计算机组成原理课后习题解答
《计算机组成原理》习题解答
第1章
1.解释概念或术语：实际机器、虚拟机器，机器指令、机器指令格式，主机、CPU、主存、I/O、PC、IR、ALU、CU、AC、MAR、MDR，机器字长、存储字长、指令字长、CPI、
T C、主频、响应时间、吞吐量、MIPS、MFLOPS。
答：略
2.如何理解计算机系统的层次结构？说明高级语言、汇编语言及机器语言的差别与联系。
答：(1)计算机系统是由软件和硬件结合而成的整体。为了提高计算机系统的好用性，程序设计语言的描述问题能力越来越强，各种程序设计语言大体上是一种层次结构，即高等级编程语言指令包含低等级编程语言指令的全部功能。
对于使用不同层次编程语言的程序员来说，他们所看到的同一计算机系统的属性是不同的，这些属性反映了同一计算机系统的不同层次的特征，即同一计算机系统可划分成多个层次结构，不同层次的结构反映的计算机系统的特征不同而已。
(2)机器语言是能够被计算机硬件直接识别和执行的程序设计语言，机器语言是一种面向硬件的、数字式程序设计语言；汇编语言和高级语言均用符号表示机器语言指令，指令很容易阅读和编写、但不能被硬件直接识别和执行，它们均是一种面向软件的、符号式程序设计语言；相对于汇编语言而言，高级语言描述问题的能力更强；高级语言和汇编语言程序必须翻译成机器语言程序后，才能在计算机硬件上执行。
3.计算机系统结构、计算机组成的定义各是什么？两者之间有何关系？
答：计算机系统结构是指机器语言程序员或编译程序编写者所看到的计算机系统的属性，包括概念性结构和功能特性两个方面。主要研究计算机系统软硬件交界面的定义及其上下的功能分配。
计算机组成是指计算机硬件设计人员所看到的计算机系统的属性。主要研究如何合理地逻辑实现硬件的功能。
计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现。
4.冯·诺依曼模型的存储程序原理包含哪些内容、对计算机硬件和软件有哪些要求？冯·诺依曼模型计算机的特点有哪些？
答：存储程序原理是指程序和数据预先存放在存储器中，机器工作时自动按程序的逻辑顺序从存储器中逐条取出指令并执行。
存储程序原理要求存储器是由定长单元组成的、按地址访问的、一维线性空间结构的存储部件；要求软件指令支持用地址码表示操作数在存储器中的地址，指令长度为存储单元长度的倍数，编程语言中必须有转移型指令，以实现程序存储顺序到程序逻辑顺序的转变。
冯·诺依曼模型计算机的特点可归纳为如下几点：
?计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成；
?存储器是由定长单元组成的、按地址访问的、一维线性空间结构；
?程序由指令组成，指令和数据以等同地位存放在存储器中；
?机器工作时自动按程序的逻辑顺序从存储器中逐条取出指令并执行；
?指令由操作码和地址码组成，操作码用于表示操作的性质，地址码用于表示操作数在存储器中的地址；
?指令和数据均采用二进制方式表示，运算亦采用二进制方式；
?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都经过运算器。
5.现代计算机均采用冯·诺依曼模型、但进行了改进，画出现代计算机硬件组成及结构图，并说明各部件的作用。
答：现代计算机结构大多在冯·诺依曼模型基础上进行了改进，以进一步提高系统的性能。改进主要包括以存储器为中心、多种存储器共存、采用总线互连三个方面。基本的硬件组成及结构图如下：
CPU由运算器和控制器组成，运算器负责实现数据加工，实现算术逻辑运算；控制器负责指挥和控制各部件协调地工作，实现程序执行过程。
存储器由主存和辅存(如磁盘)组成，负责实现信息存储。主存由小容量、快速元器件组成，存放近期常用程序和数据；辅存由大容量、低价格元器件组成，存放所有的程序和数据；主存可被CPU直接访问，这样在提高访存速度的同时，可降低存储器总成本。
I/O设备负责实现信息的输入和输出，以及信息的格式变换。
通过总线实现部件互连的好处是可以实现CPU的操作标准化，而操作标准化的具体实现部件是I/O接口，它负责缓冲和中转相关操作。
6.若某计算机的机器指令格式如表1.2所示，请写出求s=a+b+c的机器语言程序，其中
a、b、c存放在起始地址为0000100000的连续3个主存单元中，而s则要求存放到地址为0000001000的主存单元中。
解：假设程序第一条指令存放在第1000000000号存储单元中，则程序清单如下：
7．画出基于累加器CPU的主机框图，说明题6的机器语言程序的执行过程(尽可能详细)。简述执行过程与冯·诺依曼模型的存储程序原理的关系。
答：基于累加器CPU的的主机框图如下：
假设s=a+b+c程序已被调入主存、首指令地址已写入到PC中，即(PC)=1000000000。程序运行启动后，计算机硬件自动地、逐条地、按(PC)为指令地址实现取指令、分析指令、执行指令的对应操作，直到执行到停机指令为止。假设IR中操作码记为OP(IR）、地址码记为AD(IR)，则s=a+b+c程序执行过程的具体操作如下：
（1）PC→MAR、MAR→ABus、Read→CBus ；MAR＝PC＝1000000000，取指令开始
（2）WMFC，(PC)＋1→PC ；PC＝1000000001（下条指令地址）
（3）MDR→IR ；IR＝000001 0000100000，取指令完成ID对OP(IR)译码；CU得知当前为取数指令
（4）AD(IR)→MAR、MAR→ABus、Read→Cbus ；MAR＝0000100000，执行指令开始
（5）WMFC
（6）MDR→AC ；AC＝MDR＝a，执行指令完成
（7）PC→MAR、MAR→ABus、Read→CBus ；MAR＝PC＝1000000001，取指令开始
（8）WMFC，(PC)＋1→PC ；PC＝1000000010（下条指令地址）
（9）MDR→IR ；IR＝000011 0000100001，取指令完成ID对OP(IR)译码；CU得知当前为加法指令
（10）AD(IR)→MAR、MAR→ABus、Read→CBus ；MAR＝0000100001，执行指令开始
（11）WMFC
（12）(MDR)＋(AC)→AC ；AC＝a＋b，执行指令完成
（13）PC→MAR、MAR→ABus、Read→CBus ；MAR＝PC＝1000000010，取指令开始
（14）WMFC，(PC)＋1→PC ；PC＝1000000011（下条指令地址）
（15）MDR→IR ；IR＝000011 0000100010，取指令完成ID对OP(IR)译码；CU得知当前为加法指令
（16）AD(IR)→MAR、MAR→ABus、Read→CBus ；MAR＝0000100010，执行指令开始
（17）WMFC
（18）(MDR)＋(AC)→AC ；AC＝a＋b+c，执行指令完成
（19）PC→MAR、MAR→ABus、Read→CBus ；MAR＝PC＝1000000011，取指令开始
（20）WMFC，(PC)＋1→PC ；PC＝1000000100（下条指令地址）
（21）MDR→IR ；IR＝000010 0000001000，取指令完成ID对OP(IR)译码；CU得知当前为存数指令
（22）AD(IR)→MAR、MAR→ABus、Write→Cbus ；MAR＝0000100000，执行指令开始
（23）AC→MDR、MDR→DBus、WMFC ；MDR＝AC＝a＋b+c，执行指令完成
（24）PC→MAR、MAR→ABus、Read→Cbus ；MAR＝PC＝1000000100，取指令开始
（25）WMFC，(PC)＋1→PC ；PC＝1000000101（下条指令地址）
（26）MDR→IR ；IR＝000100 **********，取指令完成ID对OP(IR)译码；CU得知当前为停机指令
（27）机器自动停机；执行停机指令完成
从程序执行过程可以看出：由于指令存放在存储器中，故指令执行过程分为取指令(含分析指令)、执行指令两个阶段；由于存储器同时只接收一个访问操作，故程序执行过程是
循环的指令执行过程，循环变量为PC中的指令地址；只要按照程序逻辑顺序改变(PC)，可以实现按程序逻辑顺序执行程序的目标。
8.指令和数据均存放在存储器中，计算机如何区分它们？
答：由于存储器访问只使用地址和命令(Read/Write)信号，而指令和数据均以二进制编码形成存放在存储器中，因此，从存储器取得的信息本身是无法区分是指令还是数据的。
计算机只能通过信息的用途来区分，即取指令时取得的是指令，指令执行时取操作数或写结果对应的信息是数据。即计算机通过程序执行过程或指令执行过程的不同阶段来区分。
9.在某CPU主频为400MHz的计算机上执行程序A，程序A中指令类型、执行数量及平均时钟周期数如下表所示。
求该计算机执行程序A时的程序执行时间、平均CPI及MIPS。
解：CPU时钟周期T C＝1/f＝1/(400×106)=2.5ns
程序执行时间T CPU＝[45000×1＋75000×2＋8000×4＋1500×2]×2.5＝0.575ms。
平均CPI＝(45000×1＋75000×2＋8000×4＋1500×2)
÷( 45000＋75000＋8000＋1500)
＝1.776(时钟周期/指令)
MIPS＝( 45000＋75000＋8000＋1500)/ (0.575×10-3×106)＝225.2百万条/秒
10.冯·诺依曼模型计算机的性能瓶颈有哪些？简述缓解性能瓶颈严重性的方法。
答：冯·诺依曼模型计算机的性能瓶颈有CPU-MEM瓶颈、指令串行执行瓶颈两个。
对缓解CPU-MEM瓶颈而言，主要目标是减少MEM访问延迟、提高MEM传输带宽，常用的方法有采用多种存储器构成层次结构存储系统、采用多级总线互连、采用并行结构存储器等。
对缓解指令串行执行瓶颈而言，主要目标是尽可能实现并行处理，常用的方法有采用流水线技术、数据流技术、超标量技术、超线程技术、多核技术等。
第2章
1. 解释概念或术语：进制、机器数、原码、补码、移码、变形补码、BCD码、交换码、内码、奇校验、CRC、上溢、下溢、左规、对阶、溢出标志、进位标志、部分积、Booth算法、交替加减法除法、警戒位、全加器、并行加法器、行波进位、先行进位。
答：略
2. 完成下列不同进制数之间的转换
（1）(347.625)10＝( )2＝( )8＝( )16
（2）(9C.E)16＝( )2＝( )8＝( )10
（3）(11010011)2＝( )10＝( )8421BCD
解：（1）(347.625)10＝(101011011.101)2＝(533.5)8＝(15B.A)16
（2）(9C.E)16＝(10011100.1110)2＝(234.7)8＝(156.875)10
（3）(11010011)2＝(211)10＝(001000010001)8421BCD
3. 对下列十进制数，分别写出机器数长度为8位（含1位符号位）时的原码及补码。
（1）＋23/128 （2）－35/64 （3） 43 （4）－72
（5）＋7/32 （6）－9/16 （7）＋91 （8）－33
解：（1）[+23/128]原＝0.0010111， [+23/128]补＝0.0010111；
（2）[-35/64]原＝1.1000110，[-35/64]补＝1.0111010；
（3）[43]原＝00101011，[43]补＝00101011；
（4）[-72]原＝11001000，[-72]补＝10111000；
（5）[+7/32]原＝0.0011100，[+7/32]补＝0.0011100；
（6）[-9/16]原＝1.1001000，[-9/16]补＝1.0111000；
（7）[+91]原＝01011011，[+91]补＝01011011；
（8）[-33]原＝10100001，[-33]补＝11011111。
4. 对下列机器数（含1位符号位），若为原码时求补码及真值，若为补码或反码时求原码及真值。
（1）[X]原＝100011 （2）[X]补＝0.00011 （3）[X]反＝1.01010
（4）[X]原＝1.10011 （5）[X]补＝101001 （6）[X]反＝101011 解：（1）[X]补＝111101，X＝-00011＝-3；
（2）[X]原＝0.00011，X＝+0.00011＝+3/32；
（3）[X]原＝1.10101，X＝-0.10101＝-21/32；
（4）[X]补＝1.01101，X＝-0.10011＝-19/32；
（5）[X]原＝110111，X＝-10111＝-23/32；
（6）[X]原＝110100，X＝-10100＝-20/32。
5. （1）若[X]补＝1.01001，求[－X]补及X；
（2）若[－X]补＝101001，求[X]补及X。
解：（1）[-X]补＝0.10111，X＝-0.10111＝-23/32；
（2）[X]补＝010111，X＝+10111＝+23。
6. （1）若X＝＋23及－42，分别求8位长度的[X]移；
（2）若[X]移＝1100101及0011101，分别求X。
解：（1）[+23]移＝10010111，[-42]移＝01010110；
（2）[X]移＝1100101时的X＝+100101＝+37，
[X]移＝0011101时的X＝-100011＝-35。
7. 若[X]补＝0.x－1x－2x－3x－4x－5，[Y]补＝1y4y3y2y1y0，求下列几种情况时，x－i或y i的取值。
（1）X＞1/4 （2）1/8?X＞1/16 （3）Y＜－16 （4）－32＜Y?－8 解：（1）[1/4]补＝0.01000，
故[(x-1＝0)∧(x-3＝1∨x-4＝1∨x-5＝1)]∨(x-1＝1)时X＞1/4；
（2）[1/8]补＝0.00100，[1/16]补＝0.00010，
故(x-1＝0∧x-2＝0)∧[(x-3＝1∧x-4＝0∧x-5＝0)∨(x-3＝0∧x-4＝1∧x-5＝1)]时1/8?X＞1/16；
（3）[-16]补＝110000，故y4＝0时Y＜－16；
（4）[-8]补＝111000，[-32]补＝100000，故(y4＝1∧y3＝1∧y2＝0∧y1＝0∧y0＝0)∨(y4⊕y3＝1)∨[y4＝0∧y3＝0∧(y2＝1∨y1＝1∨y0＝1)]时－32＜Y?－8。
8. 冗余校验的基本原理是什么？
答：数据发送时，除发送数据信息外，还冗余发送按某种规律形成的校验信息；数据接收时，用所接收数据信息形成新的校验信息，与所接收的校验信息比较，以此判断是否发生了错误，出错时报告出错或自动校正错误。
9. 若采用奇校验，下述两个数据的校验位的值是多少？
（1）0101001 （2）0011011
答：（1）数据0101001的奇校验位值为0⊕1⊕0⊕1⊕0⊕0⊕1⊕1=0；
（2）数据0011011的奇校验位值为0⊕0⊕1⊕1⊕0⊕1⊕1⊕1=1。
10. 若下列奇偶校验码中只有一个有错误，请问采用的是奇/偶校验？为什么？
（1）10001101 （2）01101101 （3）10101001
答：上述奇偶校验码采用的是偶校验编码方式。
由于三个奇偶校验码中分别有偶数、奇数、偶数个“1”，而只有一个校验码有错误，故第2个奇偶校验码(01101101)有错误；
又由于第2个奇偶校验码有奇数个“1”，故校验码采用的是偶校验编码方式。
11. 设有8位数据信息01101101，请写出求其海明校验码的过程。
解：本题中数据位数n＝8，数据信息m8…m1＝01101101，设检验信息位数为k位，（1）先求得校验信息位数k，根据2k-1?8＋k的要求，可得k＝4位；
（2）列出n＋k＝8＋4＝12位校验码中的信息排列：m8 m7m6m5p4m4m3m2p3m1p2p1。
（3）设各校验组采用偶校验编码方式，各校验组校验位的值为：
p4＝m8⊕m7⊕m6⊕m5＝0⊕1⊕1⊕0＝0，
p3＝m8⊕m4⊕m3⊕m2＝0⊕1⊕1⊕0＝0，
p2＝m7⊕m6⊕m4⊕m3⊕m1＝1⊕1⊕1⊕1⊕1＝1，
p1＝m7⊕m5⊕m4⊕m2⊕m1＝1⊕0⊕1⊕0⊕1＝1；
（4）海明偶校验码为：011001100111。
12. 若机器数表示时字长为8位，写出下列情况时它能够表示的数的范围（十进制）。
（1）无符号整数；（2）原码编码的定点整数；
（3）补码编码的定点整数；（4）原码编码的定点小数；
（5）补码编码的定点小数。
解：（1）无符号整数的表示范围是00000000～11111111，即0～255；
（2）原码定点整数的表示范围是-1111111～+1111111，即-127～+127；
（3）补码定点整数的表示范围是-(1111111+1)～+1111111，即-128～+127；
（4）原码定点小数的表示范围是-0.1111111～+0.1111111，即-127/128～+127/128；
（5）补码定点小数的表示范围是-1.0000000～+0.1111111，即-128/128～+127/128。
13. 对两个8位字长的定点数9BH及FFH，分别写出它们采用原码编码、补码编码及移码编码时的十进制整数的真值，并写出它们表示为无符号数时的十进制真值。
解：机器码 9BH FFH
原码编码的真值(整数) -27 -127
补码编码的真值(整数) -101 -1
移码编码的真值(整数) +27 +127
无符号编码的真值(整数) 155 255
14. 若浮点数表示格式（从高位到低位）为：阶码6位（含1位阶符）、尾数10位（含1位数符），请写出51/128、－27/1024、7.375、－86.5所对应的机器数。
（1）阶码和尾数均为原码；
（2）阶码和尾数均为补码；
（3）阶码为移码、尾数为补码。
解：（1）阶码和尾数均为原码时，
[51/128]浮=[0.0110011]浮=100001 0110011000或000000 0011001100或…，
[-27/1024]浮=[-0.0000011011]浮=100101 1110110000或100001 1000011011或…，
[7.375]浮=[111.011]浮=000011 0111011000或000110 0000111011或…，
[-86.5]浮=[-1010110.1]浮=000111 1101011010或001000 1010101101或…；
（2）阶码和尾数均为补码时，
[51/128]浮=111111 0110011000或000000 0011001100或…，
[-27/1024]浮=111011 1001010000或111111 1111100101或…，
[7.375]浮=000011 0111011000或000110 0000111011或…，
[-86.5]浮=000111 1010100110或001000 1101010011或…；
（3）阶码为移码、尾数为补码时，
[51/128]浮=011111 0110011000或100000 0011001100或…，
[-27/1024]浮=011011 1001010000或011111 1111100101或…，
[7.375]浮=100011 0111011000或100110 0000111011或…，
[-86.5]浮=100111 1010100110或101000 1101010011或…。
15. 若浮点数表示格式采用6位阶码（含1位阶符）、10位尾数（含1位数符），阶码和尾数均采用补码编码。
（1）写出浮点数能表示的正数及负数的范围；
（2）写出规格化浮点数能表示的正数及负数的范围。
解：（1）浮点数正数区的范围为：+2-9×2-32～+(1-2-9)×2+31，
浮点数负数区的范围为：-1×2+31～-2-9×2-32；
（2）规格化浮点数正数区的范围为：+2-1×2-32～+(1-2-9)×2+31，
规格化浮点数负数区的范围为：-1×2+31～-(2-1+2-9)×2-32。
16. 若浮点数表示格式为：6位阶码（含1位阶符）、10位尾数（含1位数符）。分别写
出阶码和尾数均为原码及均为补码时，下列数值为规格化数时的机器码。
（1）＋51/128 （2）－51/128 （3）－1/64
解：（1）阶码和尾数均为原码时，规格化数的机器码为100001 0110011000，
阶码和尾数均为补码时，规格化数的机器码为111111 0110011000；
（2）阶码和尾数均为原码时，规格化数的机器码为100001 1110011000，
阶码和尾数均为补码时，规格化数的机器码为111111 1001101000；
（3）阶码和尾数均为原码时，规格化数的机器码为100101 1100000000，
阶码和尾数均为补码时，规格化数的机器码为111010 1000000000。
17. 若机器中单精度浮点数采用IEEE 754标准表示。
（1）对机器码为(99D00000)16及(59800000)16的浮点数，请写出它们的真值；
（2）请写出－51/128的机器码。
解：（1）由于机器码(99D00000)16＝1 00110011 10100000000000000000000B，故浮点数的符号码S＝1、阶码E＝00110011、尾数码M＝10100000000000000000000，因1＜E＜255，故机器码表示的为规格化浮点数，
(99D00000)16的真值N＝(-1)1×251-127×1.10100000000000000000000＝-0.1101×2-76；
由于机器码(59800000)16=0 10110011 00000000000000000000000B，
故浮点数的符号码S＝0、阶码E＝10110011、尾数码M＝00000000000000000000000，因1＜E＜255，故机器码表示的为规格化浮点数，
(59800000)16的真值N＝(-1)0×2179-127×1. 00000000000000000000000＝+0.1×2+53。
（2）(-51/128)10＝(-0.0110011)2＝(-1)1×(1.10011)×2125-127，
则用IEEE754标准表示时，符号码S＝1、阶码E＝125、尾数M＝0.10011，
故－51/128的单精度浮点数机器码为 1 01111101 10011000000000000000000。
18. 字符在计算机中的表示可看作无符号定点整数，对字符的操作有比较是否相同、判断前后次序等关系运算，需要哪些支持才能用算术运算和逻辑运算实现关系运算？
答：由于字符数据可看作无符号定点整数，故字符操作的结果可以用两个无符号定点整数关系运算的结果表示。
设NA及NB为无符号定点整数，NC为有符号定点整数，且NA－NB＝NC，
则①当NA＞NB时，NC的符号为正，
②当NA＜NB时，NC的符号为负，
③当NA＝NB时，NC的值为零，
④当NA?NB时，NC的符号为正、或者NC的值为零，
⑤当NA?NB时，NC的符号为负、或者NC的值为零；
即对算术运算(减法)结果的符号、是否为零进行逻辑运算(逻辑与、逻辑或)，就可以得到关系运算的结果。
因此，运算器中设置“结果符号是否为负”及“结果是否为零”两个标志位，并且有对这2个硬件标志位的5种逻辑操作硬件时，就可以用算术运算和逻辑运算实现关系运算了。
19. 各种应用数据在计算机中一般表示成哪几种数据类型？对某个机器数，如何才能够知道它的数据类型？
答：计算机中的应用数据一般有数值数据和非数据数据两大类型，数值数据的运算均为算术运算，数据可表示为定点数或浮点数两种数据类型；非数值数据的运算比较复杂，可能为逻辑运算，或算术运算或关系运算，数据可表示为逻辑数，或定点数或浮点数。故应用数据在计算机中一般表示成定点数、浮点数及逻辑数三种数据类型。
由于计算机中均用二进制表示数据和指令，只能通过约定方式隐含表示符号及小数点等。
而这种约定只在数据操作时才有实际意义，因此，对于某机器数，从数据本身无法知道它的数据类型，只能通过对其操作的指令来表明这个数的数据类型。如对32位机器数99D00000H，当它为浮点运算指令的操作数时，它是浮点数；当它为定点运算指令的操作数时，它是定点数。
20. 若8位机器码为0010100，请问逻辑左移多少次后溢出？逻辑右移多少次后再左移同样多次数时机器码开始不同？请分别说明原因。
答：逻辑左移3位后溢出，因为左起第一个“1”被移丢，故溢出。
逻辑右移3位后再逻辑左移3位时机器码与原来不同，因为机器码0010100→0000010→0010000，右起第一个“1”被移丢，损失精度后再左移3位机器码发生变化。
21. 设机器数字长为8位(含1位符号)，分别写出对下列机器数算术左移1位、2位，算术右移1位、2位的结果，并说明结果是否正确。
[X]原＝0.0011010；[X]补＝1.1101000；[X]反＝1.0101111；
[X]原＝1.0011010；[X]补＝1.1001101；[X]反＝1.1001110
解：结果见下表，其中√表示结果正确、×表示结果溢出、∠表示结果精度受损失。
22. 若[X]补＝x S x n-1…x0，请推导[2X]补＝2[X]补及[21X]补＝x S*2n-1+21[X]补。
解：(1)因[2X]补＝2n＋2X≡2n＋2n＋2X＝2×(2n＋X)＝2 [X]补，
故[2X]补＝2[X]补。
(2)当X?0时，x S＝0，[X]补＝2n＋X＝0x n-1…x0，X＝+x n-1…x0，
则[
1X]补＝2n＋21X＝2n＋x n-1…x0/2＝0x n-1…x0/2＝21[X]补；
2
＝0*2n－1＋
1[X]补＝x S*2n－1+21[X]补；
2
当X＜0时，x S＝1，X＝[X]补－2n＝1x n-1…x0－2n－1－2n－1＝－2n－1＋x n-1…x0，则[
1X]补＝2n＋(－2n－1＋x n-1…x0)/2
2
＝2n－1＋2n－1＋(－2n－1＋x n-1…x0)/2＝2n－1＋(2n－1＋x n-1…x0)/2
＝2n－1＋1x n-1…x0/2＝2n－1＋
1[X]补＝x S*2n－1+21[X]补。
2
故对任意X，均有[
1X]补＝x S*2n-1+21[X]补。
2
23. 若机器数字长为8位(含1位符号)，请用补码运算规则计算下列各题。
（1）A＝9/64，B＝-13/32，求A＋B；
（2）A＝19/32，B＝-18/128，求A－B；
（3）A＝-87，B＝13，求A－B；
（4）A＝115，B＝-24，求A＋B
解：（1）因A＝+0.0010010、B＝-0.0110100，则[A]补＝0.0010010、[B]补＝1.1001100，[A＋B]补＝[A]补＋[B]补＝0.0010010＋1.1001100＝1.1011110，
则A＋B＝-0.0100010＝-17/64；
（2）因A＝+0.1001100、B＝-0.0010010，则[A]补＝0.1001100、[-B]补＝0.0010010，[A－B]补＝[A]补＋[-B]补＝0.1001100＋0.0010010＝0.1011110，
则A－B＝0.1011110＝47/64；
（3）因A＝-1010111、B＝+0001101，则[A]补＝1 0101001、[-B]补＝1 1110011，[A－B]补＝[A]补＋[-B]补＝1 0101001＋1 1110011＝1 0011100，
则A－B＝-100；
（4）因A＝+1110011、B＝-0011000，则[A]补＝0 1110011，[B]补＝1 1101000，[A＋B]补＝[A]补＋[B]补＝0 1110011＋1 1101000＝0 1011011，
则A＋B＝+91。
24. 若机器数字长为6位(含1位符号)，请用补码计算A＋B，并判断结果是否溢出。
（1）A＝0.11011，B＝0.00011；（2）A＝0.11011，B＝-0.10101；
（3）A＝-0.10111，B＝-0.01011；（4）A＝0.10011，B＝0.01111
解：（1）由题意[A]补＝0.11011，[B]补＝0.00011，
[A＋B]补＝[A]补＋[B]补＝0.11011＋0.00011＝0.11110，A＋B＝+0.11110，[A＋B]补的溢出标志OVR＝(0⊕0)(0⊕0)＝0，故A＋B结果不溢出；
（2）由题意[A]补＝0.11011，[B]补＝1.01011，
[A＋B]补＝[A]补＋[B]补＝0.11011＋1.01011＝0.00110，A＋B＝+0.00110，
[A＋B]补的溢出标志OVR＝(0⊕0)(1⊕0)＝0，故A＋B结果不溢出；
（3）由题意[A]补＝1.01001，[B]补＝1.10101，
[A＋B]补＝[A]补＋[B]补＝1.01001＋1.10101＝0.11110，A＋B＝+0.11110，
[A＋B]补的溢出标志OVR＝(1⊕0)(1⊕0)＝1，故A＋B结果溢出；
（4）由题意[A]补＝0.10011，[B]补＝0.01111，
[A＋B]补＝[A]补＋[B]补＝0.10011＋0.01111＝1.00010，A＋B＝-0.11110，
[A＋B]补的溢出标志OVR＝(0⊕1)(0⊕1)＝1，故A＋B结果溢出。
25. 若机器数字长为7位(含2位符号)，请用变形补码计算A－B，并判断结果是否溢出。
（1）A＝0.11011，B＝-0.11111；（2）A＝0.10111，B＝-0.01010
解：（1）由题意[A]变补＝00.11011，[B]变补＝11.00001，[-B]变补＝00.11111，
则[A－B]变补＝[A]变补＋[-B]变补＝00.11011＋00.11111＝01.11010，
A＋B＝-0.00110，
[A－B]变补的溢出标志OVR＝0⊕1＝1，故A－B结果溢出；
（2）由题意[A]变补＝00.10111，[B]变补＝11.10110，[-B]变补＝00.01010，
则[A－B]变补＝[A]变补＋[-B]变补＝00.10111＋00.01010＝01.00001，
A＋B＝-0.00001，
[A－B]变补的溢出标志OVR＝0⊕1＝1，故A－B结果溢出。
26. 对下列A和B，请用原码一位乘法求A×B。
（1）A＝0.110111，B＝-0.101110；（2）A＝19，B＝35
解：（1）由题意[A]原＝0.110111，[B]原＝1.101110，|A|＝0.110111，|B|＝0.101110，[A×B]原的符号位为0⊕1＝1，
按原码一位乘法规则，|A|×|B|需进行6次判断-加法-移位操作，其过程如下表所示：
即|A|×|B|＝0.100111100010，故[A×B]原＝1.100111100010。
（2）由题意，[A]原＝0010011，[B]原＝0100011，|A|＝010011，|B|＝100011，[A×B]原的符号位为0⊕0＝0，
|A|×|B|需进行6次判断-加法-移位操作，其过程如下表所示：
即|A|×|B|＝001010011001，故[A×B]原＝0 001010011001。
27. 若A＝0.011011，B＝-0.100110，请用原码两位乘法求A×B。
解：由题意[A]原＝0.011011，[B]原＝1.100110，|B|＝0.100110，
[|A|]补＝0.011011，[-|A|]补＝1.100101，[2|A|]补＝0.110110，[A×B]原的的符号位为0⊕1＝1，
由于|B|为6位(偶数个)，乘法运算时需在|B|的最高位前增加两个0，以处理乘法运算结束时可能的T＝1的情况，故共循环4次，前3次进行判断-加法-移位操作、最后1次进行判断-加法操作，运算过程如下表所示：
即|A|×|B|＝0.010*********，故[A×B]原＝1.010*********。
28. 对下列A和B，请用补码一位乘法(Booth算法)求A×B。
（1）A＝0.110111，B＝-0.101010；（2）A＝19，B＝35
解：（1）由题意[A]补＝0.110111，[B]补＝1.010110，[-A]补＝1.001001，
因连同符号一起运算，故共循环7次，进行判断-加法-移位操作(最后1次不移位)。运算过程如下表所示：
故[A×B]补＝1.011011111010。
（2）由题意[A]补＝0010011，[B]补＝0100011，[-A]补＝1101101，
共循环7次, 进行判断-加法-移位操作(最后1次不移位)。运算过程如下表所示：
故[A×B]补＝0001010011001。
29. 对下列A和B，请用不恢复余数法(交替加减法)原码除法求A÷B。
（1）A＝0.100111，B＝-0.101010；（2）A＝010*******，B＝10101
解：（1）由题意[A]原＝0.100111，[B]原＝1.101010，
[|A|]补＝0.100111，[|B|]补＝0.101010，[-|B|]补＝1.010110，不恢复余数法原码除法求解过程如下表所示：
所以|商|＝0.q 1 q 2 q 3 q 4 q 5 q 6＝0.111011，|余数|=0.010010。
由于商符s Q ＝1⊕0＝1，故[A /B ]原＝1.111011，[A %B ]原＝0.010010， A /B ＝-0.111011，A %B ＝+0.010010。
30. 对于不恢复余数法原码除法而言，图2.16的运算流程并不完全适用于整数除法，因为整数除法开始时，被除数存放在REGA 及REGQ 中，请将图2.16改成适合整数除法的流程图(提示：应先移位、后上商)。
解：图2.16的原码除法中，
“判溢出”阶段的“REGQ 0←0”对应的是最后结果的符号位，可省略(最后被覆盖)； “相除”阶段的“REGQ 0=1？”可用“REGA n-1=0？”代替。
31. 若A ＝-0.10101，B ＝0.11011，请用不恢复余数法补码除法求A ÷B 。 解：由题意[A ]补＝1.01011,[B ]补＝0.11011,[-B ]补＝1.00101， 不恢复余数补码除法过程如下表所示：
准备
求商及余数符号 变为绝对值 相除
判溢出
余数修正
置商及余数符号
所以，[Q]反＝1.00111，[Q]补＝1.00111＋0.00001＝1.01000，[R]补=1.01000。
32. 若浮点数用4位阶码(含1位阶符)、7位尾数(含1位数符)格式表示，阶码及尾数均为补码，请用浮点运算方法计算A＋B。
（1）A＝2-011×0.101100，B＝2-010×(-0.011100)；
（2）A＝2101×(-0.100101)，B＝2100×(-0.001111)
解：假设运算时采用2位警戒位、双符号位和舍入法。
（1）由题意[A]浮＝1101 0101100，[B]浮＝1110 1100100，
①对阶，[ΔE]补＝11101－11110＝11111，ΔE＝-1，A的尾数右移1位、阶码加1，
即[M A’]补＝00.01011000，[M B’]补＝11.10010000，[E A’]补＝[E B’]补＝11110
②尾数加减，[M A’]补＋[M B’]补＝00.01011000＋11.10010000＝11.11101000，
即[A＋B]浮＝11110 1111101000
③规格化，尾数不溢出、(补码)符号位与最高数值位相同，左规3次后，
得[A＋B]浮＝11011 1101000000
④尾数舍入，警戒位为00，选择“舍”（即“不舍不入”），
即[A＋B]浮＝11011 11010000
⑤溢出判断，阶码符号为11，A＋B结果不溢出。
故[A＋B]浮＝1011 1010000，A＋B＝2-101×(-0.110000)。
（2）由题意[A]浮＝0101 1011011，[B]浮＝0100 1110001，
①对阶，[ΔE]补＝00101－00100＝00001，ΔE＝1，B的尾数右移1位、阶码加1，
即[M A’]补＝11.01101100，[M B’]补＝11.11100010，[E A’]补＝[E B’]补＝00101
②尾数加减，[M A’]补＋[M B’]补＝11.01101100＋11.11100010＝11.01001110，
即[A＋B]浮＝00101 1101001110
③规格化，尾数不溢出、(补码)符号位与最高数值位不同，尾数无需规格化，
即[A＋B]浮＝00101 1101001110
④尾数舍入，由于尾数为负、警戒位为10，选择“舍”，
即[A ＋B ]浮＝00101 11010011
⑤溢出判断，阶码符号为00，A ＋B 结果不溢出。
故[A ＋B ]浮＝0101 1010011，A ＋B ＝2+101
×(-0.101101)。
33. 若浮点数表示格式为：5位阶码(含1位阶符)、8位尾数(含1位数符)，阶码用移码表示、尾数用补码表示，浮点运算时采用双符号位运算、警戒位为3位、采用舍入法，请用浮点运算方法计算下列各题，并写出运算结果的机器码。
（1）[215
×1611]＋[213
×(-169)]；
（2）[2-13
×1613]＋[2-14
×(-85)] 解：（1）由题意[A ]浮＝11111 01011000，[B ]浮＝11101 10111000， ①对阶，[E B ]补＝01101，[-E B ]补＝10011，
[ΔE ]移＝[E A ]移－[E B ]补＝[E A ]移＋[-E B ]补＝111111＋110011＝110010， ΔE ＝2，B 的尾数右移2位、阶码加2，
即[M A ’]补＝00.1011000000，[M B ’]补＝11.1101110000，[E A ’]移＝[E B ’]移＝111111
②尾数加减，[M A ’]补＋[M B ’]补＝00.1011000000＋11.1101110000＝00.1000110000，
即[A ＋B ]浮＝111111 001000110000
③规格化，尾数不溢出、(补码)符号位与最高数值位不同，尾数无需规格化，
即[A ＋B ]浮＝111111 001000110000
④尾数舍入，由于警戒位为000，选择“舍”（即“不舍不入”），
即[A ＋B ]浮＝111111 001000110
⑤溢出判断，阶码符号位为11，A ＋B 结果不溢出。 故[A ＋B ]浮＝11111 01000110。
（2）由题意[A ]浮＝00011 01101000，[B ]浮＝00010 10110000，
①对阶，[ΔE ]移＝[E A ]移－[E B ]补＝[E A ]移＋[-E B ]补＝000011＋001110＝010001，
ΔE ＝1，B 的尾数右移1位、阶码加1，
即[M A ’]补＝00.1101000000，[M B ’]补＝11.1011000000，[E A ’]补＝[E B ’]补＝000011
②尾数加减，[M A ’]补＋[M B ’]补＝00.1101000000＋11.1011000000＝00.1000000000，
即[A ＋B ]浮＝000011 001000000000
③规格化，尾数不溢出、(补码)符号位与最高数值位不同，尾数无需规格化，
即[A ＋B ]浮＝000011 001000000000
④尾数舍入，由于警戒位为000，选择“舍”（即“不舍不入”），
即[A ＋B ]浮＝000011 001000000
⑤溢出判断，阶码符号位为00，A ＋B 结果不溢出。 故[A ＋B ]浮＝00011 01000000。
34. 若浮点数表示格式为：6位阶码(含1位阶符)、10位尾数(含1位数符)，阶码用原码表示、尾数用补码表示，浮点乘法结果保留1倍长度，请用浮点乘法求[2-13
×128101]×[2
-4
×(-256135)]。
解：由题意，[A ]浮＝101101 0110010100，[B ]浮＝100100 1011110010，
①阶码运算，[E A ]原＝101101、[E B ]原＝100100，则[E A ]补＝110011、[E B ]补＝111100，
[E A ＋E B ]补＝[E A ]补＋[E B ]补＝110011＋111100＝101111，[E A ＋E B ]原＝110001；
②尾数相乘，[M A ]补＝0.110010100，[M B ]补＝1.011110010，[-M A ]补＝1.001101100 采用Booth 算法相乘，得[M A ×M B ]补＝1.100101010111101000， 即[A ×B ]浮＝110001 1100101010111101000
③规格化，因符号位与最高数值位相同，需左规格化，左规1次后，
即[A ×B ]浮＝110010 1001010101111010000
④舍入处理，由于尾数保留1倍长度，需进行舍入处理，
因尾数为负，按负数补码的舍入规则，选择“入”，
即[A ×B ]浮＝110010 1001010110，A ×B ＝2-18
×(-0.110101010)。 35. 对图2.22的先行进位电路进行修改，形成一个便于级联的先行进位电路，即输入端为G 3～G 0、P 3～P 0及C -1，输出端为C 2～C 0、G 及P 。其中G 及P 实现的逻辑是该进位电路的进位产生函数和进位传递函数。
解：由于图2.22的先行进位电路没有进位产生函数和进位传递函数信号，故多个这种电路间只能实现串行进位、不能实现先行进位；
先行进位电路的改进主要是增加进位产生函数信号G 和进位传递函数信号P 的逻辑。 根据先行进位逻辑可知： C 0＝G 0＋P 0C －1
C 1＝G 1＋P 1C 0＝G 1＋P 1G 0＋P 1P 0C －1
C 2＝G 2＋P 2C 1＝G 2＋P 2G 1＋P 2P 1G 0＋P 2P 1P 0C －1
C 3＝G 3＋P 3C 2＝G 3＋P 3G 2＋P 3P 2G 1＋P 3P 2P 1G 0＋P 3P 2P 1P 0C －1 若C 3＝G ＋PC －1，则G ＝G 3＋P 3G 2＋P 3P 2G 1＋P 3P 2P 1G 0，
P ＝P 3P 2P 1P 0
新改进的先行进位电路的C 2～C 0、G 及P 的逻辑如下图所示：
36. 试用74181、图2.22的先行进位电路及题35的先行进位电路构建一个64位并行ALU ，画出各部件或电路间的连接图。
解：题35改进的先行进位电路与74182芯片完全相同，本题记为74182。 64位并行ALU 可由4个16位先行进位加法器、采用先行进位逻辑电路连接而成，而16位先行进位加法器可由4个74181、1个74182连接而成。
（1）16位先行进位加法器的逻辑如下图所示：
C -1 0 0
2 1
3 3 2 1
C -1
（2）64位并行加法器的逻辑如下图所示：
37. 图2.28中29C101输出状态信号C 及OVR ，用于表示无符号及有符号运算结果是否溢出，这很正常。相对于只输出一个溢出信号，输出两个信号有什么好处？29C101还输出F 15及F =0两个状态信号，有什么功效？
答：（1）由于有/无符号运算的溢出逻辑不同，因此，ALU 的功能选择信号必须能够区分是有符号运算、还是无符号运算；
而29C101同时输出C 及OVR 两个信号，使得功能选择信号不需要区分有/无符号运算，减少了功能选择信号线的数量，而运算是否溢出由软件根据需要选择C 或OVR 进行判断。
（2）由于CPU 中的关系运算通常用算术运算(减法)和逻辑运算实现，而ALU 刚好能实现算术运算和逻辑运算；
而关系运算的结果可以用算术运算(减法)的“结果是否为零”、“结果是否为负”状态组合表示，如结果为零是表示A ＝B 、结果为负时表示A ＜B ；
而F =0及F 15这两个信号刚好可以表示“结果是否为零”、“结果是否为负”的状态，因此，F 15及F =0这两个状态信号有效地支持了基于ALU 的关系运算实现。
C -1
C 63
第3 章
1.解释概念或术语：RAM、SAM、DAM、ROM，主存、辅存、存储元、存储单元、存储字、存储阵列、二维译码。
答：略。
2.说明存取时间、存储（存取）周期和带宽的区别。
答：存取时间(T A)指存储器从接收到操作命令到完成操作(信息被送到数据引脚上或引脚上信息被存到存储元中)的时间；
存取周期(T M)指存储器完成访问并恢复到就绪状态的全部时间，即存储器连续两次完成访问的最短间隔时间；
带宽(B M)指存储器单位时间内可以提供数据的最大速率，即单位时间内最多可读写的二进制位数；
由此可见，T A及T M反映存储器完成访问的延迟，与数据线数量无关，而B M反映存储器传输数据的速度，与数据线数量有关；T M比T A多了恢复到就绪状态时间，因此T M?T A。
3.层次结构存储系统能够满足用户大容量、高速度、低价格的原因是什么？不同层存储器中的内容有什么关系？CPU按哪种存储器的地址访问存储系统？
答：假设层次结构存储系统由Cache、主存、辅存三种存储器组成。
（1）若将近期常用信息放在高速度的Cache中，可满足用户高速度需求，而程序访问的局部性规律使得将近期常用信息放在Cache和主存中成为可能；由于所有信息最终均存放在辅存中，若使辅存容量较大，自然满足了用户大容量需求；若使每位价格C Cache＞C主存＞C辅存、容量S Cache< （2）前方存储器(离CPU近些)中信息为后方存储器(离CPU远些)中信息的副本。因为存储系统采用层次结构，而所有信息最初及最终均存放在辅存中。 （3）现代计算机中，主存是CPU默认访问的存储器，例如欲执行的指令和数据必须预先调入主存，CPU方可执行。而层次结构存储系统的目标仅仅是优化主存的性能及性能/价格，因此，CPU按主存地址访问存储系统。 4. 六管MOS型SRAM存储元存储、读、写信息的原理是什么？各种存储器芯片为什么常采用二维译码方式？SRAM芯片为什么要求地址引脚信号先于CS建立、后于CS撤销？ 答：（1）六管MOS型SRAM存储元的核心是T1～T4构成的触发器电路，T5、T6的作用是操作开关、控制是否对该存储元进行操作。 对信息写入而言，需两个步骤实现：①在字选择线上加高电位(保持到写操作完成时)，使T5、T6在写操作过程中均处于导通状态；②写“0”时，在D线上加低电位、D线上加高电位，则T1管导通、T2管截止，达到了“0”的状态，写“1”时，在D线上加高电位、D线上加低电位，则T1管截止、T2管导通，达到了“1”的状态。 对信息存储而言(T5、T6管处于截止状态)，由于触发器的状态自锁电路可稳定地保持T1、T2管的状态不变，因此，只要不掉电，存储元可保持所写入的信息永远不变。 对信息读出而言，同样需两个步骤实现：①在字选择线上加高电位(保持到读操作完成时)，使T5、T6在读操作过程中均处于导通状态；②若存储元信息是“0”，则D线上电位下降、D线上电位上升，用连接D线与D线的差动放大器可以输出所存信息是“0”还是“1”。 （2）因为存储器常将所有存储元排列成二维矩阵形式，这样可以使存储元间连线长 度最短、线路信号延迟最小；而采用二维译码方式可以有效地支持存储元二维排列方式的实现：减少连线数量、减少连线长度； （3）由于有效时，SRAM 内部的读/写控制电路根据WE 引脚信号立即产生读或写操作；若CS 有效时地址引脚信号尚未稳定，则将先对未知存储单元、再对目标存储单元进行读或写操作，读操作不会产生危害，写操作将会产生不可挽回的后果；因此，SRAM 芯片要求地址引脚信号先于CS 建立、后于CS 撤销。 5.某容量为16K ×16bit 的SRAM 芯片，其地址引脚（线）、数据引脚（线）各是多少？若某SRAM 芯片容量为1K 个存储元，地址引脚有8根，则其数据引脚有多少根？ 解：（1）芯片的地址引脚有log 2(16×210)＝14根，数据引脚有16根； （2）数据引脚有(1×210)/28＝4根。 6.若用16K ×4bit SRAM 芯片构成16K ×16bit 的SRAM ，问： （1）需要SRAM 芯片多少片？ （2）各芯片在所组成SRAM 存储空间中的位置？ （3）各芯片片选线的有效逻辑是什么？ （4）画出所组成SRAM 的信号线与内部各芯片引脚的连接图。 解：（1）需要SRAM 芯片(16K/16K)×(16bit/4bit)＝4片 （2）各芯片在SRAM 存储空间中的位置如下图： （3）各芯片的片选线有效逻辑为：0＝1＝2＝3＝； （4）SRAM 的信号线与内部各芯片引脚的连接如下图： 7.若用4K ×16bit SRAM 芯片构成16K ×16bit SRAM ，回答与题6相同的问题。 解：（1）需要SRAM 芯片(16K/4K)×(16bit/16bit)＝4片 （2）各芯片在SRAM 存储空间中的位置如下图： 16K ×4b 3# … b15-12 b11-8 b7-4 b3-0 11111111111111 00000000000000 16K ×4b 2# 16K ×4b 1# 16K ×4b 0# (0000H) (3FFFH) D 3~D 0 A 13 A 0 CS WE D 7~D 4 D 11~D 8 D 15~D 12 4K ×16b SRAM 0# b15 …… b0 00 000000000000 … 00 111111111111 01 000000000000 … 01 111111111111 10 000000000000 … 10 111111111111 11 000000000000 … 11 111111111111 (0000H) (0FFFH) (1000H) (1FFFH) (2000H) (2FFFH) (3000H) (3FFFH) 4K ×16b SRAM 1# 4K ×16b SRAM 2# 4K ×16b SRAM 3# 计算机组成原理试题一 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。） 1.若十进制数据为137.5则其八进制数为（B ）。 A、89.8 B、211.4 C、211.5 D、1011111.101 2.若x补=0.1101010，则x原=（A ）。 A、1.0010101 B、1.0010110 C、0.0010110 D、0.1101010 3.若采用双符号位，则发生正溢的特征是：双符号位为（B）。 A、00 B、01 C、10 D、11 4.原码乘法是（A ）。 A、先取操作数绝对值相乘，符号位单独处理 B、用原码表示操作数，然后直接相乘 C、被乘数用原码表示，乘数取绝对值，然后相乘 D、乘数用原码表示，被乘数取绝对值，然后相乘 5.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 6.下列数中，最小的数是（A）。 A．(101001)2B．(52)８C．(2B)16D．45 7.下列数中，最大的数是（D）。 A．(101001)2B．(52)８C．(2B)16D．45 8.下列数中，最小的数是（D）。 A．（111111）2B．（72）８C．（2F）16D．50 9.已知：X=－0.0011，Y= -0.0101。（X+Y）补= ( A)。 A．1．1100B．1．1010 C．1．0101D．1．1000 10.一个512KB的存储器,地址线和数据线的总和是（C ）。 A．17 B．19C．27D．36 11.某计算机字长是16位它的存储容量是64KB,按字编址,它们寻址围是（C ）。 A．64K B．32KB C．32K D．16KB 12.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 12.计算机存储器可以采用（A）。 A.RAM和ROM B.只有ROM C.只有RAM D.RAM和SAM 13.单地址指令中为了完成两个数的算术操作，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常需采用( C) 。 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 14.零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，因此它的操作数来自(B)。 A.立即数和栈顶 B.栈顶和次栈顶 C.暂存器和栈顶 D.寄存器和存单元 15.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 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。 作业解答 第一章作业解答 1.1 基本的软件系统包括哪些内容？ 答：基本的软件系统包括系统软件与应用软件两大类。 系统软件是一组保证计算机系统高效、正确运行的基础软件，通常作为系统资源提供给用户使用。包括：操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、分布式软件系统、网络软件系统、各种服务程序等。 1.2 计算机硬件系统由哪些基本部件组成？它们的主要功能是什么？ 答：计算机的硬件系统通常由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器等五大部件组成。 输入设备的主要功能是将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机内。 输出设备的主要功能是将计算机处理的结果以人们所能接受的信息形式或其它系统所要求的信息形式输出。 存储器的主要功能是存储信息，用于存放程序和数据。 运算器的主要功能是对数据进行加工处理，完成算术运算和逻辑运算。 控制器的主要功能是按事先安排好的解题步骤，控制计算机各个部件有条不紊地自动工作。 1.3 冯·诺依曼计算机的基本思想是什么？什么叫存储程序方式？ 答：冯·诺依曼计算机的基本思想包含三个方面： 1) 计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。 2) 采用二进制形式表示数据和指令。 3) 采用存储程序方式。 存储程序是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。在解题 过程（运行程序）中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。 1.4 早期计算机组织结构有什么特点？现代计算机结构为什么以存储器为中心？ 答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。 随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。同时随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理、加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。为了适应发展的需要，现代计算机组织结构逐步转变为以存储器为中心。 1.5 什么叫总线？总线的主要特点是什么？采用总线有哪些好处？ 答：总线是一组可为多个功能部件共享的公共信息传送线路。 总线的主要特点是共享总线的各个部件可同时接收总线上的信息，但必须分时使用总线发送信息，以保证总线上信息每时每刻都是唯一的、不至于冲突。 使用总线实现部件互连的好处： ①可以减少各个部件之间的连线数量，降低成本； ②便于系统构建、扩充系统性能、便于产品更新换代。 1.6 按其任务分，总线有哪几种类型？它们的主要作用是什么？ 答：按总线完成的任务，可把总线分为：CPU内部总线、部件内总线、系统总线、外总线。 1.7 计算机的主要特点是什么？ 答：计算机的主要特点有：①能自动连续地工作；②运算速度快；③运算精度高；④具有很强的存储能力 2. （2000）10化成十六进制数是______。 A．（7CD）16 B.（7D0）16 C.（7E0）16 D.（7F0）16 3. 下列数中最大的数是______。 A．（10011001）2 B.（227）8 C.（98）16 D.（152）10 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 D. ASCⅡ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. 只做加法 C.能暂时存放运算结果 D. 既做算术运算，又做逻辑运算 7. EPROM是指______。 A. 读写存储器 B. 只读存储器 C. 可编程的只读存储器 D. 光擦除可编程的只读存储器 8. Intel80486是32位微处理器，Pentium是______位微处理器。 Ａ．１６Ｂ．３２Ｃ．４８Ｄ．６４ ９. 设［X］补=1.x1x2x3x4,当满足______时，X > -1/2成立。 Ａ．x1必须为1，x2x3x4至少有一个为1 Ｂ．x1必须为1，x2x3x4任意 Ｃ．x1必须为0，x2x3x4至少有一个为1 Ｄ．x1必须为0，x2x3x4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______。 1 计算机组成原理经典复习题集锦(附答案) 计算机组成原理复习题 一、填空题 1.用二进制代码表示的计算机语言称为（机器语言），用助记符编写的语言称为（汇编语言）。 2. 计算机硬件由（控制单元）、（运算器）、（存储器）、输入系统和输出系统五大部件组成。 3.十六进制数CB8转换成二进制数为（110010111000）。 4.某数x的真值-0.1011B，其原码表示为（ 1.1011）。 5.在浮点加减法运算过程中，在需要（对阶）或（右规）时，尾数需向右移位。 6.指令通常由（操作码）和（地址码）两部分组成。 7.要组成容量为4K*8位的存储器，需要（8）片4K×1位的芯片并联，或者需要（4）片1K×8位的芯片串联。 8. 中断处理过程包括（关中断）、（保护现场）、（执行中断服务程序）、（恢复现场）和（开中断）阶段。 9.操作数寻址方式包括（直接寻址）、（间接寻址）、（立即寻址）、（隐含寻址）、（寄存器寻址）、（寄存器间接寻址）、（基址寻址）等。 10.动态RAM的刷新包括（分散刷新）、（集中刷新）和（异步刷新）三种方式。 11.高速缓冲存储器的替换算法有（先进先出）和（近期最少使用）。 12.影响流水线性能的因素有（数据相关）、（控制相关）和（资源相关）。 13.主存储器容量通常以KB为单位，其中1K=（），硬盘的容量以GB为单位，其中1G=（）。 14.主存储器一般采用（动态RAM）存储器，CACHE采用（静态RAM ）存储器。 15.世界上第一台计算机产生于（1946 ）年，称为（ENIAC）。 16. I/O的编址可分为（不统一编址）和（统一编址），前者需要单独的I/O指令，后者可通过（访存）指令和设备交换信息。 17.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的全部时间叫做（指令周期），它通常包含若干个（机器周期），而后者又包含若干个（时钟周期）。 18.计算机中各个功能部件是通过（总线）连接的，它是各部件之间进行信息传输的公共线路。 19.浮点数由（阶码）和（尾数）两部分构成。 20.禁止中断的功能可以由（中断允许触发器）来完成。 21.指令的编码中，操作码用来表明（所完成的操作），N位操作码最多表示（2^N ）中操作。 22.静态RAM采用（双稳态触发器）原理存储信息，动态RAM采用（电容）原理存储信息。 23.典型的冯·诺依曼计算机是以（运算器）为核心的。 24.计算机硬件由（控制器）、（运算器）、（存储器）、（输入设备）和（输出设备）五大部件组成。 25.系统总线按系统传输信息的不同，可分为三类：（地址）、（控制）、（数据）。 26.数x的真值-0.1011，其原码表示为（ 1.1011 ），其补码表示为（ 1.0101 ）。 27.Cache称为（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。 28.浮点运算器由（尾数）运算器和（阶码）运算器组成。 29.计算机系统中的存储器分为：（主存）和（辅存）。在CPU执行程序时，必须将指令存放在 （主存）中，即（辅存）不能够直接同CPU交换信息。 30. 在补码加减法运算中，采用双符号位的方法（变形补码）进行溢出判断时，若运算结果中两个符号位（不同），则表明发生了溢出。若结果的符号位为（01），表示发生正溢出；若为（10 ），表示发生负溢出。 31. 使用虚拟存储器的目的是为了解决（内存空间不足）问题。 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。 二、填空题 1 字符信息是符号数据，属于处理（非数值）领域的问题，国际上采用的字符系统是七单位的（ASCII）码。P23 2 按IEEE754标准，一个32位浮点数由符号位S（1位）、阶码E（8位）、尾数M（23位）三个域组成。其中阶码E的值等于指数的真值（e）加上一个固定的偏移值（127）。P17 3 双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构，其中前者采用（空间）并行技术，后者采用（时间）并行技术。P86 4 衡量总线性能的重要指标是（总线带宽），它定义为总线本身所能达到的最高传输速率，单位是（MB/s）。P185 5 在计算机术语中，将ALU控制器和（）存储器合在一起称为（）。 6 数的真值变成机器码可采用原码表示法，反码表示法，（补码）表示法，（移码）表示法。P19-P21 7 广泛使用的（SRAM）和（DRAM）都是半导体随机读写存储器。前者的速度比后者快，但集成度不如后者高。P67 8 反映主存速度指标的三个术语是存取时间、（存储周期）和（存储器带宽）。P67 9 形成指令地址的方法称为指令寻址，通常是（顺序）寻址，遇到转移指令时（跳跃）寻址。P112 10 CPU从（主存中）取出一条指令并执行这条指令的时间和称为（指令周期）。 11 定点32位字长的字，采用2的补码形式表示时，一个字所能表示 的整数范围是（-2的31次方到2的31次方减1 ）。P20 12 IEEE754标准规定的64位浮点数格式中，符号位为1位，阶码为11位，尾数为52位，则它能表示的最大规格化正数为（+［1+（1-2 ）］×2 ）。 13 浮点加、减法运算的步骤是（0操作处理）、（比较阶码大小并完成对阶）、（尾数进行加或减运算）、（结果规格化并进行舍入处理）、（溢出处理）。P54 14 某计算机字长32位，其存储容量为64MB，若按字编址，它的存储系统的地址线至少需要（14）条。64×1024KB=2048KB(寻址范32围)=2048×8(化为字的形式)=214 15一个组相联映射的Cache，有128块，每组4块，主存共有16384块，每块64个字，则主存地址共（20）位，其中主存字块标记应为（9）位，组地址应为（5）位，Cache地址共（13）位。 16 CPU存取出一条指令并执行该指令的时间叫（指令周期），它通常包含若干个（CPU周期），而后者又包含若干个（时钟周期）。P131 17 计算机系统的层次结构从下至上可分为五级，即微程序设计级（或逻辑电路级）、一般机器级、操作系统级、（汇编语言）级、（高级语言）级。P13 18十进制数在计算机内有两种表示形式：（字符串）形式和（压缩的十进制数串）形式。前者主要用在非数值计算的应用领域，后者用于直接完成十进制数的算术运算。P19 19一个定点数由符号位和数值域两部分组成。按小数点位置不同， 1.数字电子计算机的主要特点是存储容量大、（运算速度快），（运算精度高）。 2.计算机各组成部件相互连接方式，从早期的以（存储器）为中心，发展到现在以（运算器）为中心。 3.指令寄存器寄存的是（C ） A、下一条要执行的指令 B、已执行完了的指令 C 、正在执行的指令D、要转移的指令 4.衡量计算机的性能指标主要有哪些（答主要的三项指标），并说明为什么？ 解：衡量计算机性能的指标主要有：计算速度、存储容量和通讯带宽等，计算机速度是反映CPU性能，也是反映计算机能力的主要指标之一。存储容量反映出计算机可以处理的数据量空间的大小。带宽反映出计算机处理信息的通讯能力。 5,决定指令执行顺序的寄存器是（PC）,而记录指令执行结果的状态的寄存器是（状态字寄存器） 6.最早提出“存储程序程序”概念的是（A ） A、Babbage B、V.Neumann C、Pascal D、Bell 7.如何理解计算机组成和计算机体系结构？ 8.第一台电子计算机（ENIAC）是于1946年交付使用。 9.单地址指令中为了实现两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个采用（隐含）寻址方法。 10.假定指令系统有m条指令，指令操作码的位数为N位，则N至少应当等于（）。 11.用n+1位字长（含一位符号位）表示原码定点整数时，所能表示的数值范围是（0﹤﹦N ）；用n+1位字长（含一位符号位）表示原码定点小数时，所能表示的数值范围是（） 1. CPU包括（）两部分。 A、ALU和累加器 B、ALU和控制器 C、运算器和控制器 D、ALU和主存储器 C 2. 计算机运算速度的单位是（）。 A、MTBF B、MIPS C、MHZ D、MB B 3. 若十六进数微AC.B，则其十进制数为（）。 A、254.54 B、2763 C、172.6875 D、172.625 C 4. 若十进制数据为137.5则其八进制数为（）。 A、89.8 B、211.4 C、211.5 D、1011111.101 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： 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。 2. 如何理解计算机的层次结构？ 答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。 （1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。 （2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。 （3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。 通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。 3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。 答：机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言，汇编语言是机器语 言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）之后才能被执行。 4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？ 答：计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。 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）。 计算机组成原理题集含答案 题库题目总数：293 第一章单选题 1、控制器、运算器和存储器合起来一般称为（主机）： I/O部件 内存储器 外存储器 主机 2、冯?诺依曼机工作方式的基本特点是（按地址访问并顺序执行指令）：按地址访问并顺序执行指令 精确结果处理 存储器按内部地址访问 自动工作 3、输入、输出设备以及辅助存储器一般统称为（外围设备）： I/O系统 外围设备 外存储器 执行部件 4、计算机硬件能直接识别和执行的语言是（机器语言）： 高级语言 汇编语言 机器语言 符号语言 判断题 5、若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称数据字(错)。 6、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（错）。 7、数字计算机的特点：数值由数字量（如二进制位）来表示，运算按位进行。（对） 8、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。（对） 填空题 9、系统软件包括：服务程序、语言程序、（操作系统）、数据库管理系统。 10、计算机系统的发展按其核心部件采用器件技术来看经历了五代的变化，分别是（电子管）、（晶体管）、（集成电路）、（大规模集成电路）、（巨大规模集成电路）五个部分。 11、计算机系统是一个由硬件和软件组成的多级层次结构，这通常由（微程序级）、（一般机器级）、（操作系统级）、（汇编语言级）和（高级语言级）等组成，在每一级上都可以进行（程序设计）。 12、计算机的软件一般分为（系统软件）和（应用软件）两大部分。 13、计算机的硬件基本组成包括（控制器）、（运算器）、（存储器）、（输入设备）和（输出设备）五个部分。 简答题 14、什么是存储容量？什么是单元地址？ 存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。灭个存储单元都有编号，称为单元地址。 15、什么是外存？简述其功能。 外存：为了扩大存储容量，又不使成本有很大的提高，在计算机中还配备了存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器，称为外存储器，简称外存。外存可存储大量的信息，计算机需要使用时，再调入内存。 16、什么是内存？简述其功能。 内存：一般由半导体存储器构成，装在底版上，可直接和CPU交换信息的存储器称为内存储器，简称内存。用来存放经常使用的程序和数据。。 17、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？ 取指周期中从内存读出的信息流是指令流，而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据流。 18、什么是适配器？简述其功能。 适配器是外围设备与主机联系的桥梁，它的作用相当于一个转换器，使主机和外围设备并行协调的工作。 计算机组成原理复习题 一、填空题 1.用二进制代码表示的计算机语言称为（机器语言），用助记符编写的语言称为（汇编语言）。 2. 计算机硬件由（控制单元）、（运算器）、（存储器）、输入系统和输出系统五大部件组成。 3.十六进制数CB8转换成二进制数为（110010111000）。 4.某数x的真值-0.1011B，其原码表示为（ 1.1011）。 5.在浮点加减法运算过程中，在需要（对阶）或（右规）时，尾数需向右移位。 6.指令通常由（操作码）和（地址码）两部分组成。 7.要组成容量为4K*8位的存储器，需要（8）片4K×1位的芯片并联，或者需要（4）片1K×8位的芯片串联。 8. 中断处理过程包括（关中断）、（保护现场）、（执行中断服务程序）、（恢复现场）和（开中断）阶段。 9.操作数寻址方式包括（直接寻址）、（间接寻址）、（立即寻址）、（隐含寻址）、（寄存器寻址）、（寄存器间接寻址）、（基址寻址）等。 10.动态RAM的刷新包括（分散刷新）、（集中刷新）和（异步刷新）三种方式。 11.高速缓冲存储器的替换算法有（先进先出）和（近期最少使用）。 12.影响流水线性能的因素有（数据相关）、（控制相关）和（资源相关）。 13.主存储器容量通常以KB为单位，其中1K=（），硬盘的容量以GB为单位，其中1G=（）。 14.主存储器一般采用（动态RAM）存储器，CACHE采用（静态RAM ）存储器。 15.世界上第一台计算机产生于（1946 ）年，称为（ENIAC）。 16. I/O的编址可分为（不统一编址）和（统一编址），前者需要单独的I/O指令，后者可通过（访存）指令和设备交换信息。 17.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的全部时间叫做（指令周期），它通常包含若干个（机器周期），而后者又包含若干个（时钟周期）。 18.计算机中各个功能部件是通过（总线）连接的，它是各部件之间进行信息传输的公共线路。 19.浮点数由（阶码）和（尾数）两部分构成。 20.禁止中断的功能可以由（中断允许触发器）来完成。 21.指令的编码中，操作码用来表明（所完成的操作），N位操作码最多表示（2^N ）中操作。 22.静态RAM采用（双稳态触发器）原理存储信息，动态RAM采用（电容）原理存储信息。 23.典型的冯·诺依曼计算机是以（运算器）为核心的。 24.计算机硬件由（控制器）、（运算器）、（存储器）、（输入设备）和（输出设备）五大部件组成。 25.系统总线按系统传输信息的不同，可分为三类：（地址）、（控制）、（数据）。 26.数x的真值-0.1011，其原码表示为（ 1.1011 ），其补码表示为（ 1.0101 ）。 27.Cache称为（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。 28.浮点运算器由（尾数）运算器和（阶码）运算器组成。 29.计算机系统中的存储器分为：（主存）和（辅存）。在CPU执行程序时，必须将指令存放在（主存）中，即（辅存）不能够直接同CPU交换信息。 计算机组成原理习题集 一、选择题 1. 将用户编写的高级语言程序的全部语句一次全部翻译成机器语言程序，而后再执行机器 语言程序，这称为（）? A. 编译 B. 解释 C. 仿真 D. 转换 2. 控制器作为计算机的神经中枢，下面哪一个不属于其工作过程（）？ A. 取指过程 B. 分析过程 C. 翻译过程 D. 执行过程 3. 系统总线中地址线的功能是（）？ A. 用于选择主存单元 B. 用于选择进行信息传输的设备 C. 用于指定主存单元和I/O设备接口电路的地址 D. 用于传送主存物理地址和逻辑地址 4. 计算机系统的输入输出接口是（）之间的交接界面。 A. CPU与存储器 B. 主机与外围设备 C. 存储器与外围设备 D. CPU与系统总线 5. 下面哪一个不是总线通信控制方式主要采用的方式（）? A. 同步通信 B. 异步通信 C. 半同步通信 D. 半异步通信 6. 下面哪一个不是存储器的主要性能指标（）？ A. 速度 B. 容量 C. 体积 D. 每位价格 7. 常用的虚拟存储系统由（）两级存储器组成。 A. 主存-辅存 B. 快存-主存 C.主存-Cache D. Cache-辅存 8. 某计算机字长为32位，存储容量为1MB，若按字编址，它的寻址范围是（）？ A. 1M B. 512KB C. 256K D.256KB 9. 如果现在要把主存中编号为17的块映射到Cache中的某一块中，其中主存的初始块编号为0，Cache的块数为8，Cache的初始块编号也为0，那么请问主存中编号为17的块通过直接映象后映象到Cache中块的编号是（）？ A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 10. 下面哪一个不是Cache的替换策略（）？ A. 先进后出 B. 先进先出 C. 近期最少使用 D. 随机法 11. 下面哪个描述是错误的（）？ A. +0的原码不等于-0的原码 B. +0的补码等于-0的补码 C. +0反码不等于-0的反码 D. -0的原码等于-0的补码 12. 下面哪个描述是错误的（）？ A. 有符号数的移位称为算术移位 B. 无符号数的移位称为逻辑移位 C. 逻辑左移时，高位移丢，高位添零 D. 逻辑右移时，低位移丢，高位添零 13. 下面那个数是规格化数（）？ A. 1.10101×21 B. 1101.01×2-10 C. 0.110101×210 D. 11.0101 14. 下面的这个指令实例表示的是哪种寻址方式（）？ SUB R1 （R2） A. 寄存器寻址 B. 立即寻址 C. 偏移寻址 D. 寄存器间接寻址 15. 基址寻址方式中，操作数的有效地址等于（）。 … 第一章计算机系统概论 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 计算机系统：计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体 计算机硬件：计算机的物理实体 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 如何理解计算机系统的层次结构 实际机器M1向上延伸构成了各级虚拟机器，机器M1内部也可向下延伸而形成下一级的微程序机器M0，硬件研究的主要对象归结为传统机器M1和微程序机器M0，软件研究对象主要是操作系统及以上的各级虚拟机 》 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。 机器语言是可以直接在机器上执行的二进制语言 汇编语言用符号表示指令或数据所在存储单元的地址，使程序员可以不再使用繁杂而又易错的二进制代码来编写程序 高级语言对问题的描述十分接近人们的习惯，并且还具有较强的通用性 如何理解计算机组成和计算机体系结构 计算机体系结构是对程序员可见的计算机系统的属性 计算机组成对程序员透明，如何实现计算机体系结构所体现的属性 冯·诺依曼计算机的特点是什么 。 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成 指令和数据以同一形式（二进制形式）存于存储器中 指令由操作码、地址码两大部分组成 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行 以运算器为中心（原始冯氏机） 画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。 计算机硬件各部件 运算器：ACC, MQ, ALU, X ' 控制器：CU, IR, PC 主存储器：M, MDR, MAR I/O设备：设备，接口 计算机技术指标： 机器字长：一次能处理数据的位数，与CPU的寄存器位数有关 存储容量：主存：存储单元个数×存储字长 运算速度：MIPS, CPI, FLOPS 解释概念 & 主机：计算机硬件的主体部分，由 CPU+MM（主存或内存）组成 CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成 主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成 计算机组成原理试题及答案 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.若十进制数据为137.5则其八进制数为（B ）。 A、89.8 B、211.4 C、211.5 D、1011111.101 2.若x补=0.1101010，则x原=（A ）。 A、1.0010101 B、1.0010110 C、0.0010110 D、0.1101010 3.若采用双符号位，则发生正溢的特征是：双符号位为（B）。 A、00 B、01 C、10 D、11 4.原码乘法是（A ）。 A、先取操作数绝对值相乘，符号位单独处理 B、用原码表示操作数，然后直接相乘 C、被乘数用原码表示，乘数取绝对值，然后相乘 D、乘数用原码表示，被乘数取绝对值，然后相乘 5.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 6.下列数中，最小的数是（A）。 A．(101001)2B．(52)８C．(2B)16D．45 7.下列数中，最大的数是（D）。 A．(101001)2B．(52)８C．(2B)16D．45 8.下列数中，最小的数是（D）。 A．（111111）2B．（72）８C．（2F）16D．50 9.已知：X=－0.0011，Y= -0.0101。（X+Y）补= ( A)。 Ａ．１．１１００Ｂ．１．１０１０ Ｃ．１．０１０１Ｄ．１．１０００ 10.一个512KB的存储器,地址线和数据线的总和是（C ）。 A．17 B．19C．27D．36 11.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 12.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 12.计算机内存储器可以采用（A）。 A.RAM和ROM B.只有ROM C.只有RAM D.RAM和SAM 13.单地址指令中为了完成两个数的算术操作，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常需采用( C) 。 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 14.零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，因此它的操作数来自(B)。 A.立即数和栈顶 B.栈顶和次栈顶 C.暂存器和栈顶 D.寄存器和内存单元 15.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 16.用于对某个寄存器中操作数的寻址方式称为( C)寻址。 A.直接 B.间接 C.寄存器直接 D.寄存器间接 17.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 18.RISC是(A)的简称。 A.精简指令系统计算机 B.大规模集成电路 计算机组成原理试题库集及答案 第一章计算机系统概论 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）。 7. 解释下列概念： 主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。 解：P9-10 主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。 CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE）。 主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。 存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。 存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。 存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。 存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数。 存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。 机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。 指令字长：一条指令的二进制代码位数。 8. 解释下列英文缩写的中文含义： 1、计算机硬件能直接执行的只有（） A、符号语言 B、机器语言 C、机器语言和汇编语言 D、汇编语言 2、完整的计算机系统应包括 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、下列数中最大的数为 A、（10010101）2 B、（227）8 C、（101001）BCD D、（233）16 9、运算器虽有许多部件组成，但核心部分是 A、数据总线 B、算术逻辑运算单元 C、多路开关 D、通用寄存器 10、四片74181ALU和一片74182CLA器件相配合，具有如下进位传递功能： A、行波进位 B、组内先行进位，组间先行进位 C、组内先行进位，组间行波进位 D、组内行波进位，组间先行进位 11、在定点数运算中产生溢出的原因是 A、运算过程中最高位产生了进位或错位 B、参加运算的操作数超出了机器的表示范围 C、运算的结果的操作数超出了近期的表示范围 D、寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位 12、存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来 A、存放数据 B、存放程序 C、存放数据和程序 D、存放微程序 13、存储周期是指 A、存储器的读出时间 B、存储器的写入时间 C、存储器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔 D、存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔 14、某单片机字长16位，它的存储量64KB，若按字编址，那么它的寻址范围是 A、64K B、32K C、64KB D、32KB 15、某DRAM芯片，其存储容量为512K X 16位，该芯片的地址线盒数据线的数目是 A、8，512 B、512,8 C、18,8 D、19,8 16、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、模块式，并行，多个 B、模块式，串行，多个 B、整体式，并行，多个 D、整体式，串行，多个 17、主存储器和CPU之间增加cache的目的是 A、解决CPU和主存光之剑的速度匹配问题 B、扩大主存储器的容量 C、扩大CPU中通用寄存器的数量 D、既扩大主存容量又扩大CPU通用寄存器数量 18、下列因素下，与chahe的命中率无关的是 A、主存的存取时间 B、块的大小 C、cache的组织方式 D、cache的容量 19、寄存器间接寻址方式中，操作数处在 A、通用寄存器 B、主存单元 C、程序计数器 D、堆栈 20、下列几项中，不符合RISC指令系统的特点是 《计算机组成原理》试题 一、（共30分） 1.(10分) (1)将十进制数+107/128化成二进制数、八进制数和十六进制数（3分） (2)请回答什么是二--十进制编码?什么是有权码、什么是无权码、各举一个你熟悉的有权码和无权码的例子？（7分） 2.已知X=0.1101,Y=-0.0101,用原码一位乘法计算X*Y=?要求写出计算过程。(10分) 3.说明海明码能实现检错纠错的基本原理?为什么能发现并改正一位错、也能发现二位错，校验位和数据位在位数上应满足什么条件？（5分） 4.举例说明运算器中的ALU通常可以提供的至少5种运算功能?运算器中使用多累加器的好处是什么?乘商寄存器的基本功能是什么?(5分) 二、(共30分) 1.在设计指令系统时,通常应从哪4个方面考虑?(每个2分,共8分) 2.简要说明减法指令SUB R3,R2和子程序调用指令的执行步骤(每个4分，共8分) 3.在微程序的控制器中，通常有哪5种得到下一条指令地址的方式。(第个2分，共10分） 4.简要地说明组合逻辑控制器应由哪几个功能部件组成？(4分） 三、（共22分） 1.静态存储器和动态存储器器件的特性有哪些主要区别？各自主要应用在什么地方？（7分） 2.CACHE有哪3种基本映象方式，各自的主要特点是什么？衡量高速缓冲存储器（CACHE）性能的最重要的指标是什么？（10分） 3.使用阵列磁盘的目的是什么？阵列磁盘中的RAID0、RAID1、RAID4、RAID5各有什么样的容错能力？（5分） 四、（共18分） 1.比较程序控制方式、程序中断方式、直接存储器访问方式，在完成输入/输出操作时的优缺点。（9分） 2.比较针式、喷墨式、激光3类打印机各自的优缺点和主要应用场所。（9分） 答案 一、（共30分） 1.(10分) (1) (+107/128)10 = (+1101011/10000000)2 = (+0.1101011)2 = (+0.153)8 = (+6B)16 (2) 二-十进制码即8421码，即4个基2码位的权从高到低分别为8、4、2、1，使用基码的0000，0001，0010，……，1001这十种组合分别表示0至9这十个值。4位基二码之间满足二进制的规则，而十进制数位之间则满足十进制规则。 １计算机组成原理精彩试题集(含问题详解)
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