计算机组成原理

《计算机组成原理》课程复习资料

一、单项选择题：

1.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

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.主机和应用程序

D.配套的硬件设备和软件系统

3.下列数中最小的数是 [ ]

A．（101001）2 B．（52）8 C．（2B）16 D．（44）10

4.磁盘存储器的等待时间通常是指 [ ]

A.磁盘旋转半周所需的时间

B.磁盘转2/3周所需时间

C.磁盘转1/3周所需时间

D.磁盘转一周所需时间

5.CPU 包含 [ ]

A.运算器

B.控制器

C.运算器、控制器和主存储器

D.运算器、控制器和cache

6.CPU 的控制总线提供 [ ]

A.数据信号流

B.所有存储器和I/O设备的时序信号及控制信号

C.来自I/O设备和存储器的响应信号

D.B和C两项

7.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

8.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

9.Pentium 微型计算机中乘除法部件位于下列（）中。 [ ]

A. CPU

B.接口

C.控制器

D.专用芯片

10.（）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

11.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（）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

12.下面叙述的概念中（）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

13.邮局把信件进行自动分拣，使用的计算机技术是 [ ]

A.机器翻译

B.自然语言理解

C.机器证明

D.模式识别

14.下列数中最大数为 [ ]

A. （101001）2

B.（52）8

C.（13）16

D.（101001）BCD

15.同步控制是 [ ]

A.由统一时序信号控制的方式

B.所有指令执行时间都相同的方式

C.只适用于CPU控制的方式

D.只适用于外围设备控制的方式

16.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

17.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

18.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)

19.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

20.下列有关运算器的描述中正确的是 [ ]

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

21.两个n位数(包括1位符号位)相乘，乘积一般为2n-2位。一个采用原码一位乘法实现这两个数相乘的

运算器，其加法器的位数一般为 [ ]

A.2n 位

B.2n-2 位

C.n 位

D.n+2位

22.一条指令从主存取出到执行完成所需的CPU周期至少 [ ]

A.一个

B.二个

C.三个

D.四个

23.DMA 数据传送控制的周期挪用方式主要适用的情况是 [ ]

A.I/O 设备周期大于内存存储周期

B.I/O设备周期小于内存存储周期

C.CPU 工作周期比内存存储周期长得多

D.CPU工作周期比内存存储周期小很多

24.地址是内存储器各存储单元的编号，现有一个32KB的存储器，用十六进制表示编它的地址码，则地址

码应从0000H到（）H。 [ ]

A. 32767

B. 8000

C. 7FFF

D. 8EEE

25.为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的方法是采用 [ ]

A.通用寄存器

B.堆栈

C.存储器

D.外存

26.磁盘驱动器向盘片磁层记录时采用（）方式写入。 [ ]

A.并行

B.串行

C.并—串行

D.串—并行

27.程序控制类指令的功能是 [ ]

A.进行算术运算和逻辑运算

B.进行主存于CPU之间的数据传送

C.进行CPU和I/O设备之间的数据传送

D.改变程序执行的顺序

28.在定点二进制运算器中，减法运算一般通过（）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

29.指令周期是指 [ ]

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这条指令的时间

D.时钟周期时间

30.下述I/O控制方式中，（）主要由程序实现。 [ ]

A.PPU（外围处理机）

B.中断方式

C.DMA 方式

D.通道方式

二、填空题：

1.CPU能直接访问______和______，但不能直接访问磁盘和光盘。

2.中断处理过程可以嵌套进行，______的设备可以中断______的中断服务程序。

3.在链式查询、计数器定时查询、独立请求三种总线控制判优方式中，响应时间最快的是______方式；

对电路故障最敏感的是______方式。

4.一个定点数由______和数值位两部分组成。根据小数点的位置不同，定点数有______和纯整数两种表

示方法。

5.DMA技术的出现使得外围设备可以通过______直接访问______，与此同时，CPU可以继续执行程序。

6.在计算机系统中根据总线所传输的信息内容的不同，总线可分为______、______和______。任何类型

计算机的总线都包含有这三种总线。

7.若浮点数格式中阶码的基已经确定，且尾数采用规格化表示法，则浮点数的表数范围由______决定，

而精度取决于______。

8.计算机的主机是由______、______和控制器等部件组成。

9.八位二进制补码所能表示的十进制整数范围是____________。

10.计算机软件一般分为两大类：一类叫______，另一类叫______。操作系统属于______类。

11.一位十进制数，用BCD码表示需要______位二进制码，用ASCⅡ码表示需要______位二进制码。

12.在计算机中，将______和控制器合在一起称为CPU，而将CPU和______合在一起称为主机。

13.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、______、______、汇编语

言级、高级语言级组成。

14.在计算机系统中，CPU对外围设备的管理，除了程序查询方式、程序中断方式外，还有______方式、______

方式和、外围处理机方式。

15.指令字长度分为______、______、双字长三种形式。

16.通道是一个特殊功能的______，它有自己的______专门负责数据输入输出的传输控制。

17.在机器码______和______中，零的表示形式唯一。

18.对存储器的要求是______，______，______，为了解决这三个方面的矛盾。计算机采用多级存储器体

系结构。

19.指令寄存器的作用是______。

20.在主存和CPU之间增加cache存储器的目的是______。

21.虚拟存储器指的是______层次，它给用户提供了一个比实际______空间大的多虚拟地址空间。

22.移码表示法主要用于表示浮点数的______码，以利于比较两个指数的大小和进行______操作。

23.广泛使用的SRAM和DRAM都是半导体随机读写存储器，它们共同的缺点是______。

24.多个用户共享主存时，系统应提供存储保护。通常采用的方法是______保护和______保护，并用硬件

来实现。

25.形成指令寻址的方式，称为指令寻址方式，有顺序寻址和______寻址两种，使用______来跟踪。

26.当采用______对设备进行编址情况下，不需要专门的I/O指令组。

27.指令字长度有______、______和双字长三种形式。

28.计算机系统中，根据应用条件和硬件资源不同，数据传输方式可采用______传送、______ 传送和复用

传送。

29.微程序设计技术是利用______方法设计______的一门技术。

30.中断处理需要有中断优先级仲裁、中断______产生，中断控制逻辑等硬件支持。

三、名词解释：

1.计算机硬件

2.指令的编码格式

3.刷新

4.CPU周期

5.微程序

6.存储密度

7.存取时间

8.水平型微指令

9.存储设备数据传输率 10.计算机软件 11.指令系统 12.数据通路

13.垂直型微指令 14.接口 15.微指令格式 16.同步通信

17.外围设备 18.计算机指令 19.异步通信 20.指令的执行方式21.指令周期 22.时钟周期 23.存储周期 24.微命令

25.微操作 26.微周期 27.相容性微操作 28.正逻辑

29.微地址的形成方法

四、简答题：

1.在计算机中，CPU管理输入输出设备有几种方式？各有何特点？

2.DRAM存储器采用何种方式刷新？有哪几种常用的刷新方式？

3.指令和数据都以二进制代码存放在内存中，CPU如何区分它们是指令还是数据？

4.CPU响应中断应具备哪些条件？

5.计算机中为什么采用二进制数码？

6.主存储器的性能指标主要有哪些？含义是什么？

7.将十进制数 -0.276 和 47化成二进制数，再写出各自的原码、补码、反码表示（符号位和数值位共8

位）。

二进制数原码补码反码- 0.276：

47：

8.CPU中的主要寄存器有哪些？各自有何作用？

9.请说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系。

10.已知x和y，用变形补码计算x-y，同时指出运算结果是否溢出。

① x=+0.11011 y=-0.11111 ② x=+0.10111 y=+0.11011

11.CPU结构如图所示，其中一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器和其它四个寄存器，各部分之间的

连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。

（1）标明图中四个寄存器的名称。（2）简述指令从主存取到控制器的数据通路。

12.说明计数器定时查询工作原理。

五、计算说明题：

1.用补码运算方法计算X+Y=？并判断结果是否溢出（采用双符号位）。

① X= 0.1011 Y= 0.1100 ② X= - 0.1011 Y= 0.1001

2.现有如下存储器芯片是：4K×4的芯片4片，8K×8的芯片3片，要求扩展为一个32K×8位的存储器，

画出该存储器的组成逻辑框图。

3.设X=-1101，Y=-0101，用补码的两位乘法求Z=X*Y。

4.某计算机的存储系统由Cache、主存和用于虚拟存储的磁盘组成。CPU总是从Cache中获取数据。若访

问的字在Cache中，则存取它只需20ns，将所访问的字从主存装入Cache需要60 ns ，而将它从磁盘装入主存需要1200us。假设Cache的命中率为0.9，主存的命中率为0.6，计算该系统访问一个字的平均存取时间。

5.不同进制之间数据的转换计算。

①(15.34)8 转换为对应的二进制数、十六进制数和十进制数；

6.要求用128K×16位的SRAM芯片设计512K×16位的存储器，SRAM芯片有两个控制端：当 CS 有效时该

片选中。当W/R=1时执行读操作，当W/R=0时执行写操作。用64K×16位的EPROM芯片组成128K×16位的只读存储器。

试问：（1）数据寄存器多少位？（2）地址寄存器多少位？（3）共需多少片EPROM?

（2）画出此存储器组成框图。

7.设有一个具有20位地址和32位字长的存储器。

问：（1）该存储器能存储多少个字节的信息？（2）如果用512k×8位的SRAM组成，需多少片？

（3）需要多少位地址作芯片选择？

8.一个磁盘存储器共有6个盘片（12个存储面），每个面有4096个磁道，每个磁道256个扇区，每个扇

区512个字节，磁盘转速为每分钟7200转，定位时间（寻道时间）为8ms。

求：（1）该磁盘存储器的存储容量；（2）磁盘存储器的寻址时间（包括定位时间和等待时间）；

（3）在寻址完成后，磁盘存储器的有效数据传输率。

9.某双面磁盘，每面有220道，内层磁道周长为70cm，内层位密度400位/cm，转速3000转/分。

请计算：（1）磁盘存储容量是多少？（2）数据传输率是多少？

10.已知X=+1011，Y=+1101，用补码加减交替除法求X÷Y。

11.设机器字长为16位，定点表示时，尾数15位，阶符1位。

问：（1）定点原码整数表示时，最大正数为多少？最小负数为多少？

（2）定点原码小数表示时，最大正数为多少？最小负数为多少？

12.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。

《计算机组成原理》课程复习参考答案

一、单项选择题：

1.C

2.D

3.A

4.A

5.D

6.D

7.C

8.B

9.A 10.D 11.A 12.B 13.D 14.B 15.A 16.C 17.B 18.A 19.D 20.D 21.C 22.B 23.A 24.C 25.B 26.B

27.C 28.D 29.C 30.B

二、填空题：

1.主存储器高速缓存（cache）

2.优先级高优先级低

3.独立请求链式查询

4.符号位纯小数

5.DMA控制器内存

6.地址总线数据总线控制总线

7.阶码尾数

8.运算器主存储器

9.-128 01111111 10.系统软件应用软件系统软件

11.4 7 12.运算器存储器 13.一般机器级操作系统级14.DMA 通道 15.单字长半字长 16.处理器指令和程序

17.补码移码 18.速度容量价格 19.保存当前正在执行的指令20.解决CPU与内存之间的速度匹配问题 21.主存---外存主存 22.阶对阶

23.断电后不能保存信息 24.存储区域访问方式 25.跳跃程序计数器

26.统一编址法 27.单字长半字长 28.并行串行

29.软件操作控制器 30.向量

三、名词解释：

1.计算机硬件：是指组成一台计算机的各种物理装置,它们是由各种实实在在的器件组成的,是计算机进

行工作的物质基础。计算机的硬件由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五部分组成。

2.指令的编码格式：是指令中操作码的长度是否可以变化而形成指令的方式。指令操作码通常有两种编

码格式：固定格式和可变格式。

3.刷新：DRAM的存储单元是以电容中的电荷存储信息，它处于静态时，电容中的信息将因电荷泄漏而逐

渐消失。为了保持存储信息的不变，必须反复对存储单元进行充电，以恢复原来的内容，这个过程称为刷新。常用的刷新方法有集中式、分散式和异步式三种。

4.CPU周期：也叫机器周期。是指CPU访问一次主存或输入输出端口所需要的时间。一个CPU周期由若干

个时钟周期组成。

5.微程序：微指令的有序集合称为微程序，一般一条机器指令的功能由对应的一段微程序来实现。

6.存储密度：是指单位长度或单位面积上能存储的二进制信息量。

7.存取时间：又称存储器访问时间，是指启动一次存储器操作到完成该操作所需的时间。具体地说，存

取时间从存储器收到有效地址开始，经过译码、驱动，直到将被访问的存储单元的内容读出或写入为止。

8.水平型微指令：一次能定义并执行多个操作微命令的微指令，称为水平型微指令。水平型微指令由控

制字段、判别测试字段和下地址字段三部分组成。

9.存储设备数据传输率：存储设备在单位时间内向主机传送数据的二进制位数或字节数称为数据传输率。

数据传输率（Dr）与存储设备的构造及主机接口逻辑有着密切的关系，与记录密度D和记录介质的运动速度V成正比。

10.计算机软件：是指在计算机硬件上运行的各种程序以及有关的文档资料，例如操作系统、汇编程序、

编译程序、诊断程序、数据库管理系统、专用软件包、各种维护使用手册、程序流程图和说明等。软件分为系统软件和应用软件两大类。

11.指令系统：是指一台计算机上全部指令的集合，也称计算机的指令集。指令系统包括指令格式、寻址

方式和数据形式。一台计算机的指令系统反映了该计算机的全部功能。

12.数据通路：CPU完成某一特定的功能时，相关信息要在各寄存器之间流动，各寄存器之间因此次信息流

动而形成的通路称为数据通路。

13.垂直型微指令：微指令中设置微操作码字段，采用微操作码编译法，由微操作码规定微指令的功能，

称为垂直型微指令。垂直型微指令的特点是不强调实现微指令的并行处理功能，通常一条微指令只要求实现一、二种控制。

14.接口：是计算机系统总线与外围设备之间的一个逻辑部件，它的基本功能有两点：一是为信息传输操

作选择外围设备；二是在选定的外围设备和主机之间交换信息，保证外围设备用计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息。

15.微指令格式：是指由于编译微操作码时采用不同的方法而形成的不同格式的微指令的方式，微指令格

式有水平型微指令和垂直型微指令两种。

16.同步通信：总线上的部件通过总线进行信息传送时，用一个公共的时钟信号进行同步，这种方式称为

同步通信。这个公共的时钟信号可以由总线控制部件发送到每一个部件或设备，也可以每个部件有自己的时钟发生器，但是，它们都必须由CPU发出的时钟信号进行同步。

17.外围设备：称外部设备，外围设备是相对于计算机主机来说的，凡在计算机主机处理数据前后，把数

据输入计算机主机、对数据进行加工处理及输出处理结果的设备都称为外围设备，而不管它们是否受中央处理器的直接控制。

18.计算机指令：是指挥计算机如何工作的命令，它通常由一串二进制数码组成，即由操作码和地址码两

部分组成。操作码规定了操作的类型，即进行什么样的操作；地址码规定了要操作的数据以及操作结果存放的位置。

19.异步通信：利用数据发送部件和数据接收部件之间的应答信号来实现总线数据传送的方式称为异步通

信。在异步通信方式下，允许总线上的各部件有各自的时钟，部件之间的通信不依靠公共的时间标准，而是利用应答方式的信号来实现。

20.指令的执行方式：是指令按何种方式执行，指令的执行方式主要有顺序执行方式、重叠执行方式、流

水线方式。

21.指令周期：是执行一条指令所需要的时间。也就是从取指令开始到执行完这条指令为止的全部时间。

一个指令周期由若干个机器周期组成。

22.时钟周期：是CPU处理操作的最小时间单位，也叫T周期、T状态。

23.存储周期：又称访内周期，是指连续启动两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间。它是衡量主存

储器工作性能的重要指标。

24.微命令：是指构成一条指令所对应的各种基本命令，它是构成控制信号序列的最小单位，微命令通常

是指那些能直接作用于某部件控制门的命令。

25.微操作：微命令所对应的操作称为微操作，微操作可分为相容性微操作和相斥性微操作两种。

26.微周期：一条微指令从控制存储器读取到相应的一步操作完成所需的时间称为一个微周期。

27.相容性微操作：是指在同一个CPU周期内可以并行执行的一组微操作。

28.正逻辑：是把逻辑电路中电平的高低和逻辑变量值0、1联系起来的一种概念。指定逻辑电路中高电平

为“1”，低电平为“0”，称为正逻辑。

29.微地址的形成方法：是指控制微指令执行的顺序问题，即如何确定下一条微指令的地址。通常产生后

续地址有计数器方式、增量方式与断定方式结合、多路转移方式三种。

四、简答题：

1.解：CPU管理外围设备的五种方式及其特点：

（1）程序查询方式：CPU的操作和外围设备的操作能够同步，而且硬件结构比较简单；

（2）程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，节省了CPU的时间，但硬件结构相对复杂一些。

（3）直接内存访问（DMA）方式：数据传输速度很高，传输速率仅受内存访问时间的限制。需更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批交换数据的场合。

（4）通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，大大提高了CPU的工作效率。

（5）外围处理机方式：通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结果更接近一般处理机。

2.答：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.解：从时间上讲，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）；从内存读出数据流流向运算器（通用寄存器）。4.解：应具备：（1）在CPU内部设置的中断允许触发器必须是开放的。

（2）外设有中断请求时，中断请求触发器必须处于“1”状态，保持中断请求信号。

（3）外设（接口）中断允许触发器必须为“1”，这样才能把外设中断请求送至CPU。

（4）当上述三个条件具备时，CPU在现行指令结束的最后一个状态周期响应中断。

5.答：这是由计算机电路所采用的器件决定的。计算机中采用了具有两个稳态的二值电路，用二值电路

只能代表两个数码： 0和1。比如，采用正逻辑表示，是以低电位表示数码“0”，高电位表示数码“1”；负逻辑表示，则以高电位表示数码“0”，低电位表示数码“1”。在计算机中采用二进制，具有运算规则简单，物理上实现方便，成本低廉，数码“1”和“0”正好与逻辑命题中的两个值“True”、“False”相对应，为计算机中实现逻辑运算和程序中的逻辑判断提供了便利条件等优点。

6.答：主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、存储周期可靠性和性能价格比。

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。

可靠性是指在规定的时间内，存储器无故障工作的时间。通常用平均无故障时间MTBF来衡量。

性能与价格的比值是衡量存储器经济性能好坏的综合性指标。

7.答案：二进制数原码补码反码

-0.276： 0.0100011 1 0100011 1 1011101 1 1011100

47： 0101111 0 101111 0 101111 0 101111

8.答：CPU主要有以下寄存器：

（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。

（4）缓冲寄存器（DR）：<1>作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。

<2>补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。

<3>在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器。

（5）通用寄存器（AC）：当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。

（6）状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和

程序运行状态。

9.解：指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周期数来表示，CPU周期也

称为机器周期，而一个CPU周期又包含若干个时钟周期（也称为节拍脉冲或T周期）。

10.解：（1） [x]补=00.11011

+ [-y]补=00.11111

[x-y]补=01.11010

两位符号位不同，产生溢出。

（2） [x]补=00.10111

+ [-y]补=11.00101

[x-y]补=11.11100

所以 x-y=-0.00100

11.答：（1）a为数据缓冲寄存器DR，b为指令寄存器IR，c为主存地址寄存器AR，d为程序计数器PC；

（2）PC→AR→主存→缓冲寄存器DR →指令寄存器IR →操作控制器。

12.答：计数器定时查询工作原理：总线上任一设备要求使用总线时，通过“总线请求”（BR）线发出总

线请求信号，总线控制器接到请求信号后，在“总线忙”（BS）为复位的情况下，让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发至各设备。每个设备接口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的设备地址一致时，该设备把“总线忙”（BS）置位，获得了总线控制权。

此时，终止计数查询。

五、计算说明题：

1.答：（1） X= 0.1011 Y=0.1100 （2）X= 0.1011 Y= 0.1001

∵ [X]补= 00 1011 , [Y]补= 00 1100 ∵[X]补=11 0101 [Y]补= 00 1001

00 1011 11 0101

+ 00 1100 + 00 1001

01 0111 11 1110

有溢出不溢出

2.答：扩展32K×8位的存储器需15条地址线（A0～A14），8条数据线（D0～D7）。4片4K×4的存储器

芯片构成8K×8的存储器，每两片为一组，每组4K×8位；3片8K×8的存储器芯片构成24K×8的存储器，每片一组。逻辑框图如下图所示。

3.解：[X]补=11.0011，[-X]补=00.1101，[Y]补=11.1011，采用2位符号位，[X*Y]补的补码两位乘法运

算过程如下：

最后一步组合值为0，应加0，没有在运算步骤中列出，也不用移位，故运算结果为：Z=X*Y=+1000001

4.解：平均存取时间=20ns*0.9+（20 ns +60 ns）*0.6*0.1+（20 ns +60 ns+1200us）*0.4*0.1=48 us

5.解：不同进制之间数据的转换计算。

（1）(15.34)8＝(1101.0111)2＝(13.4375)10＝(E.7)16

（2）2＝(156)10

(0.01011)2＝(0.34375)10

6.解：（1）存储器的总容量为：512K×16位（SRAM）+128K×16位（EPROM）=640K×16位。

数据寄存器16位。

（2）因为220=1024K>640K，所以地址寄存器20位。

（3）所需EPROM芯片数为（128K×2B）/（64K×2B）=2（片）

（4

128K

512K

存储器组成框图如下：

7.解：（1）32位字长为4B，220 = 1M = 1024K,存储器容量为220×4B = 4MB，可

存储4M字节的信息。

（2）SRAM芯片容量为512K×8位 = 512KB = 0.5MB 所需芯片数目为：4MB ÷ 0.5MB = 8片

（3）因为219 = 512K，即芯片片内地址线19位，存储器容量为1M,地址线为20位，故需1位地址线作芯片选择（CS），用A19选第1个模块，用A19选第2个模块。

8.解：（1）存储容量为：12*4096*256*512B=6GB

（2）寻址时间=寻道时间+平均等待时间=8ms+（0+60s/7200）/2=12.17ms

（3）在寻址完成后，磁盘存储器的有效数据传输率即每秒钟可读取的字节数，其值为：7200/60*（256*512）=15MB/s

9.解：（1）每道信息量=400位/cm×70cm=28000位=3500B

每面信息量=3500B×220=770000B

磁盘总容量=770000B×2=1540000B

（2）磁盘数据传输率（也即磁盘的带宽）Dr=r·N

N为每条磁道容量，N=3500B

r为磁盘转速，r=3000转/60s=50转/s

所以 Dr=r×N=50/s×3500B=175000B/S

10.解：[X]补=00 1011， [Y]补=00 1101， [-Y]补=11 0011，运算过程如下：

运算结果：商的补码[q]补=001101，商 q=+1101。

11.答：（1）定点原码整数表示时

最大正数：（215-1）10 = （32767）10最小负数：-（215-1）10=（-32767）10（2）定点原码小数表示时

最大正数：（1-2-15）10最小负数：-（1-2-15）10

12.解：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。位扩展采用两片串接。逻辑框图如下图所示。

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。

计算机组成原理第五版白中英(详细)第5章习题参考答案

第5章习题参考答案 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（IR ）； (2)保存当前正在执行的指令地址的寄存器是（AR ） (3)算术逻辑运算结果通常放在（DR ）和（通用寄存器）。 2．参见图5.15的数据通路。画出存数指令“STO Rl，(R2)”的指令周期流程图，其含义是将寄存器Rl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： STO R1, (R2)的指令流程图及微操作信号序列如下：

STO R1, (R2) R/W=R DR O, G, IR i R2O, G, AR i R1O, G, DR i R/W=W 3．参见图5.15的数据通路，画出取数指令“LAD (R3)，R0”的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址主存单元的内容取至寄存器R2中，标出各微操作控制信号序列。解： LAD R3, (R0)的指令流程图及为操作信号序列如下：

PC O , G, AR i R/W=R DR O , G, IR i R 3O , G, AR i DR O , G, R 0i R/W=R LAD (R3), R0 4．假设主脉冲源频率为10MHz ，要求产生5个等间隔的节拍脉冲，试画出时序产生器的逻辑图。解：

5．如果在一个CPU 周期中要产生3个节拍脉冲；T l ＝200ns ，T 2=400ns ，T 3=200ns ，试画出时序产生器逻辑图。解：取节拍脉冲T l 、T 2、T 3的宽度为时钟周期或者是时钟周期的倍数即可。所以取时钟源提供的时钟周期为200ns ，即，其频率为5MHz.；由于要输出3个节拍脉冲信号，而T 3的宽度为2个时钟周期，也就是一个节拍电位的时间是4个时钟周期，所以除了C 4外，还需要3个触发器——C l 、C 2、C 3；并令 211C C T *=；321C C T *=；313C C T =，由此可画出逻辑电路图如下：

计算机组成原理第五版白中英(详细)第4章习题参考答案

第4章习题参考答案 1．ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理？为什么？答：不合理。指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。一个字符的ASCII 是7位，如果设计主存单元字长为32位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，要多花些时间而已，不过，一条指令至少占一个单元，但只占一个单元的12位，而另20位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了。 2．假设某计算机指令长度为32位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，指令系统共有70条指令，请设计满足要求的指令格式。答：字长32位，指令系统共有70条指令，所以其操作码至少需要7位。双操作数指令单操作数指令无操作数指令 3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。答：该指令格式及寻址方式特点如下： (1) 单字长二地址指令。 (2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。 (3) 源和目标都是通用寄存器（可分指向16个寄存器）所以是RR型指令，即两个操作数均在寄存器中。 (4) 这种指令结构常用于RR之间的数据传送及算术逻辑运算类指令。 4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。 15 10 9 8 7 4 3 0 答：该指令格式及寻址方式特点如下： (1)双字长二地址指令，用于访问存储器。 (2)操作码字段OP可以指定26=64种操作。 (3)RS型指令，一个操作数在通用寄存器（选择16个之一），另一个操作数在主存中。有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器（选择16个之一）内容加上位移量。

计算机组成原理(新)

《计算机组成原理》模拟题一.单选题 1.在多级存储体系中,”cache—主存”结构的作用是解决()的问题. A.主存容量不足 B.主存与辅存速度不匹配 C.辅存与CPU速度不匹配 D.主存与CPU速度不匹配 [答案]:D 2.用32位字长(其中1位符号位)表示定点小数是,所能表示的数值范围是(). A.[0,1-2-32] B.[0,1-2-31] C.[0,1-2-30] D.[0,1] [答案]:B 3.某计算机字长16位,它的存贮容量是64KB,若按字编址,那么它的寻址范围是(). A.0-64K B.0-32K C.0-64KB D.0-32K [答案]:B 4.50年代,为了发挥()的效率,提出了()技术,从而发展了操作系统,通过它对()进行管理和调度. A.计算机,操作系统,计算机 B.计算,并行,算法 C.硬件设备,多道程序,硬软资源 D.硬件设备,晶体管,计算机 [答案]:C 5.某SRAM芯片,存储容量为64x16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 [答案]:D 6.用64位字长(其中1位符号位)表示定点小数时,所能表示的数值范围是(). A.[0,264-1] B.[0,263-1] C.[0,262-1] D.[0,263] [答案]:B

7.CD—ROM光盘是()型光盘,可用做计算机的()存储器和数字化多媒体设备. A.重写,内 B.只读,外 C.一次,外 D.多次,内 [答案]:B 8.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 [答案]:B 9.EPROM是指(). A.读写存储器 B.只读存储器 C.闪速存储器 D.光擦除可编程只读存储器 [答案]:D 10.描述Futurebus+总线中基本概念不正确的句子是(). A.Futurebus+总线是一个高性能的同步总线标准 B.基本上是一个异步数据定时协议 C.它是一个与结构.处理器.技术有关的开发标准 D.数据线的规模在32位.64位.128位.256位中动态可变 [答案]:A 11.描述PCI总线中基本概念不正确的句子是(). A.HOST总线不仅连接主存,还可以连接多个CPU B.PCI总线体系中有三种桥,它们都是PCI设备 C.从桥连接实现的PCI总线结构不允许许多条总线并行工作 D.桥的作用可使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上 [答案]:C 12.在某CPU中,设立了一条等待(WAIT)信号线,CPU在存储器周期中T的φ的下降沿采样WAIT线,请在下面的叙述中选出正确描述的句子：(). A.如WAIT线为高电平,则在T2周期后不进入T3周期,而插入一个TW周期 B.TW周期结束后,不管WAIT线状态如何,一定转入了T3周期 C.TW周期结束后,只要WAIT线为低,则继续插入一个TW周期,直到WAIT线变高,才转入T3周期 D.有了WAIT线,就可使CPU与任何速度的存贮器相连接,保证CPU与存贮器连接时的时序配合

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：

计算机组成原理第五章单元测试(含答案)

第五章指令系统测试 1、以下四种类型指令中，执行时间最长的是（）(单选) A、RR型指令 B、RS型指令 C、SS型指令 D、程序控制类指令 2、程序控制类指令的功能是（）（单选） A、进行算术运算和逻辑运算 B、进行主存与CPU之间的数据传送 C、进行CPU和I/O设备之间的数据传送 D、改变程序执行的顺序 3、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，另一个常需采用的寻址方式是( ）（单选） A、立即数寻址 B、寄存器寻址 C、隐含寻址 D、直接寻址 4、下列属于指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是（）（单选） A、为了实现软件的兼容和移植 B、缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性 C、为程序设计者提供更多、更灵活、更强大的指令 D、丰富指令功能并降低指令译码难度 5、寄存器间接寻址方式中，操作数存放在（）中（单选） A、通用寄存器 B、主存 C、数据缓冲寄存器MDR D、指令寄存器 6、指令采用跳跃寻址方式的主要作用是（) (单选) A、访问更大主存空间 B、实现程序的有条件、无条件转移 C、实现程序浮动 D、实现程序调用 7、下列寻址方式中，有利于缩短指令地址码长度的是（）（单选） A、寄存器寻址 B、隐含寻址 C、直接寻址

D、间接寻址 8、假设某条指令的一个操作数采用寄存器间接寻址方式，假定指令中给出的寄存器编号为8，8号寄存器的内容为1200H，地址1200H中的内容为12FCH，地址12FCH中的内容为3888H，地址3888H中的内容为88F9H．则该操作数的有效地址为( ) (单选) A、1200H B、12FCH C、3888H D、88F9H 9、假设某条指令的一个操作数采用寄存器间接寻址方式，假定指令中给出的寄存器编号为8，8号寄存器的内容为1200H，地址1200H中的内容为12FCH，地址12FCH中的内容为3888H，地址3888H中的内容为88F9H．则该操作数为( ) (单选) A、1200H B、12FCH C、3888H D、88F9H 10、某计算机按字节编址，采用大端方式存储信息。其中，某指令的一个操作数的机器数为ABCD 00FFH，该操作数采用基址寻址方式，指令中形式地址（用补码表示）为FF00H，当前基址寄存器的内容为C000 0000H，则该操作数的LSB(即该操作数的最低位FFH)存放的地址是( ) (单选) A、C000 FF00H B、C000 FF03H C、BFFF FF00H D、BFFF FF03H 11、假定指令地址码给出的是操作数所在的寄存器的编号，则该操作数采用的寻址方式是( )(单选) A、直接寻址 B、间接寻址 C、寄存器寻址 D、寄存器间接寻址 12、相对寻址方式中，操作数有效地址通过( )与指令地址字段给出的偏移量相加得到(单选) A、基址寄存器的值 B、变址寄存器的值 C、程序计数器的值 D、段寄存器的值 13、下列关于二地址指令的叙述中，正确的是( ) (单选) A、运算结果通常存放在其中一个地址码所指向的位置 B、地址码字段一定是操作数 C、地址码字段一定是存放操作数的寄存器编号

计算机组成原理实验

实验一基础汇编语言程序设计一、实验目的： 1、学习和了解TEC-XP16教学实验系统监控命令的用法。 2、学习和了解TEC-XP16教学实验系统的指令系统。 3、学习简单的TEC-XP16教学实验系统汇编程序设计。二、预习要求： 1、学习TEC-XP16机监控命令的用法。 2、学习TEC-XP16机的指令系统、汇编程序设计及监控程序中子程序调用。 3、学习TEC-XP16机的使用，包括开关、指示灯、按键等。 4、了解实验内容、实验步骤和要求。三、实验步骤：在教学计算机硬件系统上建立与调试汇编程序有几种操作办法。第一种办法，是使用监控程序的A命令，逐行输入并直接汇编单条的汇编语句，之后使用G命令运行这个程序。缺点是不支持汇编伪指令，修改已有程序源代码相对麻烦一些，适用于建立与运行短小的汇编程序。第二种办法，是使用增强型的监控程序中的W命令建立完整的汇编程序，然后用M命令对建立起来的汇编程序执行汇编操作，接下来用G命令运行这个程序。适用于比较短小的程序。此时可以支持汇编伪指令，修改已经在内存中的汇编程序源代码的操作更方便一些。第三种办法，是使用交叉汇编程序ASEC，首先在PC机上，用PC机的编辑程序建立完整的汇编程序，然后用ASEC对建立起来的汇编程序执行汇编操作，接下来把汇编操作产生的二进制的机器指令代码文件内容传送到教学机的内存中，就可以运行这个程序了。适用于规模任意大小的程序。

在这里我们只采用第一种方法。在TEC-XP16机终端上调试汇编程序要经过以下几步： 1、使教学计算机处于正常运行状态（具体步骤见附录联机通讯指南）。 2、使用监控命令输入程序并调试。 ⑴用监控命令A输入汇编程序 >A 或>A 主存地址如：在命令行提示符状态下输入： A 2000↙；表示该程序从2000H（内存RAM区的起始地址）地址开始屏幕将显示： 2000：输入如下形式的程序： 2000: MVRD R0，AAAA ；MVRD 与R0 之间有且只有一个空格，其他指令相同 2002: MVRD R1，5555 2004: ADD R0，R1 2005: AND R0，R1 2006: RET ；程序的最后一个语句，必须为RET 指令 2007:（直接敲回车键，结束A 命令输入程序的操作过程）若输入有误，系统会给出提示并显示出错地址，用户只需在该地址重新输入正确的指令即可。 ⑵用监控命令U调出输入过的程序并显示在屏幕上 >U 或>U 主存地址

计算机组成原理课后复习资料白中英主编第五版立体化教材

计算机组成原理第五版习题答案计算机组成原理第五版习题答案第一章 (1) 第二章 (3) 第三章 (14) 第四章 (19) 第五章 (21) 第六章 (27) 第七章 (31) 第八章 (34) 第九章 (36)

计算机组成原理第五版习题答案第一章 1．模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式，而数字计算机用数字0 和 1 表示数据，采用数字计数的计算方式，程序控制的控制方式。数字计算机与模拟计算机相比，精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。 2．数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，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。 3．科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。4．主要设计思想是：采用存储程序的方式，编制好的程序和数据存放在同一存储器中，计算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务；在机器内部，指令和数据均以二进制码表示,指令在存储器中按执行顺序存放。主要组成部分有：:运算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。 5．存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号，称为单元地址。如果某字代表要处理的数据，称为数据字。如果某字为一条指令，称为指令字。6．计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序。 7．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。 8．半导体存储器称为内存，存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存，内存和外存共同用来保存二进制数据。运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称CPU，它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。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地工作。 9．计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。系统程序用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能用用途；应用程序是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。 10．在早期的计算机中，人们是直接用机器语言来编写程序的，这种程序称为手编程序或目的程序；后来，为了编写程序方便和提高使用效率，人们使用汇编语言来编写程序，称为汇编程序；为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机，人们又创造了算法语言，用算法语言编写的程序称为源程序，源程序通过编译系统产生编译程序，也可通过解释系统进行解释执行；随着计算机技术的日益发展，人们又创造出操作系统；随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展，要求大量处理某些数据，建立和检索大量的表格，于是产生了数据库管理系统。 11．第一级是微程序设计级，这是一个实在的硬件级，它由机器硬件直接执行微指令；第二级是一般机器级，也称为机器语言级，它由程序解释机器指令系统；第三级是操作系统级，它由操作系统实现；第四级是汇编语言级，它给程序人员提供一种符号形式语言，以减少程序编写的复杂性；第五级是高级语言级，它是面向用户的，为方便用户编写应用程序而设置的。用一系列的级来组成计算机的接口对于掌握计算机是如何组成的提供了一种好的结构和体制，而且用这种分级的观点来设计计算机对保证产生一个良好的系统结构也是很有帮助的。

计算机组成原理第五章答案

5 ．4 教材习题解答１．如何区别存储器和寄存器？两者是一回事的说法对吗？解：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。２．存储器的主要功能是什么？为什么要把存储系统分成若干个不同层次？主要有哪些层次？解：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、速度和价存储系统和结构第5 章 129 格各不相同的存储器用硬件、软件、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、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速缓存和主存间称为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）。３．什么是半导体存储器？它有什么特点？解：采用半导体器件制造的存储器，主要有MOS 型存储器和双极型存储器两大类。半导体存储器具有容量大、速度快、体积小、可靠性高等特点。半导体随机存储器存储的信息会因为断电而丢失。４．SRAM 记忆单元电路的工作原理是什么？它和DRAM 记忆单元电路相比有何异同点？解：SRAM 记忆单元由６个MOS 管组成，利用双稳态触发器来存储信息，可以对其进行读或写，只要电源不断电，信息将可保留。DRAM 记忆单元可以由４个和单个MOS 管组成，利用栅极电容存储信息，需要定时刷新。５．动态RAM 为什么要刷新？一般有几种刷新方式？各有什么优缺点？解：DRAM 记忆单元是通过栅极电容上存储的电荷来暂存信息的，由于电容上的电荷会随着时间的推移被逐渐泄放掉，因此每隔一定的时间必须向栅极电容补充一次电荷，这个过程就叫做刷新。

计算机组成原理实验完整版

河南农业大学计算机组成原理实验报告题目简单机模型实验学院信息与管理科学学院专业班级计算机科学与技术2010级1班学生姓名张子坡（1010101029）指导教师郭玉峰撰写日期：二○一二年六月五日

一、实验目的： 1.在掌握各部件的功能基础上，组成一个简单的计算机系统模型机； 2．了解微程序控制器是如何控制模型机运行的，掌握整机动态工作过程； 3定义五条机器指令，编写相应微程序并具体上机调试。二、实验要求： 1.复习计算机组成的基本原理； 2.预习本实验的相关知识和内容三、实验设备： EL-JY-II型计算机组成原理试验系统一套，排线若干。四、模型机结构及工作原理：模型机结构框图见实验书56页图6-1. 输出设备由底板上上的四个LED数码管及其译码、驱动电路构成，当D-G和W/R均为低电平时将数据结构的数据送入数据管显示注：本系统的数据总线为16位，指令、地址和程序计数器均为8位。当数据总线上的数据打入指令寄存器、地址寄存器和程序寄存器时，只有低8位有效。在本实验我们学习读、写机器指令和运行机器指令的完整过程。在机器指令的执行过程中，CPU从内存中取出一条机器指令到执行结束为一个指令周期，指令由微指令组成的序列来完成，一条机器指令对应一段微程序。另外，读、写机器指令分别由相应的微程序段来完成。

为了向RAM中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，必须设计三个控制操作微程序。存储器读操作（MRD）：拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码器输入CA1、CA2为“00”时，按“单步”键，可对RAM连续读操作。存储器写操作（MWE）：拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码器输入CA1、CA2为“10”时，按“单步”键，可对RAM连续写操作。启动程序（RUN）：拨动开关CLR对地址、指令寄存器清零后，指令译码器输入CA1、CA2为“11”时，按“单步”键，即可转入第01号“取指”微指令，启动程序运行。注：CA1、CA2由控制总线的E4、E5给出。键盘操作方式有监控程序直接对E4、E5赋值，无需接线。开关方式时可将E4、E5接至控制开关CA1、CA2，由开关控制。五、实验内容、分析及参考代码：生成的下一条微地址 UA5 UA0 MS5 MS0 微地址

计算机组成原理实验五

上海大学计算机学院《计算机组成原理实验》报告一姓名：学号：教师：时间：机位：报告成绩：实验名称:指令系统实验一、实验目的：1. 读出系统已有的指令，并理解其含义。 2. 设计并实现一条新指令。二、实验原理：利用CP226实验仪（用74HC754即8D型上升沿触发器）上的K16…K23 开关为数据总线DBUS设置数据，其他开关作为控制信号，一条指令执行完毕PC会自动加1，系统顺序执行下一条指令，但系统要进入一个新的指令序列时，如跳转、转子程序等，必须给PC打入新的起始值——新指令序列的入口地址。实验箱实现把数据总线的值(目标地址)打入PC的操作，以更新 PC值。三、实验内容：1. 考察机器指令64的各微指令信号，验证该指令的功能。(假设R0=77H, A=11H, 77地址单元存放56H数据,64指令的下一条指令为E8) 2. 修改机器指令E8，使其完成“输出A＋W的结果左移一位后的值到OUT” 操作。四、实验步骤：1. 考察机器指令64的各微指令信号，验证该指令的功能。(假设R0=77H, A=11H, 77地址单元存放56H数据,64指令的下一条指令为E8) ①在初始化系统（Reset)，进入微程序存储器模式(μEM状态)，用NX键观察64H，65H,66H,67H, 地址中原有的微指令，分析并查表确定其功能。 ②在EM状态下，Adr打入A0，DB打入64；按NX键，Adr显示A1，DB 打入E8。 ③在μEM状态下，在E8H、E9H、EAH、EBH下分别打入：FFDED8、CBFFFF、 FFFFFF、FFFFFF。 ④给μPC状态下，打入μPC（00）、PC（A0）、A（11）、W（00），按3次 NX输入R0（77）。 ⑤按下STEP键，观察实验现象。 2. 修改机器指令E8，使其完成“输出A＋W的结果左移一位后的值到OUT” 操作。 ⑥继续按STEP键，直到进入E8状态下。 ⑦在EM状态下，打入Adr为77，DB为56。 ⑧按STEP键执行指令，观察实验现象。五、实验现象：OUT寄存器的值为5A。六、数据记录、分析与处理：实验结果和预期的一样。七、实验结论：1、机器指令64对应的各微指令码为：FF77FF、D7BFEF、FFFE92、CBFFFF。其功能为：将R0寄存器的值打入地址寄存器MAR；存贮器EM将MAR输出地址所对应的值打入W寄存器；ALU直通门输出的值打入A寄存器，A、W中的值进行“与”运算，结果在A输出；PC＋1，读出下一条指令并立即执行。八、建议：暂无。

计算机组成原理课后答案(白中英主编_第五版_立体化教材)_2

（ 2 = = = （ 2 = = = （ 2 = = = 第二章 1．（1） 35 =?100011） [ 35]原 10100011 [ 35]补 11011100 [ 35]反 11011101 （2） [127]原＝01111111 [127]反＝01111111 [127]补＝01111111 （3） 127 =?1111111） [ 127]原 11111111 [ 127]补 10000001 [ 127]反 10000000 （4） 1 =?00000001） [ 1]原 10000001 [ 1]补 11111111 [ 1]反 11111110 2．[x]补 = a 0. a 1a 2…a 6 解法一、（1）若 a 0 = 0, 则 x > 0, 也满足 x > -0.5 此时 a 1→a 6 可任意（ 2）若 a 0 = 1, 则 x <= 0, 要满足 x > -0.5, 需 a 1 = 1 即 a 0 = 1, a 1 = 1, a 2→a 6 有一个不为 0 解法二、 -0.5 = -0.1(2) = -0.100000 = 1, 100000 （1）若 x >= 0, 则 a0 = 0, a 1→a 6 任意即可；（2） [x]补 = x = a 0. a 1a 2…a 6 （2）若 x < 0, 则 x > -0.5 只需-x < 0.5, -x > 0 [x]补 = -x, [0.5]补 = 01000000 即[-x]补 < 01000000 a 0 * a 1 * a 2 a 6 + 1 < 01000000

计算机组成原理5

CPU 组成与机器指令执行实验一、实验目的（1）将微程序控制器同执行部件（整个数据通路）联机，组成一台模型计算机；（2）用微程序控制器控制模型机数据通路；（3）通过CPU 运行九条机器指令（排除中断指令）组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，牢固建立计算机的整机概念。二、实验电路本次实验用到前面四个实验中的所有电路，包括运算器、存储器、通用寄存器堆、程序计数器、指令寄存器、微程序控制器等，将几个模块组合成为一台简单计算机。因此，在基本实验中，这是最复杂的一个实验，也是最能得到收获的一个实验。在前面的实验中，实验者本身作为“控制器”，完成数据通路的控制。而在本次实验中，数据通路的控制将由微程序控制器来完成。CPU 从内存取出一条机器指令到执行指令结束的一个机器指令周期，是由微指令组成的序列来完成的，即一条机器指令对应一个微程序。三、实验要求（1）对机器指令系统组成的简单程序进行译码。将下表的程序按指令格式手工汇编成十六进制机器代码，此项任务应在预习时完成。完成表1. （2）按照下面框图，参考前面实验的电路图完成连线，控制器是控制部件，数据通路（包括上面各模块）是执行部件，时序产生器是时序部件。连线包括控制台、时序部分、数据通路和微程序控制器之间的连接。其中，为把操作数传送给通用寄存器组 RF，数据通路上的RS1、RS0、RD1、RD0 应分别与IR3 至IR0 连接，WR1、WR0 也应接到IR1、IR0 上。开关控制控制台时序发生器时序信号开关控制指示灯信号控制信号时序信号控制信号微程序控制器数据通路指令代码、条件信号图13 模型计算机连线示意图（3）将上述任务（1）中的程序机器代码用控制台操作存入内存中，并根据程序的需要，用数码开关SW7—SW0 设置通用寄存器R2、R3 及内存相关单元的数据。注意：由于设置通用寄存器时会破坏内存单元的数据，因此一般应先设置寄存器的数据，再设置内存数据。（4）用单拍（DP）方式执行一遍程序，列表记录通用寄存器堆RF 中四个寄存器的数据，以及由STA 指令存入RAM 中的数据（程序结束后从RAM 的相应单元中读出），与理论分析值作对比。单拍方式执行时注意观察微地址指示灯、IR/DBUS 指示灯、AR2／AR1 指示灯和判断字段指示灯的值，以跟踪程序中取指令和执行指令的详细过程（可观察到每一条微指令）。（5）以单指（DZ）方式重新执行程序一遍，注意观察 IR/DBUS 指示灯、AR2/AR1

计算机组成原理习题第五章

第五章一．填空题 1.控制器由于设计方法的不同可分为型、型和型控制器。 2.控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的进行，以便对各种操作实施时间上的控制。 3.微程序控制的计算机中的控制存储器CM是用来存放的。 4.在微指令的字段编码法中，操作控制字段的分段并非是任意的，必须遵循的分段原则中包括：①把性的微命令分在同一段内；②一般每个小段要留出一个状态，表示。 5.微指令分为和微指令两类，微指令可以同时执行若干个微操作，所以执行机器指令的速度比微指令快。 6.在CPU中，指令寄存器的作用是，其位数取决于；程序计数器的作用是，其位数取决于。 7.指令周期是，最基本的指令周期包括和。 8.根据CPU访存的性质不同，可将CPU的工作周期分为、、和。 9.在CPU中保存当前正在执行的指令的寄存器是，保存下一条指令地址的寄存器是，保存CPU访存地址的寄存器是。 10.中断判优可通过和实现，前者速度更快。 11.中断服务程序的入口地址可通过和寻找。 12.在硬件向量法中，可通过两种方式找到服务程序的入口地址，一种是，另一种是。 13.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做，它常常用若干个来表示，而后者又包含有若干个。 14.程序顺序执行时，后继指令的地址由形成，遇到转移指令和调用指令时，后继指令的地址从获得。 15.控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的进行，以便对各种操作实施时间上的控制。 16.机器X和Y的主频分别是8MHz和12MHz，则X机的时钟周期为μs。

若X机的平均指令执行速度为0.4MIPS，则X机得平均指令周期为μs。若两个机器的机器周期内时钟周期数相等，则Y机得平均执行速度为MIPS。 17.一个主频为25MHz的CPU，平均每条指令包含2个机器周期，每个机器周期包含2个时钟周期，则计算机的平均速度是。如果每两个机器周期中有一个用于访存，而存储器速度较慢，需再插入2个时钟周期，此时指令周期为μs。 18.微指令格式可分为型和型两类，其中型微指令用较长的微程序结构换取较短的微指令结构。 19.在用微程序实现的控制器中，一条机器指令对应若干条，它又包含若干。微指令格式分成型和型两类，型微指令可同时执行若干个微操作，所以执行指令的速度比快。 20.实现机器指令的微程序一般存放在中，而用户程序存放在中，前者的速度比后者。若采用水平型微指令，则微指令长度一般比机器指令。 21.某计算机采用微程序控制，微指令字中操作控制字段共16位，若采用直接控制，则可以定义种微操作，此时一条微指令最多可同时启动个微操作。若采用编码控制，并要求一条微指令需同时启动4个微操作，则微指令字中的操作控制字段应分段，若每个字段的微命令数相同，这样的微指令格式最多可包含个微操作命令。 22.在微程序控制器中，一次能够定义并执行多个并行操作命令的微指令叫做型微指令。若采用微操作码方式，一次只能执行一个操作命令的微指令（例如，控制信息从某个源部件到某个目标部件）叫做型微指令，后者实现一条机器指令的微程序要比前者编写的微程序。 23.在串行微程序控制器中，执行现行微指令的操作与取下一条微指令的操作在时间上是进行的，所以微指令周期等于。在并行为程序控制器中，执行现行微指令的操作与取下一条微指令的操作是进行的，所以微指令周期等于。二．选择题

计算机组成原理实验五存储器读写实验

实验五存储器读写实验实验目的 1. 掌握存储器的工作特性。 2. 熟悉静态存储器的操作过程，验证存储器的读写方法。二、实验原理表芯片控制信号逻辑功能表

2. 存储器实验单元电路芯片状态控制信号状态 DO-D7 数据状态 M-R M -W 保持 1 1 高阻抗读出 0 1 6116-^总钱写人 1 0 总线-*6116 无效报警 ^2-10 D7—DO A7—A0

團2-8存储器实验电路逻辑图三、实验过程 1. 连线 1）连接实验一（输入、输出实验）的全部连线。 2）按逻辑原理图连接M-W M-R 两根信号低电平有效信号线 3）连接A7-A0 8根地址线。 4）连接B-AR 正脉冲有效信号 2. 顺序写入存储器单元实验操作过程 1）把有B-AR 控制开关全部拨到0,把有其他开关全部拨到1,使全部信号都处于无效状态。 2）在输入数据开关拨一个实验数据，如“ 00000001”即16进制的01耳把IO-R 控制开关拨下，把地址数据送到总线。 3）拨动一下B-AR 开关，即实现“1-0-1 ”产生一个正脉冲，把地址数据送地址寄存器保存。 4）在输入数据开关拨一个实验数据，如“ 10000000',即16进制的80耳把IO-R 控制开关拨下，把实验数据送到总线。 3. 存储器实验电路 0 O O 0 0 olo O O O O 0 00 OUTPUT L/O :W 8-AR ￡ ■」2 ■七 ol^Fgr' L P O 74LS273 A7- AO vz 0 o|o 0 r 6116 A7 INPUT D7-O0 [olololololololol T2

计算机组成原理第5章习题参考答案

第5章习题参考答案 1．请在括号填入适当答案。在CPU中： (1)保存当前正在执行的指令的寄存器是（ IR ）； (2)保存当前正在执行的指令地址的寄存器是（ AR ） (3)算术逻辑运算结果通常放在（ DR ）和（通用寄存器）。 2．参见图5.15的数据通路。画出存数指令“STO Rl，(R2)”的指令周期流程图，其含义是将寄存器Rl的容传送至(R2)为地址的主存单元中。标出各微操作信号序列。解： STO R1, (R2)的指令流程图及为操作信号序列如下：

STO R1, (R2) R/W=R DR O, G, IR i R2O, G, AR i R1O, G, DR i R/W=W 3．参见图5.15的数据通路，画出取数指令“LAD (R3)，R0”的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址主存单元的容取至寄存器R2中，标出各微操作控制信号序列。解： LAD R3, (R0)的指令流程图及为操作信号序列如下：

计算机组成原理实验报告5- PC实验

2.5 PC实验姓名：孙坚学号：134173733 班级：13计算机日期：2015.5.15 一．实验要求：利用CPTH 实验仪上的K16..K23 开关做为DBUS 的数据，其它开关做为控制信号，实现程序计数器PC的写入及加1 功能。二．实验目的：1、了解模型机中程序计数器PC的工作原理及其控制方法。2、了解程序执行过程中顺序和跳转指令的实现方法。三．实验电路：PC 是由两片74HC161构成的八位带预置记数器，预置数据来自数据总线。记数器的输出通过74HC245（PCOE）送到地址总线。PC 值还可以通过74HC245（PCOE_D）送回数据总线。 PC 原理图在CPTH 中，PC+1 由PCOE 取反产生。当RST = 0 时，PC 记数器被清0 当LDPC = 0 时，在CK的上升沿，预置数据被打入PC记数器当PC+1 = 1 时，在CK的上升沿，PC记数器加一当PCOE = 0 时，PC值送地址总线

PC打入控制原理图 PC 打入控制电路由一片74HC151 八选一构成(isp1016实现)。当ELP=1 时，LDPC=1，不允许PC被预置当ELP=0 时，LDPC 由IR3，IR2，Cy，Z确定当IR3 IR2 = 1 X 时，LDPC=0，PC 被预置当IR3 IR2 = 0 0 时，LDPC=非Cy，当Cy=1时，PC 被预置当IR3 IR2 = 0 1 时，LDPC=非Z，当Z=1 时，PC 被预置连接线表四．实验数据及步骤：实验1：PC 加一实验

置控制信号为：按一次STEP脉冲键，CK产生一个上升沿，数据PC 被加一。实验2：PC 打入实验二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据12H 置控制信号为：每置控制信号后，按一下STEP键，观察PC的变化。五．心得体会：经过上一个实验的练习，在做这个实验的时候更加得心应手，了解了模型机中程序计数器PC的工作原理及其控制方法，还有了解了程序执行过程中顺序和跳转指令的实现方法。