存储器子系统设计(计算计算机组成原理)

《计算机组成原理》课程设计

题目：存储器子系统设计

1．问题描述

用1K*8b的RAM芯片和2K*8b的ROM芯片以及74LS138译码器构成一个2K*8b的RAM，4K*8b的ROM的静态存储器系统，使用的CPU为8086。

2．需求分析

任务概述：

构造存储器子系统，要求有初步设计方案及示意图，然后还要有详细设计的工程图。

功能描述：

存储器是计算机系统中的记忆设备，需要用不同类型，不同规格的存储器芯片，通过适当的硬件连接，来构成所需要的存储器系统。目前使用广泛的内部存储器是半导体存储器，本次设计使用的是SRAM，SRAM是用一个锁存器作为存储元。只要直流供电电源一直加在这个记忆电路上，它就无限期地保持记忆的1状态或0状态。如果电源断电，那么存储的数据就会丢失，与此同时还用了一个ROM，将其与 CPU 的连接，CPU 对存储器进行读写操作，首先要由地址总线给出地址信号，选择要进行读 / 写操作的存储单元，然后通过控

制总线发出相应的读 / 写控制信号，最后才能在数据总线上进行数据交换。

3．概要设计

通过两片RAM和两片ROM的进行字扩展，3—8译码器译码，与 CPU 的连接。

初步设计方案，其示意图如下：

4．详细设计

用两片1K*8b构成的2KB的RAM和两片2K*8b构成的4KB

的ROM组成的存储器系统，使用CPU8086.

5．参考文献：教材《计算机组成原理》、网上资料。

6．总结报告

存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。

做该课程设计花了4周左右的时间，经过了老师的讲解，指导，还有我们自己上网找资料，从中收获不少，深深体会到了老师讲的“查手册”的重要性，同时对计算机硬件方面有了更深一步的了解。

计算机组成原理第一章题目(含答案)

第一章计算机系统概论第一章单元测验 1、计算机硬件能直接执行的是 A、高级语言 B、机器语言 C、汇编语言 D、任何语言 2、下列说法中，错误的是 A、软件与硬件具有逻辑功能的等价性 B、固件功能类似软件，形态类似硬件 C、计算机系统层次结构中，微程序属于硬件级 D、寄存器的数据位对微程序级用户透明 3、完整的计算机系统通常包括 A、运算器、控制器、存储器 B、主机、外部设备 C、主机和应用软件 D、硬件系统与软件系统 4、计算机的字长与下列哪项指标密切相关 A、运算精确度 B、运算速度 C、内存容量 D、存取速度 5、CPU地址线数量与下列哪项指标密切相关 A、运算精确度 B、运算速度 C、内存容量 D、存储数据位 6、下列属于冯?诺依曼计算机的核心思想是 A、存储器按地址访问 B、存储程序和程序控制 C、采用补码 D、采用总线

7、下列关于计算机系统层次结构的描述中，正确的是 A、不同层次面向不同用户，看到计算机的属性不同 B、低层代码执行效率比高层代码执行效率高 C、低层用户对硬件的透明性比高层用户要低 D、指令集架构层是软、硬件间的接口 8、下列关于硬件与软件关系的描述中，正确的是 A、硬件是软件运行的基础 B、硬件的发展推动了软件的发展 C、软件的发展也推动硬件的发展 D、软件能完成的功能及性能与硬件有关 9、下列关于计算机字长的描述中正确的是 A、字长一般与运算器的数据位相同 B、字长一般与通用寄存器的位数相同 C、字长一般与存储器数据位相同 D、字长一般与存储器的地址位相同 10、下列可用于评价计算机系统性能的指标是 A、MIPS B、CPI C、IPC D、字长 11、下列计算机系统性能评价的描述中正确的是 A、程序MIPS值越高，计算机的性能越高 B、程序的CPI值越低，计算机的性能越高 C、主频高的机器性能不一定高 D、同一程序在不同机器上运行时得到的MIPS值不一定相同 12、访问256KB的存储空间，需要的地址线数最少为( ）根？（只需要填阿拉伯数字） 13、程序必须存放在哪里才能被CPU访问并执行 14、某计算机指令集中共有A、B、C、D四类指令，它们占指令系统的比例分别为40% 、20%、20%、20%, 各类指令的CPI分别为2、3、4、5；该机器的主频为600MHZ，则该机的CPI 为（保留到小数点后一位） 15、某计算机指令集中共有A、B、C、D四类指令，它们占指令系统的比例分别为40% 、20%、20%、20%, 各类指令的CPI分别为2、3、4、5；该机器的主频为600MHZ，则该机的MIPS为（保留到小数点后一位）参考答案如下：

《计算机组成原理》练习题

《微机组成原理》练习题第一章计算机系统概论一、选择题 1、冯.诺依曼机工作方式的基本特点是（） 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．存储器按内容选择地址 2、电子计算机的算术/逻辑单元、控制单元及主存储器合称为（） A、CPU B、ALU C、主机 D、CU 3、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 4、计算机系统中的存储系统是指（） A、RAM存储器 B、ROM存储器 C、主存 D、主存和辅存 5、用以指定待执行指令所在地址的是（） A、指令寄存器 B、数据计数器 C、程序计数器 D、累加器 6、微型计算机的发展以（）技术为标志。 A．操作系统B．微处理器C．磁盘D．软件 7、存储单元是指（） A．存放在一个字节的所有存储元集合B．存放一个存储字的所有存储元集合 C．存放一个二进制信息位的存储元集合D．存放一条指令的存储元集合 8、存储字长是指（） A．存放在一个存储单元中的二进制代码组合B．存放在一个存储单元中的二进制代码位数C．存储单元的个数D．机器指令的位数 9、存放欲执行指令的寄存器是（） A．MAR B．PC C．MDR D．IR 10、在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（） A．MAR B．PC C．MDR D．IR 二、填空题 1、（）和（）都存放在存储器中，（）能自动识别它们。 2、存储器可分为主存和（），程序必须存于（）内，CPU才能执行其中的指令。 3、存储器的容量可以用KB、MB、GB表示，它们分别代表（）、（）、（）。 4、计算机硬件的主要技术指标包括（）、（）、（）。 5、在用户编程所用的各种语言中，与计算机本身最为密切的语言是（）。 6、汇编语言是一种面向（）的语言，对（）依赖性强，用汇编语言编制的程序执行速度比高级语言（）。 7、有些计算机将一部分软件永恒地存于只读存储器中，称为（）。 8、基于（）原理的（）计算机工作方式的基本特点是按地址访问并顺序执行指令。三、简答题 1、冯.诺依曼计算机体系结构的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统由哪些部件组成？

计算机组成原理第四版课后习题答案完整版

第一章 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。

3．数字计算机有那些主要应用？（略） 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、存储器、输入设备、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？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：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。 8．什么是内存？什么是外存？什么是CPU？什么是适配器？简述其功能。

计算机组成原理常考计算题

1.机器数字长为8位（含1位符号位），当X= -127 （十进制）时，其对应的二进制表示， (X)原表示，(X)反表示，(X)补表示，(X)移表示分别是多少？二进制表示为 -01111111 [X]原 = 11111111 [X]反 = 10000000 [X]补 = 10000001 [X]移 = 00000001 2.已知x=0.1011,y=-0.0101,求x+y=?,x-y=? [x]补=00.1011 [x]补=00.1011 +[y]补=11.1011 +[-y]补=00.0101 00.0110 01.0000 x+y=+0.0110 x-y产生溢出 3.用16k×8位的SRAM芯片构成64K×16位的存储器，要求画出该存储器的组成逻辑框图。存储器容量为64K×16位，其地址线为16位（A15—A0），数据线也是16位（D15—D0）SRAM芯片容量为16K×8位，其地址线为14位，数据线为8位，因此组成存储器时须字位同时扩展。字扩展采用2 ：4译码器，以16K为一个模块，共4个模块。位扩展采 4.提高存储器速度可采用哪些措施，请说出至少五种措施。措施有：①采用高速器件，②采用cache （高速缓冲存储器），③采用多体交叉存储器， ④采用双端口存储器，⑤加长存储器的字长。 5.若机器字长36位，采用三地址格式访存指令，共完成54种操作，操作数可在1K地址范围内寻找，画出该机器的指令格式。

操作码需用6位，操作数地址码需用10位。格式如下 OP:操作码6位 D1：第一操作数地址，10位 D2：第二操作数地址，10位 D3：第三操作数地址，10位 6.举例说明存储器堆栈的原理及入栈、出栈的过程。所谓存储器堆栈，是把存储器的一部分用作堆栈区，用SP表示堆栈指示器，M SP表示堆栈指示器指定的存储器的单元，A表示通用寄存器。入栈操作可描述为（A）→M SP,(SP-1)→SP 出栈操作可描述为（SP+1）→SP,(M SP)→A 7.试画出三总线系统的结构图。 8.若显示工作方式采用分辨率为1024×768，颜色深度为3B,桢频为72Hz,计算刷新存储器带宽应是多少？解：刷存所需带宽=分辨率×每个像素点颜色深度×刷新速率，故刷存带宽为： 1024×768×3B×72/s=165888KB/s=162MB/s. 1.求十进制数-113的原码表示，反码表示，补码表示和移码表示（用8位二进制表示，并设最高位为符号位，真值为7位）。原码 11110001 反码 10001110 补码 10001111 移码 00001111 2.某机指令格式如图所示： 15 10 9 8 7 0

可编程逻辑器件数字电子技术第章存储器与可编程逻辑器件习题及答案

第8章存储器与可编程逻辑器件 8.1存储器概述自测练习 1．存储器中可以保存的最小数据单位是（）。 2．（a）位（b）字节（c）字 3．指出下列存储器各有多少个基本存储单元？多少存储单元？多少字？字长多少？（a）2K×8位（）（）（）（）（b）256×2位（）（）（）（）（c）1M×4位（）（）（）（） 3．ROM是（）存储器。（a）非易失性（b）易失性（c）读/写（d）以字节组织的 4．数据通过（）存储在存储器中。（a）读操作（b）启动操作（c）写操作（d）寻址操作 5．RAM给定地址中存储的数据在（）情况下会丢失。（a）电源关闭（b）数据从该地址读出 2

（c）在该地址写入数据（d）答案（a）和（c） 6．具有256个地址的存储器有（）地址线。（a）２５６条（b）６条（c）8条（d）16条 7．可以存储２５６字节数据的存储容量是（）。（a）２５６×１位（b）２５６×８位（c）１Ｋ×４位（d）２Ｋ×１位答案： 1．a 2．（a）2048×8；2048；2048；8 （b）512；256；256；2 （c）1024×1024×4；1024×1024；1024×1024；4 3．a 4．c 5．d 6．c 7．b 8.2随机存取存储器（RAM）自测练习 1.动态存储器（DRAM）存储单元是利用（）存储信息的，静态存储器（SRAM）存储单元是利用（）存储信息的。

2.为了不丢失信息，DRAM必须定期进行（）操作。 3.半导体存储器按读、写功能可分成（）和（）两大类。 4.RAM电路通常由（）、（）和（）三部分组成。 5.6116RAM有（）根地址线，（）根数据线，其存储容量为（）位。答案： 1．栅极电容，触发器 2．刷新 3．只读存储器，读/写存储器 4．地址译码，存储矩阵，读/写控制电路 5．11，8，2K×8位 8.3只读存储器（ROM）自测练习 1．ROM可分为（）、（）、（）和（）几种类型。 2．ROM只读存储器的电路结构中包含（）、（）和（）共三个组成部分。 3．若将存储器的地址输入作为（），将数据输出作为（），则存储器可实现组合逻辑电路的功能。 4．掩膜ROM可实现的逻辑函数表达式形式是（）。 5．28256型EEPROM有（）根地址线，（）根数据线，其存储容量为（）位，是以字节数据存储信息的。 6．EPROM是利用（）擦除数据的，EEPROM是利用（）擦除数据的。 4

计算机组成原理第1章习题与答案

计算机组成原理第1章习题与答案一、选择题 1．从器件角度看，计算机经历了五代变化。但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于（）计算机。 A.并行 B.冯·诺依曼 C.智能 D.串行 2．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 3．在下面描述的汇编语言基本概念中，不正确的表述是（）。 A.对程序员的训练要求来说，需要硬件知识 B.汇编语言对机器的依赖性高 C.用汇编语言编写程序的难度比高级语言小 D.汇编语言编写的程序执行速度比高级语言慢 4.（2009年考研题）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 5．（2011年考研题）下列选项中，描述浮点数操作速度指标的是（）。 A.MIPS B.CPI C.IPC D.MFLOPS 6．（2012年考研题）基准程序A在某计算机上的运行时间为100秒，其中90秒为CPU时间，其它时间忽略不计。若CPU速度提高50%，I/O速度不变，则基准程序A所耗费的时间是（）秒。 A.55 B.60 C.65 D.70 7．（2013年考研题）某计算机主频为1.2 GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中所占比例及CPI如下表所示。该机的MIPS数是（）。 A.100 B.200 C.400 D.600

8．（2014年考研题）程序P在机器M上的执行时间是20s，编译优化后，P 执行的指令数减少到原来的70%，而CPI增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是（）。 A.8.4秒 B.11.7秒 C.14秒 D.16.8秒 9．（2015年考研题）计算机硬件能够直接执行的是（）。 Ⅰ．机器语言程序Ⅱ．汇编语言程序Ⅲ．硬件描述语言程序 A.仅Ⅰ B.仅ⅠⅡ C.仅ⅠⅢ D.ⅠⅡⅢ 二、名词解释 1．吞吐量2．响应时间3．利用率 4．处理机字长5．总线宽度6．存储器容量 7．存储器带宽8．主频/时钟周期9．CPU执行时间 10．CPI 11．MIPS 12．FLOPS 三、简答题 1．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？ 2．冯·诺依曼计算机体系结构的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成？ 3．计算机系统分为哪几个层次？每层分别用软件还是硬件实现？

计算机组成原理计算题设计题

1.IEEE 754 format of X is (41360000)16, what is its decimal value? 将十六进制数展开，可得二进制数格式为： 0 100 0001 0 011 0110 0000 0000 0000 0000 指数e=阶码－127=10000010－01111111= 00000011 =（3）10 包括隐藏位1的尾数1.M = 1.011 0110 0000 0000 0000 0000 = 1.011011 于是有：X = (-1)s * 1.M * 2e = +(1.011011)2 * 23 = + (1011.011)2= (11.375)10 2.Let the carry bits of an adder are C4, C3, C2, C1. C0 is the carry from the low bit. Please give the logic expressions of C4, C3, C2, C1 in ripple carry mode and carry look ahead mode respectively. (1)串行进位 G1 = A1B1 , P1 = A1 ⊕ B1 G2 = A2B2 , P2 = A2 ⊕ B2 G3 = A3B3 , P3 = A3 ⊕ B3 G4 = A4B4 , P4 = A4 ⊕ B4 C1 = G1 + P1P0 C2 = G2 + P2C1 C3 = G3 + P3C2 C4 = G4 + P4C3 (2)并行进位 C1 = G1 + P1C0 C2 = G2 + P2G1 + P2P1C0 C3 = G3 + P3G2 + P3P2G1 + P3P2P1C0 G4 = G4 + P4G3 + P4G3G2 + P4P3P2G1 + P4P3P2P1C0 3.Suppose a computer with a clock frequency of 100 MHz as four types of instructions, and the frequency of usage and the CPI for each of them are given in table. Instruction operation Frequency of usage Cycles per instruction Arithmetic-logic 40% 2 Load/store 30% 4 compare 8% 2.5 branch 22% 3 (1)Find the MIPS of the computer and the T (CPU time) required to run a program of 107 instructions. (2) Combining comparing and branch instructions together so that compare instructions can be replaced and removed. Suppose each compare instruction was originally used with one branch instruction, and now each branch instruction is changed to a compare&branch instruction. Also suppose that the new proposal would decrease the clock frequency by 5%, because the new compare&branch instruction needs more time to execute. Find the new CPIave, MIPS, and T.

计算机组成原理(附答案)

计算机组成原理第1章计算机系统概论一.填空题 1. 计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的，前者是计算机系统的物质基础，而后者则是计算机系统解题的灵魂，两者缺一不可。 2. 存储程序是指解题之前预先把程序存入存储器；程序控制是指控制器依据所存储的程序控制计算机自动协调地完成解题的任务，这两者合称为存储程序控制，它是冯·诺依曼型计算机的重要工作方式。 3.通常将控制器和运算器合称为中央处理器(CPU) ；而将控制器、运算器和内存储器合称为计算机的主机。 4.计算机系统的硬件包括控制器、运算器、存储器、I/O接口和I/O设备等五大部分。二.选择题 1. 指令周期是指（ C ）。 A.CPU从主存取出一条指令的时间 B.CPU执行一条指令的时间 C. CPU从主存取出一条指令加上执行该指令的时间三.问答题 1.存储程序控制是冯?诺依曼型计算机重要的工作方式，请解释何谓存储程序、程序控制？答：存储程序是指将解题程序(连同原始数据)预先存入存储器；程序控制是指控制器依据存储的程序，控制全机自动、协调的完成解题任务。 2.计算机系统按功能通常可划分为哪五个层次？画出其结构示意图加以说明。答：.五级组成的计算机系统如图1.7 (课本P18) 1）微程序设计级：微指令直接由硬件执行。 2）一般机器级(机器语言级)：由微程序解释机器指令系统，属硬件级。 3）操作系统级：由操作系统程序实现。 4）汇编语言级：由汇编程序支持执行。 5）高级语言级：由高级语言编译程序支持执行。这五级的共同特点是各级均可编程。四.计算题 1.设某计算机指令系统有4种基本类型的指令A、B、C和D，它们在程序中出现的频度(概率)分别为0.3、0.2、0.15和0.35，指令周期分别为5ns、5.5ns、8ns和10ns，求该计算机的平均运算速度是多少MIPS(百万条指令每秒)？解:指令平均运算时间： T=5×0.3＋5.5×0.2＋8×0.15＋10×0.35＝7.3 (ns) 平均运算速度： V=1/T=1/(7.3×10－3)＝137(MIPS) 第2章运算方法与运算器一.填空题 1.若某计算机的字长是8位，已知二进制整数x＝10100，y＝–10100，则在补码的表示中，[x]补＝00010100 ，[y]补＝11101100 。 2. 若浮点数格式中阶码的基数已确定，而且尾数采用规格化表示法，则浮点数表示的数，其范围取决于浮点数阶码的位数，而精度则取决于尾数的位数。

主存储器部件的组成与设计.

主存储器部件的组成与设计主存储器部件的组成与设计类别：存储器主存储器概述（１）主存储器的两个重要技术指标◎读写速度：常常用存储周期来度量，存储周期是连续启动两次独立的存储器操作（如读操作）所必需的时间间隔。◎存储容量：通常用构成存储器的字节数或字数来计量。（２）主存储器与ＣＰＵ及外围设备的连接是通过地址总线、数据总线、控制总线进行连接，见下图主存储器与ＣＰＵ的连接◎地址总线用于选择主存储器的一个存储单元，若地址总线的位数ｋ，则最大可寻址空间为２ｋ。如ｋ＝２０，可访问１ＭＢ的存储单元。 ◎数据总线用于在计算机各功能部件之间传送数据。◎控制总线用于指明总线的工作周期和本次输入／输出完成的时刻。（３）主存储器分类 ◎按信息保存的长短分：ＲＯＭ与ＲＡＭ◎按生产工艺分：静态存储器与动态存储器静态存储器（ＳＲＡＭ）：读写速度快，生产成本高，多用于容量较小的高速缓冲存储器。动态存储器（ＤＲＡＭ）：读写速度较慢，集成度高，生产成本低，多用于容量较大的主存储器。静态存储器与动态存储器主要性能比较如下表：静态和动态存储器芯片特性比较ＳＲＡＭＤＲＡＭ存储信息触发器电容破坏性读出非是需要刷新不要需要送行列地址同时送分两次送运行速度快慢集成度低高发热量大小存储成本高低动态存储器的定期刷新：在不进行读写操作时，ＤＲＡＭ存储器的各单元处于断电状态，由于漏电的存在，保存在电容ＣＳ上的电荷会慢慢地漏掉，为此必须定时予以补充，称为刷新操作。２、动态存储器的记忆原理和读写过程（１）动态存储器的组成：由单个ＭＯＳ管来存储一位二进制信息。信息存储在ＭＯＳ管的源极的寄生电容ＣＳ中。◎写数据时：字线为高电平，Ｔ导通。写“１”时，位线（数据线）为低电平，ＶＤＤ（电源）将向电容充电写“０时，位线（数据线）为高电平，若电容存储了电荷，则将会使电容完成放电，就表示存储了“０”。◎读数据时：先使位线（数据线）变为高电平，当字线高电平到来时Ｔ导通，若电容原存储有电荷（是“１”），则电容就要放电，就会使数据线电位由高变低；若电容没有存储电荷（是“０”），则数据线电位不会变化。检测数据线上电位的变化就可以区分读出的数据是１还是０。注意①读操作使电容原存储的电荷丢失，因此是破坏性读出。为保持原记忆内容，必须在读操作后立刻跟随一次写入操作，称为预充电延迟。②向动态存储器的存储单元提供地址，是先送行地址再送列地址。原因就是对动态存储器必须定时刷新（如２ｍｓ），刷新不是按字处理，而是每次刷新一行，即为连接在同一行上所有存储单元的电容补充一次能量。③在动态存储器的位线上读出信号很小，必须接读出放大器，通常用触发器线路实现。④存储器芯片内部的行地址和列地址锁存器分先后接受行、列地址。⑤ＲＡＳ、ＣＡＳ、ＷＥ、Ｄｉｎ、

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。

计算机组成原理题(附答案)

计算机组成原理题解指南第一部分：简答题第一章计算机系统概论 1．说明计算机系统的层次结构。计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。第四章主存储器 1．主存储器的性能指标有哪些？含义是什么？存储器的性能指标主要是存储容量. 存储时间、存储周期和存储器带宽。在一个存储器中可以容纳的存储单元总数通常称为该存储器的存储容量。存取时间又称存储访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。存储周期是指连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需间隔的最小时间。存储器带宽是指存储器在单位时间中的数据传输速率。 2．DRAM存储器为什么要刷新？DRAM存储器采用何种方式刷新？有哪几种常用的刷新方式？ DRAM存储元是通过栅极电容存储电荷来暂存信息。由于存储的信息电荷终究是有泄漏的，电荷数又不能像SRAM存储元那样由电源经负载管来补充，时间一长，信息就会丢失。为此必须设法由外界按一定规律给栅极充电，按需要补给栅极电容的信息电荷，此过程叫“刷新”。 DRAM采用读出方式进行刷新。因为读出过程中恢复了存储单元的MOS栅极电容电荷，并保持原单元的内容，所以读出过程就是再生过程。常用的刷新方式由三种：集中式、分散式、异步式。 3．什么是闪速存储器？它有哪些特点？闪速存储器是高密度、非易失性的读/写半导体存储器。从原理上看，它属于ROM型存储器，但是它又可随机改写信息；从功能上看，它又相当于RAM，所以传统ROM与RAM的定义和划分已失去意义。因而它是一种全新的存储器技术。闪速存储器的特点：（1）固有的非易失性，（2）廉价的高密度，（3）可直接执行，（4）固态性能。4．请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？ SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。第五章指令系统 1．在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。 2．一个较完整的指令系统应包括哪几类指令？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、堆栈指令、字符串指令、特权指令等。 3．什么叫指令？什么叫指令系统？指令就是要计算机执行某种操作的命令一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。第六章中央处理部件CPU 1．指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。 2．简述CPU的主要功能。 CPU主要有以下四方面的功能：(1)指令控制程序的顺序控制，称为指令控制。 (2)操作控制 CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。 (3)时间控制对各种操作实施时间上的控制，称为时间控制。 (4)数据加工对数据进行算术运算和逻辑运算处理，完成数据的加工处理。 3．举出CPU中6个主要寄存器的名称及功能。 CPU有以下寄存器： (1)指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。 (2)程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。 (3)地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。

交叉存储器设计

计算机组成原理课程设计多体交叉存储器一、设计目的（1）深入了解提高计算机系统效率的一种有效方式——并行性；（2）研究交叉存储器的设计原理和实现方式，采用并行性的设计思想，设计一个简易的采用低位交叉编址的并行结构存储器；（3）复习和回顾译码电路设计、地址、数据和控制电路设计的相关知识；展开研究性教学，拓展大家知识面，提高分析问题解决问题的能力；（4）培养大家独立思考和创新研究的能力，积极营造自主创新的良好氛围；二、设计内容本次研究性设计要求为：设计一个容量为64KB 的采用低位交叉编址的8体并行结构存储器。画出CPU 和存储芯片（芯片容量自定）的连接图，并写出图中每个存储芯片的地址范围（用十六进制数表示）。三、设计要求（1）参考教材中关于交叉存储器的原理，给出系统设计方案，包括译码芯片的选择、各个芯片的工作时序设计；（2）注意片选信号的产生电路设计、地址锁存电路设计、数据信号线的电路设计、控制信号线的设计、交叉存储的实现；（3）要了解交叉存储器并行工作原理、各个存储器提的启动信号和地址、数据、片选信号的关系、如何实现1/8存储器周期就能够读取一次数据。四、设计方案（1）总线和控制信号确定设CPU 共有16根地址线，8根数据线，并用IO /M 作为访问存储器或I/O 的控制信号（高电平为访存，低电平为访I/O ），WR （低电平有效）为写命令，RD （低电平有效）为读命令。

要求：设计一个容量为64KB 的采用低位交叉编址的8体并行结构存储器。画出CPU 和存储芯片（芯片容量自定）的连接图，并写出图中每个存储芯片的地址范围（用十六进制数表示）。所需存储器芯片和138 Ai A0 … CE … WE Dn D0 RAM 存储器芯片 74LS138译码器（2）设计分析要设计一个容量为64KB 、采用低位交叉编址的8体并行结构存储器，则每个存储体容量应为64KB/8 = 8KB ，所以，应选择8KB （213B ）的RAM 芯片，需要芯片8块、地址线13根（A12-A0）、数据线8根（D7-D0），其中在片选信号的产生时需要用到74LS138译码器。（3）设计实现 ① 8片8K ×8RAM 芯片对应的二进制编码第0片：0000、0008、0010、…、FFF8H ，即： A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 … 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 第1片：0001、0009、0011、…、FFF9H ，即： A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 … 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 第2片：0002、000A 、0012、…、FFFAH ，即： A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 … RAM G1 /Y7 /G2A /Y6 /G2B /Y5 /Y4 /Y3 C /Y2 B /Y1 A /Y0

计算机组成原理复习题及参考答案(AB)

《计算机组成原理》课程复习资料一、选择题： 1.定点运算器用来进行 [ ] A.十进制数加法运算 B.定点数运算 C.浮点数运算 D.即进行定点数运算也进行浮点数运算 2.某SRAM芯片，其存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为 [ ] A.64，16 B.16，64 C.64，8 D.16，16 3.目前的计算机中，代码形式是 [ ] A.指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放 B.指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放 C.指令和数据都以二进制形式存放 D.指令和数据都以十进制形式存放 4.采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要用一个 [ ] A.指令周期 B.数据周期 C.存储周期 D.总线周期 5.冯·诺依曼机工作方式的基本特点是 [ ] 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.存储器按内容选择地址 6.某机字长32位。其中1位符号位，31位表示尾数。若用定点整数表示，则最大正整数为 [ ] A.+(231-1) B.+(230-1) C.+(231+1) D.+(230+1) 7.下列数中最大的数是 [ ] A.(100110001)2 B.(227)8 C.(98)16 D.(152)10 8.哪种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 9.由于CPU内部的操作速度较快，而CPU访问一次主存所花的时间较长，因此机器周期通常用下列哪个来规定 [ ] A.主存中读取一个指令字的最短时间 B.主存中读取一个数据字的最长时间 C.主存中写入一个数据字的平均时间 D.主存中取一个数据字的平均时间 10.下面叙述的概念中哪个是正确的 [ ] A.总线一定要和接口相连 B.接口一定要和总线相连 C.通道可以代替接口 D.总线始终由CPU控制和管理 11.在定点二进制运算器中，减法运算一般通过下列哪个来实现 [ ] A.原码运算的二进制减法器 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.补码运算的二进制加法器 12.下列有关运算器的描述中哪个是正确的 [ ] A.只作算术运算，不作逻辑运算 B.只作加法 C.能暂时存放运算结果 D.以上答案都不对 13.某DRAM芯片，其存储容量为512K×8位，该芯片的地址线和数据线数目为 [ ] A.8，512 B.512，8 C.18，8 D.19，8 14.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.主机和应用程序 D.配套的硬件设备和软件系统 15.没有外存储器的计算机初始引导程序可以放在 [ ] A.RAM B.ROM C.RAM和ROM D.CPU 二、名词解释： 1.CPU周期 2.存取时间 3.存储设备数据传输率

计算机组成原理存储器读写和总线控制实验实验报告

信息与管理科学学院计算机科学与技术实验报告课程名称：计算机组成原理实验名称：存储器读写和总线控制实验姓名：班级：指导教师：学号：实验室：组成原理实验室日期： 2013-11-22

一、实验目的 1、掌握半导体静态随机存储器RAM的特性和使用方法。 2、掌握地址和数据在计算机总线的传送关系。 3、了解运算器和存储器如何协同工作。二、实验环境 EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。三、实验内容学习静态RAM的存储方式，往RAM的任意地址里存放数据，然后读出并检查结果是否正确。四、实验操作过程开关控制操作方式实验注：为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的所有开关拨到输出高电平“1”状态，所有对应的指示灯亮。本实验中所有控制开关拨动，相应指示灯亮代表高电平“1”，指示灯灭代表低电平“0”。连线时应注意：对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。 1、按图3－1接线图接线：图3－1 实验三开关实验接线 2、拨动清零开关CLR，使其指示灯显示状态为亮—灭—亮。 3、往存储器写数据：

以往存储器的（FF ）地址单元写入数据“AABB ”为例，操作过程如下： 4、按上述步骤按表3－2所列地址写入相应的数据表3－2 5、从存储器里读数据：以从存储器的（FF ）地址单元读出数据“AABB ”为例，操作过程如下： (操作) (显示) (操作) (显示) (操作) (显6、按上述步骤读出表3－2数据，验证其正确性。五、实验结果及结论通过按照实验的要求以及具体步骤，对数据进行了严格的检验，结果是正确的，具体数据如图所示：

计算机组成原理第1章习题及参考答案

第一章绪论习题及参考答案一、判断题 1．微型计算机广阔的应用领域中，会计电算化属于科学计算应用方面。( ) 2．决定计算机计算精度的主要技术指标是计算机的字长。( ) 3．利用大规模集成电路技术把计算机的运算部件和控制部件做在一块集成电路芯片上，这样的一块芯片叫做单片机。( ) 4．计算机“运算速度”指标的含义是指每秒钟能执行多少条操作系统的命令。（） 5．兼容性是计算机的一个重要性能，通常是指向上兼容，即旧型号计算机的软件可以不加修改地在新型号计算机上运行。系列机通常具有这种兼容性。（）二、简答题 1．电子数字计算机与电子模拟计算机的主要区别是什么 2．简单描述计算机的发展过程和应用范围。 3．冯·诺依曼机的主要特点是什么 4．按照冯·诺依曼原理，现代计算机应具备哪些功能 5．如何理解软硬件之间的等价性 6．何谓绿色计算机对它有哪些要求 7．简单描述计算机的层次结构，说明各层次的主要特点。 8．计算机系统的主要技术指标有哪些参考答案一、判断题 1．错。会计电算化属于计算机数据处理方面的应用。 2．对。 3．错。计算机的运算部件和控制部件做在一块集成电路芯片上，这样的一块芯片叫CPU。 4．错。“运算速度”指标的含义是指每秒钟能执行多少条指令。 5．错。兼容性包括数据和文件的兼容、程序兼容、系统兼容和设备兼容，微型计算机通常具有这种兼容性。二、简答题 1．电子数字计算机的运算对象是离散的数字量，用数码进行运算，其运算结果也是离散的数字量；电子模拟计算机的运算对象是连续变化的物理量(如电流、电压等)，其运算结果也是连续变化的物理量。数字计算机的运算速度快，运算精度高。现代所说的计算机都是电子数字计算机。 2．从1946年世界上第一台数字电子计算机ENIAC研制成功至今，计算机的发展经历了4个时

实验五_存储器设计

计算机组成原理实验五《存储器设计》实验报告姓名：吴速碘黄紫微学号：13052053 13052067 班级：计算机二班日期2015、5、25

实验五存储器设计一、实验目的 1、掌握RAM和ROM的Verilog语言描述方法； 2、学习用宏模块的方法定制RAM和ROM。二、实验任务 1、设计并实现一个128*16 的单端口的RAM； 2、设计并实现一个128*16的ROM； 3、设计并实现一个双端口的128*16的RAM 4、设计并实现一个16*32的FIFO。 5、设计并实现正弦信号发生器，见“正弦信号发生器实验指南”。三、实验步骤 1 编写Verilog代码（见附页） 2功能仿真进行分析与综合，排除语法上的错误建立波形仿真文件，输入激励生成功能仿真网表进行功能仿真，观察输出结果 3选择器件 DE2_70开发板的使用者请选择EP2C70F896C6 4绑定管脚 5 下载验证 DE2_70开发板的下载:使用USB-Blaster进行下载四、实验内容五、实验思考题 1、分析存储器采用三态输出的原因是什么？存储器的输出端是连接在数据总线上的。数据总线相当于一条车流频繁的大马路，必须在绿灯条件下，车辆才能进入这条大马路，否则要撞车发生交通事故。同理，存储器中的数据是不能随意传送到数据总线上的。例如，若数据总线上的数据是“1”(高电平5V)，存储器中的数据是“0”(低电平0V)，两种数据若碰到一起就会发生短路而损坏单片机。因此，存储器输出端口不仅能呈现“l”和“0”两种状态，还应具有第三种状态“高阻"态。呈“高阻"态时，输出端口相当于断开，对数据总线不起作用，此时数据总线可被其他器件占用。当其他器件呈“高阻”态时，存储器在片选允许和输出允许的条件下，才能将自己的数据输出到数据总线上。 2、单端口和双端口的区别是什么？单端口ram是ram的读写只有一个端口，同时只能读或者只能写。双端口ram是ram读端口和写端口分开，一个端口能读，另一个端口可以同时写。 3、什么情况下考虑采用双端口存储器？

计算机组成原理计算题

8、用二进制数表示一个四位十进制的整数最少需要几位（不含符号位）。解：N＝4×1/㏒ 2＝14 位。 9、某机器字长 16 位，浮点表示时，其中含 1 位阶符、5 位阶码、1 位尾符、9 位尾数，请写出它能表示的最大浮点数和最小浮点数。解：最大浮点数＝2+21×（1－2-9）最小浮点数＝－2+31×（1－2-9）。 10、字符“F”的 ASCII 码为 46H，请写出它的奇校验码和偶校验码（假定校验位加在最高位）。解：字符“F”的 ASCII 码为 46H，奇校验码为 10110110（B6H），偶校验码为 00110110（36H）。 1、设有一个具有 24 位地址和 8 位字长的存储器，求：（1）该存储器能存储多少字节的信息？（2）若存储器由 4M×1 位的 RAM 芯片组成，需要多少片？（3）需要哪种译码器实现芯片选择？解：⑴ 存储单元数为 2 24＝16M＝16777216，故能存储 16M 字节的信息。 ⑵ 由于存储容量为 16MB（8 位字长），每 4M 字节需要 4 片（位并联方式），故需芯片数为 16/4×8＝32 片。 ⑶ 若用 32 片组成一个 16M（8 位字长），地址总线的低 22 位可直接连到芯片的 A0-A21管脚，而地址总线的高 2 位（A22，A23）需要通过 2：4 线译码器进行芯片选择。存储器组成方案为位并联和地址串联相结合的方式。存储器 24 位地址（A23-A0），而单个芯片 22 位地址（A21-A0）， 32 片，8 个芯片一组，共 4 组。所以采用 2：4 译码器。组成方案为：地址串联，位并联。 4、某磁盘存储器的转速为 3000 转/分，共有 4 个记录面，每毫米 5 道，每道记录信息为 12288B, 最小磁道直径为 230mm,共有 275 道.问： (1) 磁盘存储器的存储容量是多少？ (2) 最大位密度，最小位密度是多少？ (3) 磁盘数据传输率是多少？