计算机组成原理课后答案
第1章习题参考答案
1. （1）D （2）D （3）B （4）C （5）D （6）D
2. 答：计算机是一种以电子器件为基础的，不需人的直接干预，能够对各种数字化信息进行快速算术和逻辑运算的工具，是一个由硬件﹑软件组成的复杂的自动化设备。
理解计算机的概念，应从六个方面：（1）以电子器件为物质基础，即研究的对象是电子数字计算机（Digital Computer）；（2）不需要人的直接干预，说明具有自动化能力，其前提是存储程序；（3）处理各种数字化信息，计算机以二进制编码作为数字化编码及运算的基础；（4）具有算逻运算能力，基本运算操作是算术和逻辑运算；（5）计算机是快速工具，主要取决于两个因素：一是电子器件，二是存储程序。（6）由硬件和软件组成。
3. 答：见本章小结。
4. 答：计算机的生命力在于它的广泛应用，应用的范围几乎涉及人类社会的所有领域。归纳起来，在科学计算、过程检测与控制、信息管理、计算机辅助系统等领域中的应用成就最为突出。
举例：计算机辅助教学CAI；学生的学籍管理系统；数字图书馆系统；虚拟现实系统；售票系统；学校的一卡通系统等。
5. 答：冯?诺依曼原理的基本思想是：
?采用二进制形式表示数据和指令。指令由操作码和地址码组成。
?将程序和数据存放在存储器中，使计算机在工作时从存储器取出指令加以执行，自动完成计算任务。这就是“存储程序”和“程序控制”（简称存储程序控制）的概念。
?指令的执行是顺序的，即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移指令实现。
?计算机由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成，并规定了5部分的基本功能。
冯?诺依曼型计算机的基本特点也可以用“存储程序”和“程序控制”来高度概括。
6. 答：计算机的硬件系统由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、输入输出设备及总线系统组成。而总线分为数据总线、地址总线、控制总线，其结构有单总线结构、双总线结构及多总线结构。存储器（Memory）是用来存放数据和程序的部件；运算器是对信息进行运算处理的部件；控制器是整个计算机的控制核心。它的主要功能是读取指令、翻译指令代码、并向计算机各部分发出控制信号，以便执行指令；输入设备能将数据和程序变换成计算机内部所能识别和接受的信息方式，并顺序地把它们送入存储器中；输出设备将计算机处理的结果以人们能接受的或其它机器能接受的形式送出。
7. 答：总线（Bus）就是计算机中用于传送信息的公用通道，是为多个部件服务的一组信息传送连接线。按照总线的连接方式，计算机组成结构可以分为单总线结构、双总线结构和多总线结构等（详细内容见第7章）。
? 7 ?
8. 答：计算机硬件（Hardware）是指构成计算机的所有实体部件的集合，通常这些部件由电路（电子元件）、机械等物理部件组成。计算机软件（Software）是指能使计算机工作的程序和程序运行时所需要的数据，以及与这些程序和数据有关的文字说明和图表资料，其中文字说明和图表资料又称为文档。固件（Firmware）是一种介于传统的软件和硬件之间的实体，功能上类似软件，但形态上又是硬件。微程序是计算机硬件和软件相结合的重要形式。
软件和硬件的逻辑等价含义：
（1）任何一个由软件所完成的操作也可以直接由硬件来实现
（2）任何一条由硬件所执行的指令也能用软件来完成
在物理意义上软件和硬件是不等价的。
9. 答：计算机软件可以分为系统软件和应用软件两大类。系统软件是指管理、监控和维护计算机资源（包括硬件和软件）的软件。系统软件为计算机使用提供最基本的功能，但是并不针对某一特定应用领域。而应用软件则恰好相反，不同的应用软件根据用户和所服务的领域提供不同的功能。目前常见的系统软件有操作系统、各种语言处理程序、数据库管理系统以及各种服务性程序等。
举例：系统软件，如Windows，Linux等；应用软件，如学生的学籍管理系统等。
10. 答：程序设计语言一般分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。机器语言是最底层的计算机语言。用机器语言编写的程序，计算机硬件可以直接识别。每一条机器指令都是二进制形式的指令代码。汇编语言是为了便于理解与记忆，将机器语言用助记符号代替而形成的一种语言。高级语言是从50年代中期开始逐步发展起来的面向问题的程序设计语言，与具体的计算机硬件无关，其表达方式接近于被描述的问题，易为人们接受和掌握。
机器语言程序是直接针对计算机硬件的，执行效率比较高，能充分发挥计算机的速度性能。但是，用机器语言编写程序的难度比较大，容易出错，而且程序的直观性比较差，也不容易移植。汇编语言采用了助记符，比机器语言直观，容易理解和记忆，用汇编语言编写的程序也比机器语言程序易读、易检查、易修改。但需要汇编程序的支持。高级语言的显著特点是独立于具体的计算机硬件，通用性和可移植性好，易于编程，但运行效率低。
11. 答：计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由微程序级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成，每一级上都能创造程序设计，且得到下级的支持。
12. 答：兼容（Compatible）是一个广泛的概念，包括软件兼容、硬件兼容、系统兼容等。软件兼容存在以下两种情况：
（1）软件的向上兼容性——这是指某档机原开发的软件可以不加修改便能在它的高档机上正确运行使用。
（2）软件的向下兼容性——这是指某档机的软件可以不加修改便能在它的低档机上正确运行使用。在这种情况下，软件向上兼容是不成问题的。在同一系列机内，不论高档机与低档机，所有机型上都能运行使用的软件，则是既能向上兼容又能向下兼容。
硬件兼容是软件兼容的基础，系统兼容包括硬件兼容和软件问题。
计算机组成原理（第二版）
? 8 ?
13. 答：算术逻辑运算部件（ALU：Arithmetic Logic Unit），是运算器的核心组成，功能是完成算数和逻辑运算。“中央处理单元”（CPU：Central Processing Unit）包括运算器和控制器，是计算机的信息处理的中心部件。存储器、运算器和控制器在信息处理操作中起主要作用，是计算机硬件的主体部分，通常被称为“主机”。字长决定了计算机的运算精度、指令字长度、存储单元长度等，可以是8/16/32/64/128位（bit）等。
14. 答：是的，计算机硬件实体的5个基本组成部分缺一不可。
15. 答：见本章1.3.2节。
16. 答：多媒体技术是指能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同信息类型媒体的技术。计算机信息的形式可以是文字、声音、图形和图象等。
17. 答：电子数字计算机中处理的信息是在时间上离散的数字量，运算的过程是不连续的；电子模拟计算机中处理的信息是连续变化的物理量，运算的过程是连续的。
18.答：现代计算机系统是一个硬件与软件组成的综合体，可以把它看成是按功能划分的多级层次结构。
第0级为硬件组成的实体。
第1级是微程序级。这级的机器语言是微指令集，程序员用微指令编写的微程序一般是直接由硬件执行的。
第2级是传统机器级。这级的机器语言是该机的指令集，程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。
第3级操作系统级。从操作系统的基本功能来看，一方面它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另一方面它又是传统机器的延伸。
第4级是汇编语言级。这级的机器语言是汇编语言，完成汇编语言翻译的程序叫做汇编程序。
第5级是高级语言级。这级的机器语言就是各种高级语言，通常用编译程序来完成高级语言翻译工作。
第6级是应用语言级。这一级是为了使计算机满足某种用途而专门设计的，因此这一级语言就是各种面向问题的应用语言。
19. 答：
计算机系统的主要技术指标有：机器字长、数据通路宽度、主存储器容量和运算速度等。
机器字长是指参与运算的数的基本位数，它是由加法器、寄存器的位数决定的。
数据通路宽度是指数据总线一次所能并行传送信息的位数。
主存储器容量是指主存储器所能存储的全部信息。
运算速度与机器的主频、执行什么样的操作、主存储器本身的速度等许多因素有关。
? 9 ?
第2章习题参考答案
1. （1）C （2）B （3）B （4）B （5）B
（6）C （7）CD （8）D （9）B （10）B
2. （1）（2001）10>（2001）8
（2）（4095）10>（7776）8
（3）（0.115）10>（0.115）16
（4）（0.625）10<（0.505）8
3. 解：
最大正数=2111*0.111111=126
最大负数=2-111*-0.000001=2-13
最小负数=2111*-0.111111=-126
4. 解：
X=-19/64=(-10011*2-110)2=-0.0100110=2-01*-0.1001100
定点数：
[X]原=1.0100110；
[X]反=1.1011001；
[X]补=1.1011010；
浮点数：
原码：1,001;1.1001100
补码：1,111;1.0110100
反码：1,110;1.0110011
阶移，尾补：0,111;1.0110100
5. 解：
(1)= 0.111110*21,011
(2)= -0.0000111=20100*1.001000
(3)> 2111*0.111111 上溢
(4)= 21100*1.011001
6. 解：
0 1
7. 解：
X=0.1001，Y=-0.0100，
[X]补=0.1001，[-X]补=1.0111，[X/2]补=0.01001，
[Y/4]补=1.111100，[-Y/2]补=0.00100
8. 解：
（1）693.12=(011010010011.00010010)8421=(100111000110.01000101)余3
计算机组成原理（第二版）
? 10 ?
（2）37.567=(00110111.010*********)8421=(01101101.100010011010)余3
9. 解：
（1）不一定（2）成立
10. 解：
（1）-128 （2）-128 （3）-133 （4）43
11. 解：
（1）165 （2）126 （3）88 （4）1332
12. 解：
（1）0.1110 （2）-0.0011 （3）0.1000
13. 解：
486936B
128B 216416B
14. 答：
若海明码的最高位号为m，最低位号为1，即ＨmＨm-1…Ｈ2Ｈ1，则海明码的编码规则是：
（1）校验位与数据位之和为m，每个校验位P i在海明码中被分在位号2i-1的位置上，其余各位为数据位，并按从低向高逐位依次排列的关系分配各数据位。
（2）海明码的每一位位码H i（包括数据位和校验位）由多个校验位校验，其关系是被校验的每一位位号要等于校验它的各校验位的位号之和。
15. 解：
010
16. 答：
（1）最大正数
11 111 111 111 111 111 111 111 111 111 11
X = [1+（1-223）]×2127
（2）最小正数
00 000 000 000 000 000 000 000 000 000 00
X=1.0×2-128
（3）最大负数
111 111 11 111 111 111 111 111 111 111 11
X== -[1+（1-223）]×2127
（4）最小负数
00 000 000 000 000 000 000 000 000 000 00
X=-1.0×2-128
17. 答：
（1
? 11 ?
数值 = （231 – 1）10
数值 = -（231 – 1）10
（2）定点原码小数表示：
最大正数 = （1 – 2-31 ）10
最大负数 = -（1 – 2-31 ）10
18. 解：
[ x ]原= 1.01111； [ x ]补= 1.10001；[ -x ]补= 0.01111
[ y ]原= 0.11001； [ y ]补= 0.11001；[ -y ]补= 1.00111
19. 证明：
当1＞x ≥0时，即x 为正小数时，1 >[x]补= x ≥0
因为正数的补码等于正数本身，所以 1＞x 0.x 1x 2…x n ≥0，x 0 = 0
当1＞x ＞- 1时，即x 为负小数，根据补码定义有：
2 > [ x ]补= 2 + x ＞1 （mod2）
即2＞x 0.x 1x 2…x n ＞1，x 0= 1
若1＞x ≥0 ，x 0 = 0，则 [ x ]补 = 2 x 0 + x = x
若- 1＜x ＜0，x 0 = 1，则 [ x ]补 = 2 x 0 + x = 2 + x
所以有[x]补= 2x 0 + x ，当{01,010,10>=>->>=
x x x ，得证。 20. 解：
[ x ]补= 0.1011，[ y ]补= 1.1011
[
21x]补= 0.01011，[2
1x ]补= 1.11011 [41x]补= 0.001011，[41 x ]补= 1.111011 [-x]补= 1.0101，[-x]补=0.0101
21. 证明：
当 x ≥0 时，x 0 = 0，[x]补= 0. x 1 x 2…x n = ∑n i=1 x i 2-i = x
当 x ＜0 时，x 0= 1，[x]补= 1. x 1 x 2…x n =2+ x
所以 x = 1. x 1 x 2…x n-2 = -1 + 0. x 1 x 2…x n = -1 + ∑n i=1 x i 2-i
综合上述两种情况，可得出：X = -X 0 +∑n i=1 x i 2-i （补码与真值的关系）。
计算机组成原理（第二版）
? 12 ?
第3章习题参考答案
1. （1）B （2）D （3）B （4）C （5）D （6）C （7）A （8）B
2. 解：
（1）0.00111 （2）0.11001 （3）-0.10100
3. 解：
[X+Y]变补 =（312022）8
[X-Y]变补=（110000）8 溢出（两符号位01）
4. 解：（运算过程请参考书中例题）
（1）1，101011000010
（2）0，000011010010
（3）1，000011010010
（4）0，011000111001
5. 解：（运算过程请参考书中例题）
（1）[X/Y]原=1，11000；余=0.10101*2-5
（2）[X/Y]原=1，11010；余=0.11010*2-5
（3）[X/Y]原=1，10000；余=0.01011*2-5
（4）溢出
6. 答：原码一位乘法运算过程中，每一步相加的和有可能往前有进位，所以部分积的符号位用一位，以保留往前的进位，然后再进行右移操作；
原码两位乘法中的运算过程使用了补码运算，由于有乘2运算，也就是往左移操作，每一步相加的和有可能往前有进位，且有可能影响两个符号位，所以部分积的符号位要三位，以保留往前的进位，然后进行右移操作时可以根据最高符号位确定往右补的编码。
7. 答：运算器的基本结构应包括以下几个部分：
(1) 能实现算术和逻辑运算功能的部件ALU；
(2) 存放待加工的信息或加工后的结果信息的通用寄存器组；
(3) 按操作要求控制数据输入的部件：多路开关或数据锁存器；
(4) 按操作要求控制数据输出的部件：输出移位和多路开关；
(5) 计算器与其它部件进行信息传送的总线以及总线接收器与发送器；总线接收
器与发送器通常是由三态门构成的。
8. 答：浮点加减运算的运算步骤包括：对阶、求和、规格化、舍入、溢出判断。规则
及示例请见书中“浮点加减法运算”一节。
9. 解：
原码加减交替法的规则是：
当余数为正时，商上1，余数左移一位，减除数绝对值得新余数；
当余数为负时，商上0，余数左移一位，加除数绝对值得新余数。
? 13 ?
[X]原=1.1001 [Y]原= 1.1011
|X| =0.1001 |Y| =0.1011 [-|Y|]补= 1.0101
运算过程如图所示
所以，Q s = 1 1 =0
[X/Y]原 =[Q]原 =0.1101
[R]原 =2-4R
4
= 0.00000001
X/Y = 0.1101
R = 0.00000001
原码加减交替除法运算过程
被除数
（余数R）
商 Q 操作说明
0 0. 1 0 0 1 +） 1 1. 0 1 0 1 R0 = [X| +[-|Y|]补
1 1. 1 1 1 0
1 1. 1 1 0 0 +） 0 0. 1 0 1 1 0
得R1 < 0，商上0
余数与商左移一位
+|Y|
0 0. 0 1 1 1
0 0. 1 1 1 0 +） 1 1. 0 1 0 1 0. 1
R2 > 0，商上1
余数与商左移一位
+[-|Y|]补
0 0. 0 0 1 1
0 0. 0 1 1 0 +） 1 1. 0 1 0 1 0. 1 1
得R2 > 0，商上1
余数与商左移一位
+[-|Y|]补
1 1. 1 0 1 1
1 1. 0 1 1 0 +） 0 0. 1 0 1 1 0. 1 1 0
得R3 < 0，商上0
余数与商左移一位
+|Y|
0 0. 0 0 0 1
0. 1 1 0 1
得R4 > 0，商上1 商左移一位，余数不动
10. 答：
（1）定点表示法，例如定点小数，带符号n+1位数时：小于2-n时：下溢，当0；
大于1-2-n时：上溢。
（2）浮点表示法，规格化后，从阶码上分析溢出：
阶码很小时：下溢，当0；
阶码超出最大值时：上溢。
11. 答：请参考本章先行进位的有关描述。
12. 解：
（1）浮点乘法规则：
计算机组成原理（第二版）
? 14 ? N 1 ×N 2 =)(2
21)(21S S j j ??+
（2）阶码求和：
j 1 + j 2 = 0
（3）尾数相乘： 被乘数S 1 =0.1001，令乘数S 2 = 0.1011，尾数绝对值相乘得积的绝对值，积的符号位 = 00 = 0⊕。按无符号阵乘法器运算得：N 1 ×N 2 = 20×0.01100011
（4）尾数规格化、舍入（尾数四位）
2)01(2212
)01100011.0(-?+=+N N 13. 解：
（1）组成最低四位的74181进位输出为：
C 4 = C n+4 = G + P C n = G + P C 0 ,C 0为向第0位进位。
其中，G = y 3 + y 2x 3 + y 1x 2x 3 + y 0x 1x 2x 3
P = x 0x 1x 2x 3
所以，C 5 = y 4 + x 4C 4
C 6 = y 5 + x 5C 5 = y 5 + x 5y 4 + x 5y 4C 4
（2）设标准门延迟时间为T ，“与或非门”延迟时间为1.5 T ，则进位信号C 0由最低位
传至C 6需经一个反向器、两极“与或非门”，故产生C 6的最长延迟时间为：
T + 2×1.5T = 4T
（3）最长求和时间应从施加操作数到ALU 算起：第一片74181有3级“与或非门”（产生控制参数x 0 ,y 0 和C n+4），第二、三片74181共2级反向器和2级“与或非门”（进位链），第四片7181求和逻辑（1级“与或非门”和1级半加器，设其延迟时间为3T ），故总的加法时间为：
t 0 = 3×1.5T + 2T + 2×1.5T + 1.5T + 3T = 14T
14. 解：
因)()
(2Y x y x E E E S S y x X =+=+，求X+Y 要经过对阶、尾数求和及规格化等步
骤。
（1）对阶：
J =E △x －E y =（-10）2－（+10）2=（-100）2 所以E x 2=（10）2=E y 。S x 右移四位后S x =0.00001001，经过舍入后S X =0001，经过对阶、舍入后，2)10()0001.0(22?=x 。 （2）尾数求和： S x +S y 0.0001（S x ） + 0.1011（S y ） ? 15 ? S x +S y =0.1100 结果为规格化数。 22)10()10()00.11()1100.0(2)(222==+?=+y x S S y x 15. 解： 设最高位为符号位，输入数据为[ x ]补=01111，[ y ]原=11101，[ y ]补=10011 算前求补器输出后： x = 1111，y = 1101 1 1 1 1 × 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 乘积符号位运算： 1 1 1 1 x 0y ⊕0 = 0 1 = 1⊕ + 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 算后求补器输出为00111101，加上乘积符号位1，最后得补码乘积值为10011101。 利用补码与真值的换算公式，补码二进制数的真值是： x×y = -1×28 + 1×25 + 1×24 + 1×23 + 1×22 + 1×20 = -195 十进制数乘法验证： x×y =（+15）×（-13）= -195 16. 证明： （1）当被乘数x 的符号任意，以补码表示，乘数y 为正。 设[x]补＝x 0.x 1x 2…x n ，[y]补= 0.y 1 y 2…y n 因为[x]补= 2 + x （mod2）， [y]补= y 所以[x]×[y] =（2+x ）×y = 2y + x ×y = 2（y 1 y 2…y n ）+ x ×y 因为（y 1 y 2…y n ）是大于０的正整数。根据模运算的性质有： 2（y 1y 2…y n ） = 2（mod2） 所以 [x]补×[y]补= 2 + xy = [x ×y]补（mod2） 即 [x ×y]补= [x]补×[y]补= [x]补×（0. y 1 y 2…y n ）= [x]补×y （2）当被乘数x 符号任意，乘数y 为负，都以补码表示。 [x]补= x 0. x 1x 2…x n [y]补= y 0.y 1y 2…y n = 1.y 1y 2 …y n = 2 + y （mod2） y = [y]补–2 =1. y 1y 2 …y n – 2 =0. y 1y 2 …y n – 1 所以 x×y = x （0. y 1y 2 … y n – 1）= x （0. y 1y 2 …y n ）– x [x×y]补 = [x （0. y 1y 2 …y n ）]补 + [-x]补 因为 （0. y 1y 2…y n ）> 0,根据式（1） [x （0. y 1y 2…y n ）]补= [x]补×[y]补= [x]补×（0. y 1y 2 …y n ） 即[x ×y]补= [x]补×（0. y 1y 2…y n ） + [-x]补 （3） 被乘数x 与乘数y 的符号任意，以补码表示。 计算机组成原理（第二版） ? 16 ? 只要将式（1）与式（2）综合起来便得到补码乘法的统一算式，如下： [x ×y]补= [x]补（0. y 1y 2 … y n ）- [x]补×y0 = [x]补×[0. y 1y 2…y n –y 0] =[x]补×[-y 0 + y 1×2-1+y 2×2-2+…+y n ×2-n ]=[x]补×y 17. 解： （1）设S 1为x 的尾数，S 2为y 的尾数，则 S 1 = （-0.875）10 = （-0.111）2 [S 1]补 = 1.001 S 2 = （0.625）10 = （+0.101）2 [S 2]补 = 0.101 （2）求z = x – y 的二进制浮点规格化结果。 （A ）对阶： 设x 的阶码为j x ,y 的阶码为j y , j x = （+01）2，j y = （+10）2, j x – j y = （01）2 – （10）2 = （-01）2，小阶的尾数S 1右移一位， S 1 = （-0.0111）2，j x 阶码加１，则j x = （10）2 = j y ，经舍入后， S 1 = （-0,100）2，对阶完毕。 22)100.0()10(122-?=?=S x X j 22)101.0()10(222+?=?=S y y j （B ）尾数相减 [S 1]补= 11.100 + [-S 2]补= 11.011 [S 1-S 2]补= 10.111 尾数求和绝对值大于1 尾数右移一位，最低有效位舍掉，阶码加１（右规），则[S 1-S 2]补 = 11.011 （规格化数），j x = j y = 11 （C ）规格化结果011.1011 第4章 习题参考答案 1. （1）B （2）C （3）B （4）C （5）D （6）C （7）A （8）D （9）D （10）D 2. 答：略 3. 答：请参考本章主存储器有关描述。 4. 答：请参考本章主存储器有关描述。 5. 答：主存储器的基本组成： （1）贮存信息的存储体。一般是一个全体基本存储单元按照一定规则排列起来的存 ? 17 ? 储阵列。存储体是存储器的核心。 （2）信息的寻址机构，即读出和写入信息的地址选择机构。这包括：地址寄存器（MAR）和地址译码器。地址译码器完成地址译码，地址寄存器具有地址缓冲功能。 （3）存储器数据寄存器MDR。在数据传送中可以起数据缓冲作用。 （4）写入信息所需的能源，即写入线路、写驱动器等。 （5）读出所需的能源和读出放大器，即读出线路、读驱动器和读出放大器。 （6）存储器控制部件。包括主存时序线路、时钟脉冲线路、读逻辑控制线路，写或重写逻辑控制线路以及动态存储器的定时刷新线路等，这些线路总称为存储器控制部件。 6. 答：在MOS半导体存储器中，根据存储信息机构的原理不同，又分为静态MOS 存储器（SRAM）和动态MOS存储器（DRAM），前者利用双稳态触发器来保存信息，只要不断电，信息不会丢失，后者利用MOS电容存储电荷来保存信息，使用时需不断给电容充电才能使信息保持。 7. 答：对动态存储器要每隔一定时间（通常是2ms）给全部基本存储元的存储电容补充一次电荷，称为RAM的刷新，2ms是刷新间隔时间。由于存放信息的电荷会有泄漏，动态存储器的电荷不能象静态存储器电路那样，由电源经负载管源源不断地补充，时间一长，就会丢失信息，所以必须刷新。常用的刷新方式有两种：集中式刷新、分布式刷新。 8. 答： （1）静态存储器：易失性存储器 （2）动态存储器：易失性存储器 （3）MOS电路存储器：易失性存储器 （4）只读存储器：非易失性存储器 （5）随机存取存储器：不确定 9. 答：高速缓冲存储器、多体交叉存储器。 10. 答： （1）方案一：顺序方式 (a) 主存地址被分成高n位和低m位，高位（n）表示模块号，低位（m位）表 示块内地址； (b) 在一个模块内，程序是从低位地址连续存放； (c) 对连续单元存取，一般仅对一个模块操作 (d) 特点：多模块并行工作；易扩充容量；故障局部性。 （2）方案二：交叉方式 (a) 主存地址被分成高n位和低m位，低位（m位）表示模块号，高位（n）表 示块内地址； (b) 各模块间采用多模块交叉编址； (c) 对连续单元存取，则多个模块并行工作 (d) 特点：多模块并行工作，速度快；不易扩展；故障全局性。 11. 答：请参考本章高速缓冲存储器有关描述。 计算机组成原理（第二版） ? 18 ? 12. 答：A：③；B：③；C：②；D：⑤；E：③； 13. 答：（3）（5）（10）（11） 14. 答：请参考本章存储器的分级结构和虚拟存储器等有关描述。 15. 解： （1）主存容量＝4096×128B=219 故主存地址共有19位 （2）页内地址＝7位 组地址＝4位 主存字块标记＝19－7－4＝8 （3）引入Cache结构的目的是为了解决主存和CPU之间速度匹配问题。 而采用虚拟存储结构目的是解决主存容量不足的问题 16. 解：64片；19位；8位 17. 解：最小的和=18 （1）地址线：16根，数据线：2根 （2）地址线：17根，数据线：1根 18. 解：（1）16K；（2）128片；（3）4位 19. 解：需要32个芯片。请参考本章存储器与中央处理器的连接有关例题。 20. 解： 页面容量为：4KB=212B 程序地址空间：2GB=231B 故虚页号字段位数=31-12=19 页表长度=219 虚拟地址格式：Array 21. 解： （1）Cache容量64KB，每块8KB，所以 块内地址为13位（第0位到第12位）； 块地址为16－13＝3位（第13位到第15位）； （注：块地址也可以称为CACHE行地址） 页面标记为20－16＝4位（第16位到第19位） （2）35303H＝0011 0101 0011 0000 0011 所以区号＝0011 块号＝010 块内地址＝1 0011 0000 0011 （3）Cache有8块 主存的第k块映射到Cache的第k mod 8个块 ? 19 ? 22. 答： 存储器和寄存器不是一回事。存储器在CPU的外边，专门用来存放程序和数据，访问存储器的速度较慢。寄存器属于CPU的一部分，访问寄存器的速度很快。 23. 答： 存储器的主要功能是用来保存程序和数据。存储系统是由几个容量、速度和价格各不相同的存储器用硬件、软件以及硬件与软件相结合的方法连接起来的系统。把存储系统分成若干个不同层次的目的是为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。由高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速缓冲和主存间称为Cache－主存存储层次（Cache存储系统）；主存和辅存间称为主存－辅存存储层次（虚拟存储系统）。 24. 答： 存取周期是指主存进行一次完整的读写操作所需的全部时间，即连续两次访问存储器操作之间所需要的最短时间。存取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。存取周期一定大于存取时间。 25. 解： （1）需1024×1的芯片128片。 （2）该存储器所需的地址线总位数是14位，其中2位用于选板，2位用于选片，10位用作片内地址。 26. 解： 顺序存储器和交叉存储器连续读出m=8个字的信息总量都是： q = 64位× 8 =512位 顺序存储器和交叉存储器连续读出8个字所需的时间分别是： t2 = mT = 8 × 200ns =1600ns =16 × 10 -7（S） t1 = T + （m–1）t =200ns + 7×50ns = 550ns = 5.5 × 10-7（S） 顺序存储器带宽 W2 = q/t2 = 512 / （16×10-7） =32 × 107（位/S） 交叉存储器带宽W1 = q/t1 = 512/ （5.5×10-7） =73 × 107（位/S） 27. 解： 主存地址分布及芯片连接图如图4-37所示。根据给定条件，选用EPROM 8K×16位芯片1片，SRAM 8K×16位芯片4片，4K×16位芯片1片，3:8译码器1片，与非门及反向器。 计算机组成原理（第二版） ? 20 ? 图4-37 主存地址分布及芯片连接图 A12-A0进行片内译码 A15-A13进行片外译码（8组） 28. 证明： 假设（1）存储器模块字长等于数据总线宽度； （2）模块存取一个字的存储周期等于T； （3）总线传送周期为τ； （4）交叉存储器的交叉模块数为m。 交叉存储器为了实现流水线方式存储，即每通过τ时间延迟后启动下一模块，应满足 T = mτ, （1）交叉存储器要求其模块数≥m,以保证启动某模块后经过mτ时间后再次启动该模块时，它的上次存取操作已经完成。这样连续读取m个字所需要时间为： t1 = T + （m – 1）τ = mτ + mτ – τ = （2m – 1）τ（2）故存储器带宽为： W1 = 1/t1 = 1/（2m-1）τ（3）而顺序方式存储器连续读取m个字所需时间为： t2 = mT = m2×τ（4）存储器带宽为： W2 = 1/t2 = 1/m2×τ（5） 比较（3）和（5）式可知，交叉存储器带宽W1大于顺序存储器带宽W2。 ? 21 ? 第5章习题参考答案 1. 答：略 2. 解：（1）（4）（5） 3. （1）B （2）D （3）B （4）C （5）C （6）B （7）C （8）D （9）B （10）A 4. 答：请参考本章指令系统的要求有关描述。 5. 答：一台计算机选择怎样的指令格式，涉及多方面因素。一般要求指令的字长要短一些，以得到时间和空间上的优势。但指令也必须有足够的长度以利于增加信息量。再者，指令字长一般应是机器字符长度的整数倍以便存储系统的管理。另外，指令格式的设计还与如何选定指令中操作数地址的位数有关。 6. 解：设1地址指令有X条 （（24-N）*26-X）*26=M 得：X=（24-N）*26-M*2-6 7. 解： 由于设定全部指令采用8位固定的OP字段，故这台计算机最多的指令条数为28=256条。因此最多还可以设计出（256-m-n）条单操作数指令。 8. 答：不能。 9. 解：可以，具体方案： 4条三地址指令 8条二地址指令 192一地址指令（192=24*23） 10. 答：寄存器寻址；寄存器间址；立即数寻址；变址寻址、基址寻址、相对寻址。 11. 答：请参考本章指令系统的分类有关描述。 12. 答：指令是灵活多变的，主要体现在以下几个方面：指令格式多样；寻址方式丰富；指令类型多种；操作码位数可随地址码个数变化而变化（扩展操作码方式）；指令长度可变等。 13. 答：基址寻址方式和变址寻址方式，在形式上是类似的。但用户可使用变址寻址方式编写程序，而基址寻址方式中对于基址寄存器，用户程序无权操作和修改，由系统软件管理控制程序使用特权指令来管理的。再者基址寻址方式主要用以解决程序在存储器中的定位和扩大寻址空间等问题。 14. 答：请参考本章指令寻址方式有关描述。 15. 答： （1）堆栈的概念 是若干个存储单元(或寄存器)的有序集合，它顺序地存放一组元素。 计算机组成原理（第二版） ? 22 ? ?数据的存取都只能在栈顶单元内进行，即数据的进栈与出栈都只能经过栈顶单 元这个“出入口”。 ?堆栈中的数据采用“先进后出”或“后进先出”的存取工作方式。 （2）堆栈结构在计算机中的作用 ?具有堆栈结构的机器使用零地址指令，这不仅合指令长度短，指令结构简单，机器硬件简化。 ?实现程序调用，子程序嵌套调用和递归调用。 ?对于“中断”技术，堆栈更是不可缺少的，保存“断点”和“现场”。 （3）堆栈的操作 设数据进栈方向为从高地址向低地址发展，当向堆栈压入数据时，SP的内容先自动递减而指向一个新的空栈顶单元，再把数据写入此栈顶单元；当数据弹出堆栈时，立即读出SP所指向的栈顶单元内容，再把SP内容自动递增而指向新的栈顶位置。即 PUSH X； (SP)-1→SP (X)→(SP) POP X； ((SP))→X (SP)+1→SP 16. 答： （1）数据传送指令，源操作数是寄存器寻址，终点操作数也是寄存器寻址； （2）数据传送指令，源操作数是寄存器间址，终点操作数是寄存器寻址； （3）加法指令，源操作数是变址寻址，终点操作数是寄存器间址； （4）加法指令，源操作数是自增型寻址，终点操作数是自减型寻址； 17. 答： （1）双字长二地址指令，用于访问存储器； （2）操作码字段OP为六位，可以指定64种操作； （3）一个操作数在源寄存器（共16个），另一个操作数在存储器中（由基址寄存器和位移量决定）。 18. 答： 指令长度与机器字长没有固定关系，指令长度可以等于机器字长，也可以大于或小于机器字长。通常，把指令长度等于机器字长的指令称为单字长指令；指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令；指令长度等于两个机器字长的指令称为双字长指令。 19. 答： 4条三地址指令 000 XXX YYY ZZZ ∶ 000 XXX YYY ZZZ ? 23 ? 8条二地址指令 100 000 XXX YYY ∶ 100 111 XXX YYY 180条单地址指令 101 000 000 XXX ∶ 101 110 011 XXX 20. 答： 主存容量越大，所需的地址码位数就越大。对于相同容量来说，最小寻址单位越小，地址码的位数就越长。 21. 答： 操作码6位，寻址方式2位，地址码8位。 22. 答： （1）返回指令通常为零地址指令。返回地址保存在堆栈中，执行返回指令时自动从堆栈中弹出。而且前返回地址是保存在子程序的第一个单元中，故此时指令不能再是零地址指令了，而应当是－地址指令。 （2）在这种情况下，可利用寄存器或主存单元进行主、子程序间的参数传递。 （3）可以用于子程序的嵌套（多重转子）。因为每个返回地址都放在调用的子程序的第一个单元中。 （4）不可以用于子程序的递归，因为当某个子程序自己调用自己时，子程序第一个单元的内容将被破坏。 （5）如果改用堆栈方法，可以实现子程序的递规，因堆栈具有后进先出的功能。 23. 答: （1）地址码域=14位，214=16384 操作码域=7位 指令字长度=14+7+3=24位 （2）此时指定的通用寄存器用作基址寄存器（12位），但12位长度不足以覆盖16K地址空间，为此可将通用寄存器内容（12位）左移2位低位补0形成14位基地址，然后与形式地址相加得一地址，该地址可访问主存16K地址空间中的任一单元。 （3）可采用间接寻址方式来解决这一问题，因为不允许改变硬件结构。 24. 答： （1）直接寻址，操作数在有效地址E=D的存储单元中。 （2）相对寻址。 （3）变址寻址，操作数在E=（R X）+ D的存储单元中。 计算机组成原理（第二版） ? 24 ? （4）寄存器间接寻址，通用寄存器的内容指明操作数在主存中的地址。 （5）间接寻址，用偏移量做地址访问主存得到操作数的地址指示器，再按地址指示器访问主存的操作数，因此间接寻址需两次访问主存。 （6）基值寻址，操作数在E=（R b ）+ D 的存储单元中。 25. 答： （1）采用16位字长的指令，优点是节省硬件（包括CPU 中的通用寄存器组、ALU 、主存储器与MDR ），缺点是指令字长较短，操作码字段不会很长，所以指令条数受到限制。另一方面，为了在有限的字段内确定操作数地址，可能要采用较复杂的寻址方式，从而使指令执行的速度降低，当采用24位字长的指令结构时，其优缺点正好相反。具体讲，按所给条件，16位字长的指令格式方案如图5-31所示： 其中OP 字段可指定64条指令。X 1为寻址模式，与R 1通用寄存器组一起，形成一个操作数。具体定义如下： X 1=00，寄存器直接寻址， E=R 1i X 1=01，寄存器间接寻址， E=（R 1i ） X 1=10，基地址方式0， E=（（R b0）+（R 1i ）） X 1=11，基地址方式1， E=（（R b1）+（R 1i ）） 其中R b0，R b1分别为两个20位的基地址寄存器。 24位字长指令格式方案如图5-32所示： 其中OP 占6位，64位条指令。X 1、X 2分别为两组寻址模式，分别与R 1和R 2通用寄存器组组成双操作数字段。由于X 1、X 2各占3位，可指定8种寻址方式，其指令格式结构类似于PDP-11机双操作数指令格式。 比较两种方案，从性能价格比衡量，16位字长指令的方案较优。 （2）如果选用24位的指令字长，基地址寄存器没有必要保留。因为通用寄存器长度为24位，足以覆盖1M 字的空间。 26. 答： 由已知条件，机器字长16位，主存容量128KB/2 = 64K 字，因此MAR=18位，共128条指令，故OP 字段占7位。采用单字长和双字长两种指令格式，其中单字长指令用于算图5-31 16位字长指令格式 OP X 1 R 1 R 2 15 10 9 8 7 4 3 0 OP X 1 R 1 R 2 6 3 4 3 4 4 X 2 图5-32 24位字长指令格式 ? 25 ?术逻辑和I/O指令，双字长用于访问主存的指令。如图5-33所示。 15 9 8 5 4 3 2 0 OP R1 R2 15 8 7 6 2 0 OP X R2 D 图5-33 计算机指令格式 寻址方式由寻址模式X定义如下： X=00 直接寻址 E=D（64K） X=01 立即数D=操作数 X=10 相对寻址 E=PC+D PC=16位 X=11 基值寻址 E=R b+D R b=16位 第6章习题参考答案 1. 答：略 2. 答：程序控制原理： （1）编程； （2）送MM（通过输入设备）； （3）机器工作时，是按一定的序列逐条取出指令，分析指令，执行指令，并自动转到下一条指令执行，直到程序规定的任务完成； （4）程序控制由控制器承担，程序存储由存储器完成。 3. 答：控制器的基本功能就是负责指令的读出，进行识别和解释，并指挥协调各功能部件执行指令。控制器的基本结构包括：指令部件、时序部件、微操作控制线路、中断控制逻辑。 4. 答：3种组织方法 (1) 常规组合逻辑法(或称随机逻辑法)； 分立元件时代的产物； 方法是按逻辑代数的运算规则，以组合电路最小化为原则，用逻辑门电路实现； 不规整，可靠性低，造价高。 (2) 可编程逻辑阵列(PLA)法； 与前者本质相同，工艺不同； 用大规模集成电路(LSI)来实现。 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。 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。 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 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( ) 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， 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； 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： … 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 计算机组成原理习题及答案54686 概论 一、选择题： １．1946年研制成功的第一台电子数字计算机称为＿B＿。A.EDVAC B.ENIAC C.EVNAC D.EINAC 2.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.主机和存储器 D.配套的硬件和软件设备 3.计算机系统中的存储器系统是指__D____.A.RAM存储器 B.ROM存储器 C.内存储器 D.内存储器和外存储器 4.至今为止,计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是_C_____. A..节约元件 B.运算速度快 C.物理器件性能所致 D.信息处理方便 5.计算机硬件能直接执行的只有_B___. 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 二、填空题: 1.计算机的硬件包括__运算器_._控制器_._存储器_._输入设备_._输出设备__. 2.在计算机术语中,将运算器和控制器合在一起称为_CPU__,而将_CPU__和存储器合在一起称为__主机__. 3.计算机的软件一般分为两大类:一类叫_系统__软件,一类叫_应用__软件,其中,数据库管理系统属于_系统_软件,计算机辅助教学软件属于__应用___软件. 4.计算机系统中的存储器分为_内存储器_和_外存储器_.在CPU执行程序时,必须将指令存放在_内存储器__中. 5.输入、输出设备以及辅助存储器统称为_外部设备___. 6.计算机存储器的最小单位为__位___,1KB容量的存储器能够存储_1024*8__个这样的单位. 7.在计算机系统中,多个系统部件之间信息传送的公共通路称为__总线___,就其所传送的信息的性质而言,在公共通路上传送的信息包括_数据__、__地址__和__控制___信息. 三、衡量计算机性能的基本指标有哪些？ 答：1.基本字长 2.数据通路宽度 3.运算速度：包括CPU时钟频率和数据传输率 4.存储器的容量：包括主存储器的容量和外存储器的容量 5.外围设备及其性能 6.系统软件配置运算方法和运算器 一、选择题: 1.在机器数中,__B____的零的表示形式是唯一的. A.原码 B.补码 C.反码 D.原码和反码 3.若某数X的真值为-0.1010,在计算机中该数表示为1.0110,则该数所用的编码方法__B__码. A.原 B.补 C.反 D.移 4.运算器虽有许多部件组成,但核心部分是__B____. A.数据总路线 B.算术逻辑运算单元 C.多路开关 D.通用寄存器 5.在定点二进制运算器中,减法运算一般通过__D_____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 第五章 1．请在括号内填入适当答案。在CPU中： (1) 保存当前正在执行的指令的寄存器是（指令寄存器IR）； (2) 保存当前正要执行的指令地址的寄存器是(程序计数器PC)； (3) 算术逻辑运算结果通常放在（通用寄存器）和（数据缓冲寄存器DR）。 2．参见下图（课本P166图5.15）的数据通路。画出存数指令"STA R1 ，(R2)"的指令周期 流程图，其含义是将寄存器R1的内容传送至（R2）为地址的主存单元中。标出各微操作信 号序列。 解："STA R1 ，(R2)"指令是一条存数指令，其指令周期流程图如下图所示： 3．参见课本P166图5.15的数据通路，画出取数指令"LDA（R3），RO"的指令周期流程图， 其含义是将(R3)为地址的主存单元的内容取至寄存器R0中，标出各微操作控制信号序列。 5．如果在一个CPU周期中要产生3个脉冲 T1 = 200ns ,T2 = 400ns ,T3 = 200ns,试画出 时序产生器逻辑图。 解：节拍脉冲T1 ，T2 ，T3 的宽度实际等于时钟脉冲的周期或是它的倍数，此时T1 = T3 =200ns ， T2 = 400 ns ，所以主脉冲源的频率应为 f = 1 / T1 =5MHZ 。为了消除节拍脉冲上的毛刺，环 型脉冲发生器可采用移位寄存器形式。下图画出了题目要求的逻辑电路图和时序信号关系。根据关 系，节拍脉冲T1 ，T2 ，T3 的逻辑表达式如下： T1 = C1·， T2 = ， T3 = 6．假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指 令公用的。已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。 解：微指令条数为：（4-1）×80+1=241条 取控存容量为：256×32位=1KB 7. 某ALU器件使用模式控制码M，S3，S2，S1，C来控制执行不同的算术运算和逻辑操作。 下表列出各条指令所要求的模式控制码，其中y为二进制变量，F为 、下列描述中正确的是 A控制器能理解、解释并执行所有的指令及存储结果 B一台计算机包括输入、输出、控制、存储及算术逻辑运算五个部件 C所有的数据运算都在CPU的控制器中完成 D以上答案都正确 4、有一些计算机将一部分软件永恒的存于只读存储器中，称之为 A硬件 B软件 C固件 D辅助存储器 E以上都不对 5、输入、输出装置以及外接的辅助存储器称为（） A操作系统 B存储器 C主机 D外围设备 7、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 8、计算机系统中的存储系统是指（） A .RAM存储器存储器 C.主存 D.主存和辅存 19、计算机的算术逻辑单元和控制单元合称为（） A. ALU B. UP C. CPU D. CAD 35、储存单元是指（） A.存放一个字节的所有存储集合 B.存放一个储存字的所有存储集合 C.存放一个二进制信息的存储集合 D.存放一条指令的存储集合 36、存储字是指（） 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.存储单元的集合 D.机器指令 39、存放执行执行指令的寄存器是（） 有些计算机将一部分软件永恒地存于只读存储器中，称为（A） 15.计算机将存储，算逻辑运算和控制三个部分合称为（A),再加上（B）和（C）就组成了计算机硬件系统。 目前被广泛使用的计算机是（） A.数字计算机 B.模拟计算机 C.数字模拟混合式计算机 D.特殊用途计算机 9.个人计算机（PC）属于（）类计算机。 A.大型计算机 B.小型机 C.微型计算机 D.超级计算机、操作系统最早出现在第（A）代计算机上。 计算机使用总线结构便于增减外设，同时（） A.减少了信息传输量 B.提高了信息的传输速度 C.减少了信息传输线的条数 2.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，缺点是（） A.地址信息，数据信息和控制信息不能同时出现 B.地址信息与数据信息不能同时出现 C.两种信息源的代码在总线中不能同时传送 5.在三中集合式总线控制中，（）方式响应时间最快。 A.链式查询 B.计数器定时查询 C.独立请求 8.三种集合式总线控制中，（）方式对电路故障最敏感的 A.链式查询 B.计数器定时查询 C.独立请求 13.在独立请求方式下，若有N个设备，则（） A.有一个总线请求信号和一个总线响应信号 B.有N个总线请求信号和N个总线响应信号 C.有一个总线请求信号和N个总线响应信号 14.在链式查询方式下，若有N个设备，则（） A.有N条总线请求线 B.无法确定有几条总线请求线 C.只有一条总线请求线 第一章计算机系统概论p.19 1.1 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？ 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 1.2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 1.3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 1.4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 1.5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） 1.6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 1.7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 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/存储基元/存储元：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，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 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（B）计算机。 A 并行 B 冯·诺依曼 C 智能 D 串行 2某机字长32位，其中1位表示符号位。若用定点整数表示，则最小负整数为（A）。 A -(231-1) B -(230-1) C -(231+1) D -(230+1) 3以下有关运算器的描述，（ C ）是正确的。 A 只做加法运算 B 只做算术运算 C 算术运算与逻辑运算 D 只做逻辑运算 4 EEPROM是指（D ） A 读写存储器 B 只读存储器 C 闪速存储器 D 电擦除可编程只读存储器 5常用的虚拟存储系统由（B ）两级存储器组成，其中辅存是大容量的磁表面存储器。 A cache-主存 B 主存-辅存 C cache-辅存 D 通用寄存器-cache 6 RISC访内指令中，操作数的物理位置一般安排在（D ） A 栈顶和次栈顶 B 两个主存单元 C 一个主存单元和一个通用 寄存器 D 两个通用寄存器 7当前的CPU由（B ）组成。 A 控制器 B 控制器、运算器、cache C 运算器、主存 D 控制器、ALU、主存 8流水CPU是由一系列叫做“段”的处理部件组成。和具备m个并行部件的CPU相比，一个m段流水CPU的吞吐能力是（A ）。 A 具备同等水平 B 不具备同等水平 C 小于前者 D 大于前者 9在集中式总线仲裁中，（A ）方式响应时间最快。 A 独立请求 B 计数器定时查询 C 菊花链 D 分布式仲裁 10 CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（C ）。 A 地址寄存器 B 指令计数器 C 程序计数器 D 指令寄存器 11从信息流的传输速度来看，（A ）系统工作效率最低。 A 单总线 B 双总线 C 三总线 D 多总线 12单级中断系统中，CPU一旦响应中断，立即关闭（C ）标志，以防止本次中断服务结束前同级的其他中断源产生另一次中断进行干扰。 A 中断允许 B 中断请求 C 中断屏蔽 D DMA请求 13下面操作中应该由特权指令完成的是（B ）。 A 设置定时器的初值 B 从用户模式切换到管理员 模式 C 开定时器中断 D 关中断 14冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是（B ）。 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 15在机器数（B ）中，零的表示形式是唯一的。 A 原码 B 补码 C 移码 D 反码 16在定点二进制运算器中，减法运算一般通过（ D ）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 原码运算的十进制加法器 D 补码运算的二进制加法器17某计算机字长32位，其存储容量为256MB，若按单字编址，它的寻址范围是（ D ）。 A 0—64M B B 0—32MB C 0—32M D 0—64M 18主存贮器和CPU之间增加cache的目的是（A ）。 A 解决CPU和主存之间的 速度匹配问题B 扩大主存贮器容量 C 扩大CPU中通用寄存器的 数量 D 既扩大主存贮器容量，又扩 大CPU中通用寄存器的数 量 19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 20同步控制是（ C ）。 A 只适用于CPU控制的方 B 只适用于外围设备控制的 C 由统一时序信号控制的方 D 所有指令执行时间都相同 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 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/存储基元/存储元：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，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 机器字长：CPU 能同时处理的数据位数 指令字长：一条指令的二进制代码位数 解释英文代号 CPU: Central Processing Unit PC: Program Counter IR: Instruction Register CU: Control Unit ALU: Arithmetic Logic Unit ACC: Accumulator MQ: Multiplier-Quotient Register 第三章 1．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，需要多少芯片？（3）需要多少位地址作芯片选择？ 解：（1）∵ 220= 1M，∴该存储器能存储的信息为：1M×32/8=4MB （2）（1000/512）×（32/8）= 8（片） （3）需要1位地址作为芯片选择。 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256K×16位的DRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块板结构形式，问： （1）每个模块板为1024K×64位，共需几个模块板？ （2）个模块板内共有多少DRAM芯片? （3）主存共需多少DRAM芯片? CPU如何选择各模块板？ 解：(1). 共需模块板数为m： m=÷=64 (块) (2). 每个模块板内有DRAM芯片数为n: n=(/) ×(64/16)=16 (片) (3) 主存共需DRAM芯片为：16×64=1024 (片) 每个模块板有16片DRAM芯片，容量为1024K×64位，需20根地址线(A19~A0)完成模块 板内存储单元寻址。一共有64块模块板，采用6根高位地址线(A25~A20)，通过 6：64译码器译码产生片选信号对各模块板进行选择。 3．用16K×8位的DRAM芯片组成64K×32位存储器，要求： (1) 画出该存储器的组成逻辑框图。 (2) 设存储器读/写周期为0.5μS, CPU在1μS内至少要访问一次。试问采用哪种刷新方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少？ 解：（1）组成64K×32位存储器需存储芯片数为 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（）： 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 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（）： 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（）： 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。 对 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。 对 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 错 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 错 填空题 9、系统软件包括：服务程序、语言程序、、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、、、和。 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、、、和等组成，在每一级上都可以进行。 12、计算机的软件一般分为和两大部分。 13、计算机的硬件基本组成包括、、、和五个部分。 简答题 14、什么是存储容量？什么是单元地址？ 15、什么是外存？简述其功能。 16、什么是内存？简述其功能。 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？ 18、什么是适配器？简述其功能。 19、什么是CPU？简述其功能。 20、 冯诺依曼体系结构要点 第二章 单选题 1、下列数中最小的数为（）： 101001B 52Q 29D 233H 2、一个8位二进制整数，采用补码表示，且由3个“1”和5个“0”组成，则其最小值是（）： -127 -32 -125 -3 3、若某数x的真值为-0.1010，在计算机中该数表示为1.0110，则该数所用的编码方法是（）码： 原 补 反 移 4、某数在计算机中用8421BCD码表示为0111 1000 1001，其真值是： 789D 789H计算机组成原理_第四版课后习题答案(完整版)[]
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