逻辑运算单元(ALU)不仅具有多种算术运算和逻辑运算的功能,而且具有先行进位逻辑, 从而能实现高速运算。
[定点运算器的基本结构]
运算器包括ALU\阵列乘除器\寄存器\多路开关\三态缓冲器\数据总线等逻辑部件。
计算机的运算器大体有如下三种结构形式
●单总线结构的运算器
这种结构的主要缺点是操作速度较慢。但是由于它只控制一条总线,故控制电路比较简单。
●双总线结构的运算器
在这种结构中,两个操作数同时加到ALU进行运算,只需一次操作控制,而且马上就可以得到运算结果。
●三总线结构的运算器
在三总线结构中,ALU的两个输入端分别由两条总线供给,而ALU的输出则与第三条总线相连。这样,算术逻辑操作就可以在一步的控制之内完成。很显然,三总线结构的运算器的特点是操作时间快。
5浮点运算方法和浮点运算器
[浮点加法、减法运算]
设有两个浮点数ｘ和ｙ,它们分别为
ｘ＝2Eｘ·Mｘ
ｙ＝2Eｙ·Mｙ
其中Eｘ和Eｙ分别为数ｘ和ｙ的阶码,Mｘ和Mｙ为数ｘ和ｙ的尾数。
完成浮点加减运算的操作过程大体分为四步：1） 0 操作数的检查；2）比较阶码大小并完成对阶；3）尾数进行加或减运算；4）结果规格化并进行舍入或溢出处理。
掌握运算规则与方法（如：对阶规则、运算结果的规格化方法、舍入及溢出处理等）。
[浮点乘法、除法运算]
浮点数的乘除运算大体分为四步：
1）0 操作数检查；2）阶码加/减操作；3）尾数乘/除操作；4）结果规格化及舍入处理。
[浮点运算流水线]
理解流水线原理与特点，线性流水线定义以及k级线性流水线的加速比的计算。
第三章存储系统
1 存储器概述
[掌握存储器分类]
[存储器的分级结构]
目前通常采用多级存储器体系结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。
2 随机读写存储器
[SRAM存储器]
基本存储元
基本存储元主要掌握六管SRAM存储元的电路图及读写操作过程。
SRAM存储器的组成
包括：存储体；地址译码器；驱动器；I/O电路；片选；输出驱动电路等。
[存储器与CPU连接]
主要掌握：
★位扩展法：只加大字长，而存储器的字数与存储器芯片字数一致,对片子没有选片要求。
★字扩展法:仅在字向扩充，而位数不变.需由片选信号来区分各片地址。
★含字、位同时扩展的典型存储系统的设计。
存储器的读、写周期
注意：读周期与读出时间是两个不同的概念。
读出时间：是从给出有效地址到外部数据总线上稳定地出现所读出的数据信息所经历的时间。
读周期时间：则是存储片进行两次连续读操作时所必须间隔的时间，它总是大于或等于读出时间。
[DRAM存储器]
四管动态存储元：四管的动态存储电路是将六管静态存储元电路中的负载管
T3，T4去掉而成的。
注意理解它和六管静态存储元电路的区别。
[DRAM的刷新]
动态MOS存储器采用“读出”方式进行刷新。从上一次对整个存储器刷新结束到下一次对整个存储器全部刷新一遍为止，这一段时间间隔叫刷新周期。而刷新信号周期则是指给芯片发送的刷新动作信号的周期。
常用的刷新方式：集中式刷新、分散式刷新、异步式刷新。掌握各方式的主要特点与计算。
[存储器控制电路]
DRAM控制器用于DRAM的刷新控制，其包括刷新计数器、刷新/访存裁决、刷新控制逻辑等控制电路。
[高性能的主存储器]
了解EDRAM芯片、EDRAM内存条等主要特点。
3 只读存储器和闪速存储器
要求：了解闪速存储器的逻辑结构和闪速存储器的工作模式与原理，以及闪速存储器与CPU的连接方法。
主要特点：闪速存储器是在EPROM功能基础上增加了电路的电擦除和重新编程能力。
4 高速存储器
[双端口存储器] 掌握逻辑结构和有/无冲突时的读写控制。
[多模块交叉存储器] 掌握存储器的模块化组织及其各模块的物理安排方式；多模块交叉存储器的基本结构。
[相联存储器] 理解：相联存储器的基本原理、相联存储器的组成和功能。
5 cache存储器
掌握：1）cache的功能和基本工作原理、cache的命中率的概念与计算方法。
2）主存与cache的地址映射。
地址映射即是应用某种方法把主存地址定位到cache中。
地址映射方式：全相联方式、直接方式和组相联方式的思想与分析方法。
3）了解替换策略的概念。
4）cache的写操作策略的特点。
6虚拟存储器
掌握：
1）虚拟存储器的基本概念及其与主存/cache结构的区别
2）主存-外存层次的基本信息传送单位，即：段、页或段页的划分与使用方法。
3）页式、段式和段页式虚拟存储器各自特点与管理方法。
4）了解主要替换算法的实现与特点。
7存储保护
了解：1）存储区域保护方法，包括：页表保护、段表保护、键式保护和环保护等方法。
2）访问方式保护的思想。
第四章指令系统
1 指令系统的基本概念
指令：就是要计算机执行某种操作的命令。
计算机的指令有：微指令、机器指令和宏指令之分。
微指令：微程序级的命令，它属于硬件；
宏指令：由若干条机器指令组成的软件指令，它属于软件；
机器指令（指令）：介于微指令与宏指令之间，每条指令可完成一个独立的算术运算或逻辑运算。
指令系统：一台计算机中所有机器指令的集合。
包括：复杂指令系统计算机(CISC)、精简指令系统计算机（RISC）。
[指令系统的性能要求]
一个完善的指令系统应满足如下四方面的要求：
完备性、有效性、规整性、兼容性。
[低级语言与硬件结构的关系]
2 指令格式
包括：操作码、地址码、指令字长度、指令助记符。
[操作码]
指令字（简称指令）即表示一条指令的机器字。
指令格式则是指令字用二进制代码表示的结构形式，由操作码字段和地址码字段组成。
操作码字段表征指令的操作特性与功能；地址码字段通常指定参与操作的操作数或操作数的地址。
从操作数的物理位置来说，又可归结为SS型、RR型和RS型等三种类型。[指令字长度]
指令字长度：一个指令字中包含二进制代码的位数。
机器字长：计算机能直接处理的二进制数据的位数，它决定了计算机的运算精度。
3 指令和数据的寻址方式
包括：指令的寻址方式、操作数寻址方式
[指令的寻址方式]
当采用地址指定方式时，形成操作数或指令地址的方式，称为寻址方式。
寻址方式分为两类，既指令寻址方式和数据寻址方式，前者比较简单，后者比较复杂。
[指令的寻址方式]有两种：一种是顺序寻址方式，另一种是跳跃寻址方式。[操作数寻址方式]：形成操作数的有效地址的方法，称为操作数的寻址方式。其主要包括：
1）隐含寻址特点是：在指令中不明显的给出而是隐含着操作数的地址。
2）立即寻址特点是：指令的地址字段指出的不是操作数的地址，而直接是操作数本身。
3）直接寻址特点是：在指令格式的地址字段中直接指出操作数在内存的地址D。
4）间接寻址特点是：指令地址字段中的形式地址D不是操作数的真正地
址，而是操作数地址的指示器，D单元的内容才是操作数的
有效地址。
5）寄存器寻址方式和寄存器间接寻址方式
寄存器间接寻址方式与寄存器寻址方式的区别在于：指令格式中的寄存器内容不是操作数，而是操作数的地址，该地址指明的操作数在内存中。
6）相对寻址方式
相对寻址是把程序计数器PC的内容加上指令格式中的形式地址D而形成操作数的有效地址。程序计数器的内容就是当前指令的地址。
7）基址寻址方式
将CPU中基址寄存器的内容加上指令格式中的形式地址而形成操作数的有效地址。它的优点是可以扩大寻址能力。
8. 变址寻址方式
变址寻址方式与基址寻址方式计算有效地址的方法很相似，它把CPU中某个变址寄存器的内容与偏移量D相加来形成操作数有效地址。但使用变址寻址方式的目的不在于扩大寻址空间，而在于实现程序块的规律变化。
9. 块寻址方式
块寻址方式经常用在输入输出指令中，以实现外存储器或外围设备同内存之间的数据块传送。
10. 段寻址方式这种寻址方式的实质还是基址寻址，方法上采用段寄存器数据自动左移若干位，然后与偏移量相加，进而形成所需的内存地址。
掌握各种寻址方式的有效地址E形成方法及寻址空间的确定。
4 堆栈寻址方式
包括：串联堆栈、存储器堆栈
[串联堆栈]
一些计算机的CPU中有一组专门的寄存器，有16个或更多，它们称为串联堆栈，其中每一个寄存器能保存一个字的数据。数据的入栈或出栈遵循“后进先出”的原则。
[存储器堆栈]
由程序员设指出一部分主存储器来作为堆栈，称为存储器堆栈。
这种堆栈有三个优点：
⑴堆栈能够具有程序员要求的任意长度；
⑵只要程序员喜欢，愿意建立多少堆栈，就能建立多少堆栈；
⑶可以用对存储器寻址的任何一条指令来对堆栈中的数据进行寻址。
注意到：存储器堆栈中，进栈时先存入数据，后修改堆栈指示器；出栈时，先修改堆栈指示器，然后取出数据。
即：栈顶浮动，栈底固定。
5 典型指令
包括：指令的分类、基本指令系统、精简指令系统（RISC）
[指令的分类]主要包括：数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、字符串处理指令以及特权指令和其他指令。
[基本指令系统]
这些指令的功能具有普遍意义，几乎所有计算机的指令集中都能找到这些指令。
[精简指令系统RISC]
RISC指令系统的最大特点是：
⑴选区使用频率最高的一些简单指令，指令条数少；
⑵指令长度固定，指令格式种类少；
⑶只有取数／存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。
第五章中央处理器
1 CPU的组成和功能
[CPU器的功能]
CPU需具有四方面的基本功能：指令控制、操作控制、时间控制、数据加工。[CPU的基本组成]
CPU的基本部分由运算器、cache和控制器三大部分组成。掌握各部分的主要功能。
[CPU中的主要寄存器] CPU中至少要有六类寄存器，即：
1.数据缓冲寄存器（DR）；
2.指令寄存器（IR）；
3.程序计数器（PC）；
4.地址寄存器（AR）；
5.累加寄存器（AC）；
6.状态条件寄存器（PSW）
掌握各寄存器的主要功能。
[操作控制器与时序产生器]（了解）
数据通路是许多寄存器之间传送信息的通路。
操作控制器可分为时序逻辑型、存储逻辑型、时序逻辑与存储逻辑结合型三种。
2 指令周期
[指令周期的基本概念] （具体参看课程CAI演示）
掌握：指令周期、CPU周期、时钟周期等概念及其相互关系。
[用方框图语言表示指令周期]
掌握方法的特点：用方框图语言表示的指令周期
方框代表一个CPU周期，方框中的内容表示数据通路的操作或某种控制操作。菱形通常用来表示某种判别或测试，不过时间上它依附于紧接它的前面一个方框的CPU周期，而不单独占用一个CPU周期。
3 时序产生器和控制方式
掌握时序信号的作用和体制，
计算机的协调动作需要时间标志，而时间标志则是用时序信号来体现的。
硬布线控制器中，时序信号往往采用主状态周期-节拍电位-节拍脉冲三级体制。在微程序控制器中，时序信号比较简单，一般采用节拍电位-节拍脉冲二级体制。[时序信号产生器]（了解）
微程序控制器中使用的时序信号产生器由时钟源、环形脉冲发生器、节拍脉冲和读写时序译码逻辑、启停控制逻辑等部分组成，掌握各部分的工作原理。[控制方式]
控制方式即控制不同操作序列时序信号的方法。常用的有同步控制、异步控制、联合控制三种方式，其实质反映了时序信号的定时方式。
4 微程序控制器
掌握： 1）微操作的概念与区别。
2）微指令和微程序的概念。
[微程序控制器原理框图]
微程序控制器原理及其框图。
它主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三大部分组成，理解各部分的主要功能。
[CPU周期与微指令周期的关系]
在串行方式的微程序控制器中:
微指令周期 = 读出微指令的时间 + 执行该条微指令的时间
1.一条机器指令所完成的操作划分成若干条微指令（即：一段微程序）来完成，由微指令进行解释和执行。
2.从指令与微指令，程序与微程序，地址与微地址的一一对应关系来看，前者与内存储器有关，后者与控制存储器有关。
3.每一个CPU周期就对应一条微指令。
5 微程序设计技术
[微命令编码]
微命令编码对微指令中的操作控制字段采用的表示方法。通常有以下三种方法：
1.直接表示法、
2.编码表示法、
3.混合表示法。
[微地址的形成方法]
通常，产生后继微地址有两种方法：1.计数器方式、 2.多路转移方式。掌握这两种方法的设计特点，尤其是多路转移方式的设计方法。
[微指令格式]
微指令的格式大体分成两类：水平型微指令和垂直型微指令。
掌握这两种格式微指令的设计方法，以及水平型微指令与垂直型微指令的特点比较。
7 传统的CPU
了解：M6800 CPU、Intel 8088 CPU 、IBM 370 系列 CPU和Intel 80486 CPU
等传统CPU的基本结构特点。
8 流水CPU
[并行处理技术] 并行性的两种含义：
同时性指两个以上事件在同一时刻发生；
并发性指两个以上事件在同一时间间隔内发生。
计算机的并行处理技术概括起来主要有以下三种形式：
1.时间并行；
2.空间并行；
3.时间并行+空间并行。
[流水CPU的结构]
理解：1）流水计算机的系统组成机理，即：CPU按流水线方式组织，通常由三部分组成：指令部件、指令队列、执行部件。
2）存储器一般都采用多体交叉存储器。
3）执行段的速度匹配问题：通常采用并行的运算部件以及部件流水线的工作方式来解决。
理解流水CPU的时空图的分析方法。（参阅课程CAI演示）
[流水线分类]
主要分为：指令流水线、算术流水线和处理机流水线。
[流水线中的主要问题]
相关冲突问题：包括：资源相关、数据相关和控制相关。理解产生的原因，及其解决的方法。
9 RISC CPU
了解：1）RISC的三个要素和基于三要素的RISC机器的特征；
2）了解RISC与CISC之间的主要区别。
第六章：总线系统
1总线的概念和结构形态
[总线的基本概念]
一个单处理器系统中的总线，大致分为三类：
(1)内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。
(2)系统总线：CPU同计算机系统的其他高速功能部件，如存储器、通道等互相连接的总线。
(3)I/O总线：中、低速I/O设备之间互相连接的总线。
[总线的连接方式]：单总线结构、双总线结构和三总线结构等。
[了解总线结构对计算机系统性能的影响]
最大存储容量、指令系统、吞吐量、
[总线的内部结构] 一般包括：地址线、数据线和控制线。
现代总线一般分成如下四部分：
1 数据传送总线：由地址线、数据线、控制线组成。
2 仲裁总线：包括总线请求线和总线授权线。
3 中断和同步总线：用于处理带优先级的中断操作，包括中断请求线和中断认可线。
4 公用线：包括时钟信号线、电源线、地线、系统复位线以及加电或断电的时序信号线等。
目前，大多数计算机采用了分层次的多总线结构。在这种结构中，速度差异较大的设备模块使用不同速度的总线，而速度相近的设备模块使用同一类总线。（如pentium计算机主板的总线结构）
2 总线接口
[信息的传送方式]
计算机系统中，传输信息采用三种方式：串行传送、并行传送和分时传送。但是出于速度和效率上的
考虑，系统总线上传送的信息必须采用方式。
注意串行传送、并行传送与分时传送的各自特点。
[接口的基本概念]
典型的接口通常具有如下功能：
1.控制
接口靠程序的指令信息来控制外围设备的动作，如启动、关闭设备等。2.缓冲
接口在外围设备和计算机系统其他部件之间用作为一个缓冲器，以补偿各种设备在速度上的差异。
3.状态
接口监视外围设备的工作状态并保存状态信息。状态信息包括数据“准备就绪”、“忙”、“错误”等等，供CPU询问外围设备时进行分析之用。
4.转换
接口可以完成任何要求的数据转换，例如并－－串转换或串－－并转换，因此数据能在外围设备和CPU之间正确地进行传送。
5.整理
接口可以完成一些特别的功能，例如在需要时可以修改字计数器或当前内存地址寄存器。
6.程序中断
每当外围设备向CPU请求某种动作时，接口即发生一个中断请求信号到CPU。
3 总线的仲裁、定时和数据传送模式
[总线的仲裁]
为了解决多个主设备同时竞争总线控制权，必须具有总线仲裁部件。
仲裁方式分为集中式仲裁和分布式仲裁两类。
集中式仲裁包括：链式查询方式、计数器定时查询方式和独立请求方式。
分布式仲裁：分布式仲裁不需要中央仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。每次总是获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上。显然，分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础。
[总线的定时]
定时：指事件出现在总线上的时序关系。
包括两种方式：1）同步定时2）异步定时
[总线数据传送模式]
当代的总线标准大都能支持以下四类模式的数据传送：
读、写操作、块传送操作、写后读、读修改写操作、广播、广集操作
第七章外围设备
1 外围设备概述
包括：外围设备的一般功能和外围设备的分类
外围设备类别：可分为输入设备、输出设备、外存设备、数据通信设备和过程控制设备几大类。
2 显示设备
包括：显示设备的分类与一般概念；字符/图形显示器；图象显示设备；IBM PC 系列机的显示系统
[显示设备的分类与有关概念]
分辨率和灰度级、刷新和刷新存储器、
[了解字符/图形显示器原理]
3 输入设备和打印设备
[输入设备]
常用的计算机输入设备分为图形输入、图像输入、声音输入等几类： [打印设备]
打印输出是计算机最基本的输出形式。与显示器输出相比，打印输出可产生永久性记录，因此打印设备又称为硬拷贝设备。
4 硬磁盘存储设备
[了解磁记录原理与记录方式]
计算机的外存储器又称磁表面存储设备。所谓磁表面存储，是用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体来存储信息。磁盘存储器、磁带存储器均属于磁表面存储器。
[记录方式] 形成不同写入电流波形的方式，称为记录方式。包括：不归零制(NRZ0)、见“1”就翻不归零制(NRZ1)、调频制(FM)、改进调频制(MFM)等。
[硬磁盘机的基本组成和分类]
硬磁盘机是指记录介质为硬质圆形盘片的磁表面存储器。它主要由磁记录介质、磁盘控制器、磁盘驱动器三大部分组成。
[硬磁盘驱动器和控制器]
磁盘控制器是主机与磁盘驱动器之间的接口。作为主机与驱动器之间的控制器，它需要有两个方面的接口：一个是与主机的接口，
控制外存与主机总线之间交换数据；另一个是与设备的接口，根据
主机命令控制设备的操作。前者称为系统级接口，后者称为设备级
接口。
[磁盘上信息的分布] 一般格式：记录面、磁道（柱面）、扇区。
[磁盘存储器的技术指标]
磁盘存储器的主要指标包括存储密度、存储容量、存取时间及数据传输率。
5 软磁盘存储设备（了解）
6 磁带存储设备（了解）
7 光盘存储设备（了解）
第八章输入输出系统
1 外围设备的定时方式与信息交换方式
[外围设备的定时方式]
掌握：1）输入/输出设备同CPU交换数据的过程：
* 速度极慢或简单的外围设备通常采用任意定时方式；
* 慢速或中速的外围设备---- 通常采用异步定时方式。
* 高速的外围设备------------ 通常采用同步定时方式。
2）信息交换方式
?程序查询方式
?程序中断方式
?直接内存访问(DMA)方式
?通道方式
?外围处理机方式
2 程序中断方式
[中断的基本概念]
掌握中断的基本概念和工作特点。包括：保存现场、中断屏蔽、中断周期、中断嵌套、单级中断系统和多级中断系统工作原理等概念。
中断处理过程的详细流程图请参见本课程CAI演示。
[单级中断]
掌握：1）单级中断的概念
2）单级中断源的识别方法-----串行排队链法。（其逻辑电路见本课程CAI演示）
3）中断向量的概念及其产生方法
[多级中断]
掌握：1）多级中断的概念 以程序嵌套方式进行工作的多级中断系统，请见本课程CAI演示(a)；
多级中断可分为一维多级中断和二维多级中断，请见CAI演示(b)。
注意到：一维多级中断是指每一级中断里只有一个中断源，而二维多级中断是指每一级中断里又有多个中断源。
对多级中断，重点注意如下几点：
(1)一个系统若有n级中断，在CPU中就有n个中断请求触发器，总称为中断请求寄存器；与之对应的有n个中断屏蔽触发器，总称为中断屏蔽寄存器。与单级中断不同，在多级中断中，中断屏蔽寄存器的内容是一个很重要的程序现场，因此在响应中断时，需要把中断屏蔽寄存器的内容保存起来，并设置新的中断屏蔽状态。一般在某一级中断被响应后，要置“1 ”(关闭)本级和优先权低于本级
的中断屏蔽触发器，置“0”(开放)更高级的中断屏蔽触发器，以此来实现正常
的中断嵌套。
(2)多级中断中的每一级可以只有一个中断源，也可以有多个中断源。在多级中断之间可以实现中断嵌套，但是同一级内有不同中断源的中断是不能嵌套的，必
须是处理完一个中断后再响应和处理同一级内其他中断源。
(3) 设置多级中断的系统一般都希望有较快的中断响应时间，因此首先响应哪一级中断和哪一个中断源，都是由硬件逻辑实现，而不是用程序实现。另外，在二维中断结构中，除了有中断优先级排队电路确定优先响应中断级外，还要确定优先响应的中断源，一般通过链式查询的硬件逻辑来实现。显然，这里采用了独立请求方式与链式查询方式相结合的方法决定首先响应哪个中断源。
(4)和单级中断情况类似，在多级中断中也使用中断堆栈保存现场信息。使用堆栈保存现场的好处是：a.控制逻辑简单，保存和恢复现场的过程按先进后出顺序进行。b.每一级中断不必单独设置现场保护区，各级中断现场可按其顺序放在同一个栈里。
2）多级中断源的识别方法------主要采用独立请求方式
（独立请求方式的中断优先级排队与中断向量产生的逻辑结构请见课程CAI 演示）
[中断控制器] 了解8259中断控制器的基本结构与工作原理。
[奔腾中断机制] 了解中断类型、中断服务子程序进入过程（参见课程CAI演示
(a)、（b））、以及中断处理过程。
3 DMA方式
[DMA的基本概念] 掌握DMA (直接内存访问)的基本概念和工作特点。
多种DMA至少能执行以下一些基本操作：
(1)从外围设备发出DMA请求；
(2)CPU响应请求，把CPU工作改成DMA操作方式，DMA控制器从
CPU接管总线的控制；(3)由DMA控制器对内存寻址，即决定数据
传送的内存单元地址及数据传送个数的计数，并执行数据传送的操
作；
(4)向CPU报告DMA操作的结束。
注意在DMA方式中，一批数据传送前的准备工作，以及传送结束后的处理工作，均由管理程序承担，而DMA控制器仅负责数据传送的工作。
[DMA传送方式]理解DMA控制器与CPU分时使用内存通常采用以下三种方法：停止CPU访问内存法、周期挪用法、DMA与CPU交替访内法。
[基本的DMA控制器]理解DMA控制器的基本组成、DMA数据传送过程。
[选择型和多路型DMA控制器]了解选择型DMA控制器的工作原理和多路型DMA 控制器原理。
（对链式多路型DMA控制器和独立请求方式多路型DMA控制器有兴趣请见课程CAI演示）
4 通道方式（了解）
[通道的功能]
理解：1）通道的功能（典型的具有通道的计算机系统结构图请见课程CAI演示）2） CPU对通道的管理方法
3）通道对设备控制器的管理方法
[通道的类型]
了解1）选择通道的含义
2）数组多路通道基本思想
5 通用I/O标准接口
（了解）
计算机组成原理期末试题
第一章计算机系统概论 计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。早起将运算器和控制器合在一起称为CPU（中央处理器）。目前的CPU包含了存储器，因此称为中央处理器。存储程序并按地址顺序执行，这是冯·诺依曼型计算机的工作原理，也是CPU自动工作的关键。 计算机系统是一个有硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由微程序级、一般程序级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成，每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。 习题：4冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括那些主要组成部分？ 主要设计思想是：存储程序通用电子计算机方案，主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备 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？ 存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号，称为单元地址。如果某字代表要处理的数据，称为数据字。如果某字为一条指令，称为指令字 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？ 每一个基本操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序 第二章运算方法和运算器 按 对阶操作。
直接使用西文标准键盘输入汉字，进行处理，并显示打印汉字，是一项重大成就。为此要解决汉字的输入编码、汉字内码、子模码等三种不同用途的编码。 1第三章 内部存储器 CPU 能直接访问内存（cache 、主 存） 双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构。 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，并且发展为多级cache 体系，指令cache 与数据cache 分设体 系。要求cache 的命中率接近于1 适度地兼顾了二者的优点又尽量避免其缺点，从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想，因而得到了普遍采用。 习题： 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，需要多少片； （3）需要多少位地址做芯片选择？ (1)字节M 4832*220= (2)片84*28 *51232*1024==K K (3)1位地址作芯片选择 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16M ×64位，共需几个内存条？ （2）每个内存条共有多少DRAM 芯片？ （3）主存共需多少DRAM 芯片？CPU 如何选
计算机组成原理练习题-答案
一、填空题 1．对存储器的要求是速度快，_容量大_____，_价位低_____。为了解决这方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构。 2．指令系统是表征一台计算机__性能__的重要因素，它的____格式__和___功能___不仅直接影响到机器的硬件结构而且也影响到系统软件。 3．CPU中至少有如下六类寄存器__指令____寄存器，__程序_计数器，_地址__寄存器，通用寄存器，状态条件寄存器，缓冲寄存器。 4．完成一条指令一般分为取指周期和执行周期，前者完成取指令和分析指令操作，后者完成执行指令操作。 5．常见的数据传送类指令的功能可实现寄存器和寄存器之间，或寄存器和存储器之间的数据传送。 6．微指令格式可分为垂直型和水平型两类，其中垂直型微指令用较长的微程序结构换取较短的微指令结构。 7．对于一条隐含寻址的算术运算指令，其指令字中不明确给出操作数的地址，其中一个操作数通常隐含在累加器中 8．设浮点数阶码为8位（含1位阶符），尾数为24位（含1位数符），则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是：最大正数为 2^127(1-2^－23) ，最小正数为 2^－129 ，最大负数为 2^－128(-2^－1-2^－23) ，最小负数为 -2^127 。 9．某小数定点机，字长8位（含1位符号位），当机器数分别采用原码、补码和反码时，其对应的真值范围分别是 -127/128 ～+127/128 -1 ～+127/128 -127/128 ～+127/128 （均用十进制表示）。 10．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，它们是停止CPU访问主存、周期挪用和DMA和CPU交替访问主存。 11．设 n = 8 （不包括符号位），则原码一位乘需做 8 次移位和最多 8 次加法，补码Booth算法需做 8 次移位和最多 9 次加法。 12．设浮点数阶码为8位（含1位阶符），尾数为24位（含1位数符），则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是：最大正数为，最小正数为，最大负数为，最小负数为。 13．一个总线传输周期包括申请分配阶段、寻址阶段、传输阶段和结束阶段四个阶段。 14．CPU采用同步控制方式时，控制器使用机器周期和节拍组成的多极时序系统。
《计算机组成原理A》形考作业二答案
计算机组成原理A形成性考核作业二(参考答案) 一、选择题： 1．计算机硬件能直接识别和运行的只能是_______程序。 A．机器语言B．汇编语言C．高级语言D．VHDL 答：A 2．指令中用到的数据可以来自_______（可多选）。 A．通用寄存器B．微程序存储器C．输入输出接口D．指令寄存器 E. 内存单元 F. 磁盘 答：A、C、E 3．汇编语言要经过_______的翻译才能在计算机中执行。 A．编译程序B．数据库管理程序C．汇编程序D．文字处理程序 答：C 4．在设计指令操作码时要做到_______（可多选）。 A．能区别一套指令系统中的所有指令 B．能表明操作数的地址 C．长度随意确定 D．长度适当规范统一 答：A、B、D 5．控制器的功能是_______。 A．向计算机各部件提供控制信号B．执行语言翻译 C．支持汇编程序D．完成数据运算 答：A 6．从资源利用率和性能价格比考虑，指令流水线方案_______，多指令周期方案_______，单指令周期方案_______。 A．最好B．次之C．最不可取D．都差不多 答：A、B、C 二、判断题：判断下列说法是否正确，并说明理由。 1．变址寻址需要在指令中提供一个寄存器编号和一个数值。√ 2．计算机的指令越多，功能越强越好。× 3．程序计数器PC主要用于解决指令的执行次序。√ 4．微程序控制器的运行速度一般要比硬连线控制器更快。× 三、简答题： 1．一条指令通常由哪两个部分组成？指令的操作码一般有哪几种组织方式？各自应用在什么场合？各自的优缺点是什么？ 答：一条指令通常由操作码和操作数两个部分组成。 指令的操作码一般有定长的操作码、变长的操作码两种组织方式。 定长操作码的组织方式应用在当前多数的计算机中；变长的操作码组织方式一般用在小型及以上的计算机当中。 定长操作码的组织方式对于简化计算机硬件设计，提高指令译码和识别速度有利。 变长的操作码组织方式可以在比较短的指令字中，既能表示出比较多的指令条数，又能尽量满足给出相应的操作数地址的要求。 2．如何在指令中表示操作数的地址？通常使用哪些基本寻址方式？ 答：是通过寻址方式来表示操作数的地址。 通常使用的基本寻址方式有：立即数寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址、间接寻址、堆栈寻址等。
计算机组成原理考试题库
计算机原理考试题库 一、选择题 1、电子计算机的算术/逻辑单元、控制单元及主存储器合称为C。 A、CPU B、ALU C、主机 D、UP 2、用以指定待执行指令所在地址的是C。 A、指令寄存器 B、数据计数器 C、程序计数器 D、累加器 3、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、主机和实用程序 D、配套的硬件设备和软件系统 4、计算机存储数据的基本单位为A。 A、比特Bit B、字节Byte C、字组Word D、以上都不对 5、计算机中有关ALU的描述，D是正确的。 A、只做算术运算，不做逻辑运算 B、只做加法 C、能存放运算结果 D、以上答案都不对 6、计算机系统中的存储系统是指D。 A、RAM存储器 B、ROM存储器 C、主存 D、主存和辅存 7、下列语句中是C正确的。 A、1KB＝1024 1024B B、1KB＝1024MB C、1MB＝1024 1024B D、1MB＝1024B 8、用以指定待执行指令所在地址的是C。 A、指令寄存器 B、数据计数器 C、程序计数器 D、累加器 9、计算机系统中的存储系统是指D。 A、RAM存储器 B、ROM存储器 C、主存 D、主存和辅存 10、电子计算机的算术/逻辑单元、控制单元及主存储器合称为C。 A、CPU B、ALU C、主机 D、UP 11、计算机中有关ALU的描述，D是正确的。 A、只做算术运算，不做逻辑运算 B、只做加法 C、能存放运算结果 D、以上答案都不对 12、下列D属于应用软件。 A、操作系统 B、编译程序 C、连接程序 D、文本处理 13、下列语句中是C正确的。 A、1KB＝1024 1024B B、1KB＝1024MB C、1MB＝1024 1024B D、1MB＝1024B 14、计算机系统中的存储系统是指D。 A、RAM存储器 B、ROM存储器 C、主存 D、主存和辅存 15、下列D属于应用软件。 A、操作系统 B、编译程序 C、连接程序 D、文本处理 16、存放欲执行指令的寄存器是D。 A、MAE B、PC C、MDR D、IR 17、用以指定待执行指令所在地址的是C。
(完整版)计算机组成原理期末考试试题及答案
计算机组成原理试题 一、选择题（共20分，每题1分） 1．零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，它的操作数来自____C__。 A．立即数和栈顶； B．暂存器； C．栈顶和次栈顶； D．累加器。 2．___C___可区分存储单元中存放的是指令还是数据。 A．存储器； B．运算器； C．控制器； D．用户。 3．所谓三总线结构的计算机是指_B_____。 A．地址线、数据线和控制线三组传输线。 B．I/O总线、主存总统和DMA总线三组传输线； C．I/O总线、主存总线和系统总线三组传输线； D．设备总线、主存总线和控制总线三组传输线．。 4．某计算机字长是32位，它的存储容量是256KB，按字编址，它的寻址范围是_____B_。 A．128K； B．64K； C．64KB； D．128KB。 5．主机与设备传送数据时，采用___A___，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。 6．在整数定点机中，下述第___B___种说法是正确的。 A．原码和反码不能表示-1，补码可以表示-1； B．三种机器数均可表示-1； C．三种机器数均可表示-1，且三种机器数的表示范围相同； D．三种机器数均不可表示-1。 7．变址寻址方式中，操作数的有效地址是___C___。 A．基址寄存器内容加上形式地址（位移量）； B．程序计数器内容加上形式地址； C．变址寄存器内容加上形式地址； D．以上都不对。 8．向量中断是___C___。 A．外设提出中断； B．由硬件形成中断服务程序入口地址； C．由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址
计算机组成原理选择题及答案
1. 冯·诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（） A. 指令操作码的译码结果 B. 指令和数据的寻址方式 C. 指令周期的不同阶段 D. 指令和数据所在的存储单元 答案为：C 2. 假定变量i，f，d数据类型分别为int, float, double(int用补码表示，float和double用IEEE754单精度和双精度浮点数据格式表示)，已知i=785，f=1.5678e3 ，d=1.5e100，若在32位机器中执行下列关系表达式，则结果为真的是() (I) i==(int)(float)i (II)f==(float)(int)f (III)f==(float)(double)f (IV)(d+f)-d==f A. 仅I和II B. 仅I和III C. 仅II和III D. 仅III和IV 答案B 3.一个C语言程序在一台32位机器上运行。程序中定义了三个变量x，y和z，其中x和z 是int型，y为short型。当x=127，y=-9时，执行赋值语句z=x+y 后，x、y和z的值分别是： A x=0000007FH , y=FFF9H , z=00000076H B x=0000007FH , y=FFF9H , z=FFFF0076H C x=0000007FH , y=FFF7H , z=FFFF0076H D x=0000007FH , y=FFF7H , z=00000076H 答案D 4. 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、15 B . 2、15 C . 1、30 D . 2、30 答案D 5. 假定用若干个2K×4位芯片组成一个8K×8位的存储器，则地址0B1FH所在芯片的最小地址是（） A. 0000H B. 0600H C. 0700H D. 0800H 答案D
计算机组成原理模拟试题
计算机组成原理 1．(45.75)10=(___________)16 2．若[X]补=1.0110，则[1/2X]补=___________。 3．若X补=1.1001，按舍入恒置1法舍去末位得__________。 4．运算器的核心部件是__________。 5．动态MOS存储器的刷新周期安排方式有____________、 _____________、_____________。 6．若地址码8位，按字节编址则访存空间可达___________，若地址码10位，则访存空间可达_____________，若地址码20位，则访存空间可达_____________。 7．CPU中用于控制的寄存器有_______________________、 __________________ 和_____________________三种；8．控制器的组成方式可分为______________________和微程序控制器两类。 9．按数据传送方式，外围接口可分为_________________和 __________________。 10．指令中的操作数一般可分为_______操作数和_______操作数。11．申请掌握使用总线的设备，被称为__________。 12．某CRT显示器，分辨率800列╳600行，如果工作在256色模式下，则至少需要_________字节的显示存储器。 选择题: 1、浮点加减中的对阶是（） A.将较小的一个阶码调整到与较大的一个阶码相同 B.将较大的一个阶码调整到与较小的一个阶码相同 C.将被加数的阶码调整到与加数的阶码相同 D.将加数的阶码调整到与被加数的阶码相同 2、下列哪一个属于检错纠码（） A. BCD码 B. ASCII码 C. 奇偶校验码 D. 8421码 3、指令格式可表示为（）和地址码的形态 A.指令码 B. 操作码 C.微指令 D. 寄存器码 4、在不同速度的设备之间传送数据( )
计算机组成原理期末考试
计算机组成原理试题 一、选择题 （ c ）1、在下列四句话中，最能准确反映计算机主要功能的是下面哪项。 A．计算机可以存储大量信息 B．计算机能代替人的脑力劳动 C．计算机是一种信息处理机 D．计算机可实现高速运算 （ c ）2、计算机硬件能直接执行的只能是下面哪项。 A．符号语言 B．汇编语言 C．机器语言 D．机器语言和汇编语言 （ c ）3、运算器的核心部件是下面哪项。 A．数据总线 B．数据选择器 C．算术逻辑运算部件 D．累加寄存器 （ c ）4、对于存储器主要作用，下面哪项说法正确。 A．存放程序 B．存放数据 C．存放程序和数据 D．存放微程序 （ c ）5、至今为止，计算机中所含所有信息仍以二进制方式表示，其原因是下面哪项。 A．节约元件 B．运算速度快 C．物理器件性能决定 D．信息处理方便（ a ）6、CPU中有若干寄存器，其中存放存储器中数据的寄存器是下面哪项。 A．地址寄存器 B．程序计数器 C．数据寄存器 D．指令寄存器（d？）7、CPU中有若干寄存器，其中存放机器指令的寄存器是下面哪项。 A．地址寄存器 B．程序计数器 C．指令寄存器 D．数据寄存器 （ c ）8、CPU中有若干寄存器，存放CPU将要执行的下一条指令地址的寄存器是下面哪项。 A．地址寄存器 B．数据寄存器 C．程序计数器 D．指令寄存器 （c）9、CPU中程序状态寄存器中的各个状态标志位是依据下面哪项来置位的。 A．CPU已执行的指令 B．CPU将要执行的指令 C．算术逻辑部件上次的运算结果 D．累加器中的数据 （ b ）10、为协调计算机各部件的工作，需要下面哪项来提供统一的时钟。 A．总线缓冲器 B．时钟发生器 C．总线控制器 D．操作命令发生器 （ c ）11、下列各种数制的数中最小的数是下面哪项。 A．(101001)2 B．(52)8 C．（101001）BCD D．(233)H （ d ）12、下列各种数制的数中最大的数是下面哪项。 A．(1001011)2 B．75 C．(112)8 D．(4F)H （ b ）13、将十进制数15/2表示成二进制浮点规格化数（阶符1位，阶码2位，数符1位，尾数4位）是下面哪项。 A．01101110 B．01101111 C．01111111 D．11111111
计算机组成原理选择题200道
【选择题200道】 1. 计算机系统中的存贮器系统是指__D____。 A RAM存贮器 B ROM存贮器 C 主存贮器 D cache、主存贮器和外存贮器 2. 某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数。若用定点小数表示，则最大正小 数为___ B __ 。 -32 -31 -32 -31 A+（ 1 - 2 ） B + （1 - 2 ） C 2 D 2 3. 算术/ 逻辑运算单元74181ALU可完成_C ________ 。 A 16种算术运算功能 B 16种逻辑运算功能 C 16种算术运算功能和16种逻辑运算功能 D 4位乘法运算和除法运算功能 4. 存储单元是指_B ______ 。 A 存放一个二进制信息位的存贮元 B 存放一个机器字的所有存贮元集合 C 存放一个字节的所有存贮元集合 D 存放两个字节的所有存贮元集合； 5. 相联存贮器是按—C―行寻址的存贮器。 A 地址方式 B 堆栈方式 C 内容指定方 式 D 地址方式与堆栈方式 6. 变址寻址方式中，操作数的有效地址等于_C _____ 。 A 基值寄存器内容加上形式地址（位移量） B 堆栈指示器内容加上形式地址（位移量） C 变址寄存器内容加上形式地址（位移量） D 程序记数器内容加上形式地址（位移量） 7. 以下叙述中正确描述的句子是：__AD ___ 。 A 同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫相容性微操作 B 同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作叫相容性微操作 C 同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫相斥性微操作 D 同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作叫相斥性微操作 & 计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时_C_____ 。
电大-计算机组成原理课程形考作业答案
— 计算机组成原理A 形考作业一（参考答案） 一、选择题： 1．机器数_____中，零的表示形式是唯一的。 A．原码 B．补码 C．移码 D．反码 答案：B 2．某计算机字长16位，采用补码定点小数表示，符号位为1位，数值位为15位，则可表示的最大正小数为_____，最小负小数为_____。 A．B． [ C． D． 答案：C 3．加法器采用并行进位的目的是_____。 A．提高加法器的速度B．快速传递进位信号 C．优化加法器结构 D．增强加法器功能 答案：B 4．组成一个运算器需要多个部件，但下面所列_____不是组成运算器的部件。 A．状态寄存器 B．数据总线 ) C．ALU D．地址寄存器 答案：D 二、判断题：判断下列说法是否正确，并说明理由。 1．ASCII编码是一种汉字字符编码；×是西文7位编码 2．一般采用补码运算的二进制减法器，来实现定点二进制数加减法的运算；× 3．在浮点数表示法中，阶码的位数越多，能表达的数值精度越高；× 4．只有定点数运算才可能溢出，浮点数运算不会产生溢出。× 三、简答题： ^ 1．简述奇偶校验码和海明校验码的实现原理。 答：奇偶校验码原理：通常是为一个字节补充一个二进制位，称为校验位，通过设置校验位的值为0或1的方式，使字节自身的8位和该校验位含有1值的位数一定为奇数或偶数。在接收方，检查接收到的码字是否还满足取值为1的总的位数的奇偶关系，来决定数据是否出错。 海明校验码原理：是在k个数据位之外加上r个校验位，从而形成一个k+r位的新的码字，使新的码字的码距比较均匀地拉大。把数据的每一个二进制位分配在几个不同的偶校验位的组合中，当某一位出现错误，就会引起相关的几个校验位的值发生变化，这不但可以发现错误，还可以指出哪一位出错，为进一步纠错提供了依据。 2．简述教材中给出的MIPS计算机的运算器部件的功能和组成。 答：MIPS计算机的运算器部件的功能和组成：运算器的首要功能是完成对数据的算术和逻辑运算, 由其内部的一个被称之为算术与逻辑运算部件(英文缩写为ALU)承担；运算器的第二项功能，是暂存将参加运算的数据和中间结果, 由其内部的一组寄存器承担；为了用硬件线路完成乘除指令运算, 运算器内一般还有一个能自行左右移位的专用寄存器, 通称乘商寄存器。这些部件通过几组多路选通器电路实现相互连接和数据传送；运算器要与计算机其它几个功能部件连接在一起协同运行, 还必须有接受外部数据输入和送出运算结果的逻辑电路。 3．浮点运算器由哪几部分组成
计算机组成原理试题及答案
A ．(7CD )16 B. ( 7D0)16 C. (7E0)16 D. 3. 下列数中最大的数是 _______ 。 A ．(10011001) 2 B. (227) 8 C. (98)16 4. ____ 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 5. 在小型或微型计算机里，普遍采用的字符编码是 A. BCD 码 B. 16 进制 C. 格雷码 6. 下列有关运算器的描述中， ______ 是正确的 A. 只做算术运算，不做逻辑运算 B. C. 能暂时存放运算结果 D. 7. EPROM 是指 ____ 。 A. 读写存储器 B. C. 可编程的只读存储器 D. 8. Intel80486 是 32位微处理器， Pentium 是A.16 B.32 C.48 D.64 9 .设］X ］补=1.XXX 3X 4,当满足 _________ ■寸，X > -1/2 成立。 A. X 1必须为1，X 2X 3X 4至少有一个为1 B. X 1必须为1 , X 2X 3X 4任意 C. X 1必须为0, X 2X 3X 4至少有一个为1 D. X 1必须为0, X 2X 3X 4任意 10. CPU 主要包括 _____ 。 A.控制器 B. 控制器、运算器、cache C.运算器和主存 D.控制器、ALU 和主存 11. 信息只用一条传输线 ,且采用脉冲传输的方式称为 _________ 。 A. 串行传输 B. 并行传输 C. 并串行传输 D. 分时传输 12. 以下四种类型指令中,执行时间最长的是 _________ 。 A. RR 型 B. RS 型 C. SS 型 D. 程序控制指令 13. 下列 _____ 属于应用软件。 A. 操作系统 B. 编译系统 C. 连接程序 D. 文本处理 14. 在主存和CPU 之间增加cache 存储器的目的是 _____ 。 A. 增加内存容量 B. 提高内存可靠性 C.解决CPU 和主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 15. 某单片机的系统程序,不允许用户在执行时改变,则可以选用 ____________ 作为存储芯 片。 A. SRAM B. 闪速存储器 C. cache D. 辅助存储器 16. 设变址寄存器为X ,形式地址为D, (X )表示寄存器X 的内容，这种寻址方式的有 效地址为 ______ 。 A. EA=(X)+D B. EA=(X)+(D) C.EA=((X)+D) D. EA=((X)+(D)) 17. 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 ___________ 。 A. 隐含寻址 B. 立即寻址 C. 寄存器寻址 D. 直接寻址 18. 下述 I/O 控制方式中,主要由程序实现的是 ________ 。 7F0）16 D. （ 152）10 o D. ASC H 码 只做加法 既做算术运算，又做逻辑运算 只读存储器 光擦除可编程的只读存储器 位微处理器。
《计算机组成原理》期末考试试题及答案
武汉大学计算机学院 2007-2008学年第一学期2006级《计算机组成原理》 期末考试试题A卷答案 __ 学号_______ 班级 ____ _____ 姓名__ _________ 成绩_____ ___ 1．（16分）一浮点数，阶码部分为q位，尾数部分为p位，各包含一位符号位，均用补码表示；该浮点数所能表示的最大正数、最小正数、最大负数和最小负数分别是多少？ 解： 2．在一个具有四体低位多体交叉的存储器中，如果处理器的访存地址为以下十进制。求该存储器比单体存储器的平均访问速率提高多少？（忽略初启时的延迟） （1）1、2、3、…… 32 （10分） （2）2、4、6、…… 32 （10分） 解：设存储器的访问周期为T。 （1）四体低位多体交叉的存储器访问的情况如下： 1、2、3 所需时间= T ； 4、5、6、7 所需时间= T ； 8、9、10、11 所需时间= T ； 12、13、14、15 所需时间= T ； 16、17、18、19 所需时间= T ； 20、21、22、23 所需时间= T ； 24、25、26、27 所需时间= T ； 28、29、30、31 所需时间= T ； 32 所需时间= T ； 四体低位多体交叉的存储器访问所需时间=9T; 单体存储器访问所需时间=32T； 所以平均访问速率提高：32/9倍
（2）四体低位多体交叉的存储器访问的情况如下： 2 所需时间= T ； 4、6 所需时间= T ； 8、10 所需时间= T ； 12、14 所需时间= T ； 16、18 所需时间= T ； 20、22 所需时间= T ； 24、26 所需时间= T ； 28、30 所需时间= T ； 32 所需时间= T ； 四体低位多体交叉的存储器访问所需时间= 9T; 单体存储器访问所需时间=16T； 所以平均访问速率提高：16/9倍 3．（20分）假定指令格式如下： 其中： D／I为直接／间接寻址标志，D／I＝0表示直接寻址，D／I＝1表示间接寻址。 Bit10＝1：变址寄存器I寻址； 设有关寄存器的内容为(I)=063215Q 试计算下列指令的有效地址。（Q表示八进制） (1) 152301Q (2) 140011Q 解： (1) 152301Q＝1 101 010 011 000 001 因为Bitl0(I)＝1，故为变址寄存器寻址，EA＝(I)+A＝063215+301＝063516Q。 (3) 140011Q＝1 100 000 000 001 001 因为D／I＝0，故为直接寻址，EA＝A＝011Q。 4. 已知某运算器的基本结构如图所示，它具有＋(加)、－(减)、和Ｍ(传送)三种操作。 (1) 写出图中1～12表示的运算器操作的微命令；（6分） (2) 设计适合此运算器的微指令格式；（6分） (3) 指令DDA的功能是计算R1、R2和R3三个寄存器的和，若进位C＝0，则R1＋R2→R2；若进位C＝1，则R1＋R2＋R3→R2，画出指令DDA的微程序流程图，并列出微操作序列（取指令流程不写，取指令微指令安排在0号单元中）；（6分） （4）设下址地址为5位，将微程序流程图安排在1～3号单元里；（6分）
计算机组成原理形考复习题.docx
1?下列数中最小的数是（B ）最大的是（C） A.（1010011）2 B.（42）8 C. （10101000）BCD D.（25）16 2.下列数中最大的数是（D） A.（101001）2 B.（52）8 C. （OOlllOOl）BCD D..（2C）16 3?两个补码数相加，只有在最高位/符号位相同时会有可能产生溢出，在最高位/符号位不同时（一定不会产生溢出）。 4..两个补码数相减，只有在符号位不同时会有可能 产生溢出，在符号位相同时（一定不会产生溢出）5.定点数补码加法具有两个特点：一是符号位（与 数值位一起参与运算）;二是相加后最髙位上的进位（要舍去）。 6.定点运算器是用来进行定点运算。 7.为了便于检查加减运算是否发生溢出，定点运算器采用双符号位的数值表示，在寄存器和主存中是采用（单符号位）的数值表示。 &长度相同但格式不同的2种浮点数，假设前者阶码长、尾数短，后者阶码短、尾数长，其他规定均相同，则它们可农示的数的范围和精度为（前者可表示的数的范围大但精度低，后者可表示的数的范围小但精度髙）。 9.在定点二进制运算器中，减法运算一般通过（补码运算的二进制加法器）来实现。 在定点二进制运算器中，加法运算一般通过（补码运算的二进制加法器）來实现。 10?某机字长32位，采用定点整数表示，符号位为1 位,尾数为31位，则原码表示法可表示的最大正整数为一域小负整数为（A ） A.+ （231-1）, -（231-1） B. （231-1）, - （232-1） 0+（230-1）. -（230-1） D.+（231-l）, -（1-2-31）11.某机字长32位,采用定点小数表示，符号位为1 位,尾数为31位，则原码表示法可表示的最大正小数为一域小负小数（C） A+（232-l）,—（1—2—31）B.+（231-lh—（1—2—32） C.+（l-2—31）,一（1—2—31） D_+（231— 1L—（1-2-31） 12在定点运算器中，无论采用双符号位还是采用单符号位都必须要有溢出判断电路，它--般用（C ）来实现A.与非门B.或非门C.异或门D.与或非门13?在定点运算器中，必须要冇溢出判断电路，它一般用（C）來实现 A.与非门 B.或非门C异或门D与或非门 加法器采用并行进位的目的是（提高加法器的速度14.计算机硬件能直接识别和运行的只能是（机器语斉）程序。 15.汇编语言要经过（汇编程序）的翻译才能在计算机中执行。 16运算器的主要功能是进行（逻辑运算和算术运算 17.堆栈寻址的原则是（后进先出）。 18.组成组合逻辑控制器的主要部件有（PC、IR ）。 19.运算器［tlALU完成运算后，除了运算结果外， 下血所列（D）不是运算器给出的结果特征信息。 A是否溢出B有无进位C结果足否为零D时钟信号 20.微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是 （每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解 释执行）。 21.程序计数器PC的位数取决于（存储器的容量）, 指令寄存器IR的位数取决于（指令字长）。 22.RAM芯片串联的目的是（增加存储单元数量）, 并联的目的是（增加存储器字长）° 23?在独立编址方式下，存储单元和I/O设备是靠 （不同的地址和指令代码）来区分的. 19?输入输出指令的功能是（进行CPU和I/O设备之 间的数据传送）。 24.在独立编址方式下，存储单元和I/O设备是靠（不 同的指令或不同的控制信号）来区分的。 25?在统一编址方式下，存储单元和I/O设备是靠指 令中的（不同的地址）来区分的。 22. CPU通过指令访问主存所用的程序地址叫做（逻 辑地址）。 26相对寻址方式中求有效地址使用（D ）加上偏移量 A.妹址寄存器内容B栈指示器内容 C.变址寄存器内容 D.程序计数器内容 27.变址寻址方式中，操作数的冇效地址等于（C）。 A.基址寄存器内容如上形式地址 B.堆钱指豆武器内容加上形式地址 C.变址寄存器内容加上形式地址 D.程序计数器内容加上形式地址 2&基址寻址方式中，操作数的冇效地址等于（A ）。 A.基址寄存器内容加上形式地址 B-堆栈指示器内容加上形式地址 C.变址寄存器内容加上形式地址 D.程序计数器内容加上形式地址 29?指令系统中采用不同寻址方式的目的是（D） A.降低指令译码的难度 B.提高指令读取的速度 C.实现程序控制 D.缩短指令字长，扩大寻址空间，捉高编程灵活性 30.关于操作数的來源和去处，表述不正确的是（D） A.第一个来源利去处是CPU内部的通用寄存器 B.第二个来源和去处是外设中的帘存器 C.第三个來源和去处毘内存中的存储单元 D.第四个来源和去处是外存储器 31.寄存黠间接寻址方式中,操作数在（C）中 A.通用寄存器 B.堆栈 C.主存单元 D.外存储器 32.在CPU与主存之间加入Cache,能够提爲CPU 访问存储器的速率，一般情况下Cache的容鱼______ 命中率____ ,因此Cache容量_____ ° （C ） A.越大，越高，与主存越接近越好 B.越小，越高，与主存越差异大越好 C.越大，越高，只要几十或几百K就可达90%以.上 D.越小，越髙，只要几K就可达90%以上 33.在CPU与主存Z间加入Cache,能够（解决CPU 和 主存之间的速度匹配问题） 34.CPU中的通用寄存器（可以存放数据和地址） 35.在采用DMA方式高速传输数据时，数据传送（B A.在总线控制器发出的控制信号控制下完成的 B在DMA控制器本身发出的控制信号控制下完成的 C.由CPU执行的程序完成的 D.由CPU响应硬中断处理完成的 36.每一条指令执行时通常有①读取指令、②执行指 令、③分柝指令等几个步骤，他们的执行顺序应该是 （B）。 A.①读取指令、②执行指令、③分析指令 B.①读取指令、③分析指令、②执行指令 C.③分析指令、②执行指令、①读取指令 D.②执行指令、①读取指令、③分析指令 37.若主存每个存储单元为8位，贝IJ（C）O A.其地址线也为8位 B.其地址线为16位 C. 其地址线 与8无关D.其地址线与8有关 38.虚拟存储器管理系统的基础是程序的局部性原 理，因此虚存的目的是为了给每个用户提供比主存容 帚（B ）编程空间。 A.小得多的逻辑 B.大得多的逻辑 C.小得多的物理 D.大 得多的物理 31. CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速 度，为解决这一矛盾，可采用（C ）。 A并行技术B.通信技术C缓冲技术D虚存技术 39.中断允许触发器用来（D ）。 A.衷示外设是否提出了中断请求 B.CPU是否响应了中断谙求 C.CPU是否正在进行中 断处理D.开放或关闭可屏蔽硬中断 40?在控制器中，部件（指令寄存器IR ）用于接收并 保存从内存读出的指令内容，在执行本条指令的过程 中提供本条指令的主要信息。 41.在控制器中，部件（程序计数器PC）用于存放下 一条指令的地址。 42.微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是 （每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来 解释执行）。 43每一*指令执行时通常有①分析指令②读取扌旨令 ③执行指令等几个步票，执行顺序应该是（D ）° A.①分析指令、②读取指令、③执行指令
计算机组成原理试题库(含答案)
计算机组成原理试题 一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。） 1.为了缩短指令中某个地址段的位数，有效的方法是采取（C）。 A、立即寻址 B、变址寻址 C、间接寻址 D、寄存器寻址 2.某计算机字长是16位它的存储容量是64KB,按字编址,它们寻址范围是（C）。 A．64K B．32KB C．32K D．16KB 3.某一RAM芯片其容量为512*8位,除电源和接地端外该芯片引线的最少数目是（C）。 A.21 B.17 C.19 D.20 4.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是(C)。 A.实现存储程序和程序控制 B.可以直接访问外存 C.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性 D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度
5.寄存器间接寻址方式中，操作数处在(B)。 A.通用寄存器 B.贮存单元 C.程序计数器 D.堆栈 6.RISC是(A)的简称。 A.精简指令系统计算机 B.大规模集成电路 C.复杂指令计算机 D.超大规模集成电路 7．CPU响应中断的时间是_C_____。 A．中断源提出请求；B．取指周期结束；C．执行周期结束；D．间址周期结束。8．常用的虚拟存储器寻址系统由____A__两级存储器组成。 A．主存－辅存；B．Cache－主存；C．Cache－辅存；D．主存—硬盘。 9．DMA访问主存时，让CPU处于等待状态，等DMA的一批数据访问结束后，CPU再恢复工作，这种情况称作__A____。 A．停止CPU访问主存；B．周期挪用；C．DMA与CPU交替访问；D．DMA。10．浮点数的表示范围和精度取决于__C____。 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；
计算机组成原理期末考试试卷及答案(1)
计算机组成原理期末考试试卷（1） 一．选择题（下列每题有且仅有一个正确答案，每小题2分，共20分）1．假设下列字符码中最后一位为校验码，如果数据没有错误，则采用偶校验的字符码的是____。 A. 11001011 B. 11010110 C. 11000001 D. 11001001 2．在定点二进制运算器中，减法运算一般通过______ 来实现。 A. 补码运算的二进制加法器 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. 原码运算的二进制减法器 3．下列关于虚拟存储器的说法，正确的是____。 A. 提高了主存储器的存取速度 B. 扩大了主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度 C. 提高了外存储器的存取速度 D. 程序执行时，利用硬件完成地址映射 4．下列说法正确的是____。 A. 存储周期就是存储器读出或写入的时间 B. 双端口存储器采用了两套相互独立的读写电路，实现并行存取 C. 双端口存储器在左右端口地址码不同时会发生读/写冲突 D. 在cache中，任意主存块均可映射到cache中任意一行，该方法称为直接映射方式 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，另一个操作数一般采用____寻址方式。 A. 堆栈 B. 立即 C. 隐含 D. 间接 6．指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是______ 。 A．实现存储程序和程序控制 B．提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度 C．可以直接访问外存 D．缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性7．下列说法中，不符合RISC指令系统特点的是____。 A. 指令长度固定，指令种类少 B. 寻址方式种类尽量少，指令功能尽可能强 C. 增加寄存器的数目，以尽量减少访存的次数 D. 选取使用频率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令
计算机组成原理练习题及参考答案
1.10111000当做无符号数的值为多少，当做整数的值为多少，当做定点小数的值为多少？(十进制数) 无符号：2^7+2^5+2^4+2^3=128+32+16+8=184 整数：10111000 定点小数:10111000 11000111(取反） 11000111(取反） + 1 + 1 11001000 11001000 -(2^3+2^6)=-72 -（1/2+1/16）=-9/16 2.已知接受到的信息为001100001111，其中有效数据位为8位，运用海明码检测，问信息传输是否有错？8位的数据值是多少？ 编号 检测位 数据位 12 1100 0 M8 C1=M1⊕M2⊕M4⊕M5⊕M7=0 11 1011 0 M7 C2=M1⊕M3⊕M4⊕M6⊕M7=0 10 1010 1 M6 C4=M2⊕M3⊕M4⊕M8=0 9 1001 1 M5 C8=M5⊕M6⊕M7⊕M8=0 8 1000 0 C8 7 0111 0 M4 发：0111 6 0110 0 M3 收：0000 5 0101 0 M2 发 ⊕收=0111 4 0100 1 C4 即M4出错则数据实为00111001 3 0011 1 M1 2 0010 1 C2 1 0001 1 C1 3.已知原始报文为1111，生成多项式为G （x ）=x 4+x 2 +x+1,求编码后的报文 （1）：将生成多项式为G （x ）=x 4+x 2 +x+1，转换成对应的二进制为10111 （2）生成多项式为5（R+1)位，将原始报文左移4（R)位为11110000 （3）进行模2除 _______00011__________ ______ 10111________________00010100_____________10111_______________010010________ 10111_____1101 11110000 10111 （4）编码CRC 码为11110011 4.采用IEEE754标准的32位短浮点数格式，即0-22位为尾数，23-30位为阶码位，第1位为数符，其中阶码偏置为127，试求出32位浮点代码CC9E23AF 的真值（结果可用任何进
电大计算机组成原理形考任务1参考答案
计算机组成原理形考任务1参考答案 一、单项选择题（每小题6分，共36分） 题目1 下列数中最小的数是。B. （42）8 选择一项： A. （1010011）2 B. （42）8 C. （10011000）BCD D. （5A）16 题目2 某计算机字长16位，采用补码定点小数表示，符号位为1位，数值位为15位，则可表示的 最大正小数为_____，最小负小数为_____。 选择一项： A. B. C. D. 题目3 两个补码数相加，在符号位相同时有可能产生溢出，符号位不同时。D. 一定不会产生溢出 选择一项： A. 会产生溢出 B. 也有可能产生溢出 C. 不一定会产生溢出 D. 一定不会产生溢出 题目4 已知[X]原=010100，[X]反= 。A. 010100 选择一项： A. 010100 B. 001011
C. 101011 D. 101100 题目5 已知[X]原=110100，[X]补= 。D. 101100 选择一项： A. 110100 B. 001011 C. 101011 D. 101100 题目6 已知[X]原=110100，[X]移= 。B. 001100 选择一项： A. 101100 B. 001100 C. 101011 D. 011011 二、多项选择题（每小题9分，共36分） 题目7 机器数中，零的表示形式不唯一的是_____。A. 原码C. 移码D. 反码选择一项或多项： A. 原码 B. 补码 C. 移码 D. 反码 题目8 ASCII编码_____。B. 是7位的编码C. 共有128个字符 选择一项或多项： A. 是8位的编码 B. 是7位的编码