计算机组成原理第五章答案
计算机组成原理第五章答案
计算机组成原理第五章答案1. 概述本文档为计算机组成原理第五章的答案总结，主要涵盖了第五章的核心概念和问题解答。
本章主要讨论了计算机的存储器层次结构和存储管理的相关内容。
2. 存储器层次结构存储器层次结构指的是一系列不同速度、容量和成本的存储设备，按照存储访问时间的大小排列成一种层次结构。
通常由以下几个层次组成：1.高速缓存（Cache）：位于CPU内部，容量较小但速度非常快，用来暂时存放从内存中读取的指令和数据。
2.主存储器（Main Memory）：位于CPU外部，容量较大但速度相对较慢，用来存放程序运行时需要的指令和数据。
3.辅助存储器（Auxiliary Storage）：位于计算机外部，包括硬盘、磁带等设备，容量较大但速度较慢，用来长期存储大量的数据和程序。
4.寄存器（Register）：位于CPU内部，容量非常小但速度非常快，用来存储CPU正在执行的指令和数据。
存储器层次结构的设计原则是利用成本较低的存储器来提供更大的容量，同时保证需要最频繁访问的数据能够在速度最快的存储器中找到。
3. 存储管理存储管理是指对计算机中的存储器进行组织和管理的过程，主要包括内存分配、地址映射和存储保护等方面。
3.1 内存分配内存分配是指将程序运行所需的内存空间分配给程序的过程。
常用的内存分配方式包括静态分配和动态分配。
•静态分配：在程序编译或装载时确定程序所需的内存空间大小，并为其分配相应的内存空间。
静态分配的优点是效率高，但缺点是浪费内存资源，不能适应较大程序的需求。
•动态分配：在程序运行时根据需要动态的分配和释放内存空间。
常见的动态分配方式有堆和栈两种方式。
堆分配是通过一些内存管理函数来进行的，栈分配则是通过操作系统提供的栈实现的。
动态分配的优点是灵活性高，适应性强，但容易产生内存泄漏等问题。
3.2 地址映射地址映射是指将程序中的逻辑地址（虚拟地址）转换成物理地址的过程。
常见的地址映射方式有两级映射和页式映射。
国开作业计算机组成原理-第五章 测试67参考（含答案）
题目：控制器的功能是（）选项A：执行语言翻译选项B：支持汇编程序选项C：向计算机各部件提供控制信号选项D：完成数据运算答案：向计算机各部件提供控制信号题目：硬连线控制器是由以下部件组成（）选项A：程序计数器PC、指令寄存器IR、控制信号产生部件选项B：程计数器PC、指令寄存器IR、控制信号产生部件，步骤标记选项C：程序计数器PC、指令寄存器IR、控制信号产生部件，节拍发生器选项D：指令寄存器IR、控制信号产生部件，节拍发生器答案：程序计数器PC、指令寄存器IR、控制信号产生部件，节拍发生器题目：微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是（）选项A：每一条机器指令由一条微指令来执行选项B：一条微指令由若干条机器指令组成选项C：一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行选项D：每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行答案：每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行题目：微指令执行的顺序控制问题，实际上是如何确定下一条微指令的地址问题。
通常采用的一种方法是断定方式，其基本思想是（）。
选项A：用微程序计数器uPC来产生后继微指令地址选项B：通过指令中指定一个专门字段来控制产生后继微指令地址选项C：用程序计数器PC来产生后继微指令地址选项D：通过微指令顺序控制字段由设计者指定或者由设计者指定的判别字段控制产生后继微指令地址答案：通过微指令顺序控制字段由设计者指定或者由设计者指定的判别字段控制产生后继微指令地址题目：利用时间重叠途径实现并行处理的是（）选项A：多处理机选项B：相联处理机选项C：并行处理机选项D：流水线处理机答案：流水线处理机。
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MDRD、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、1200HB、12FCHC、3888HD、88F9H9、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、1200HB、12FCHC、3888HD、88F9H10、某计算机按字节编址，采用大端方式存储信息。
计算机组成原理-第五章测试
标记题目信息文本一、选择题题目1正确获得20.00分中的20.00分标记题目题干控制器的功能是（）选择一项：a. 执行语言翻译b. 向计算机各部件提供控制信号恭喜您回答正确！c. 支持汇编程序d. 完成数据运算反馈Your answer is correct.正确答案是：向计算机各部件提供控制信号题目2正确获得20.00分中的20.00分标记题目题干硬连线控制器是由以下部件组成（）选择一项：a. 程计数器PC、指令寄存器IR、控制信号产生部件，步骤标记b. 程序计数器PC、指令寄存器IR、控制信号产生部件，节拍发生器恭喜您回答正确！c. 指令寄存器IR、控制信号产生部件，节拍发生器d. 程序计数器PC、指令寄存器IR、控制信号产生部件反馈Your answer is correct.正确答案是：程序计数器PC、指令寄存器IR、控制信号产生部件，节拍发生器题目3正确获得20.00分中的20.00分标记题目题干微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是（）选择一项：a. 每一条机器指令由一条微指令来执行b. 一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行c. 一条微指令由若干条机器指令组成d. 每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行恭喜您回答正确！反馈Your answer is correct.正确答案是：每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行题目4正确获得20.00分中的20.00分标记题目题干微指令执行的顺序控制问题，实际上是如何确定下一条微指令的地址问题。
通常采用的一种方法是断定方式，其基本思想是（）。
选择一项：a. 用程序计数器PC来产生后继微指令地址b. 用微程序计数器uPC来产生后继微指令地址c. 通过微指令顺序控制字段由设计者指定或者由设计者指定的判别字段控制产生后继微指令地址恭喜您回答正确！d. 通过指令中指定一个专门字段来控制产生后继微指令地址反馈Your answer is correct.正确答案是：通过微指令顺序控制字段由设计者指定或者由设计者指定的判别字段控制产生后继微指令地址题目5正确获得20.00分中的20.00分标记题目题干利用时间重叠途径实现并行处理的是（）选择一项：a. 并行处理机b. 流水线处理机恭喜您回答正确！c. 相联处理机d. 多处理机反馈Your answer is correct.正确答案是：流水线处理机。
计算机组成原理—习题解答(第五章)
第五章题解计算机组成原理习题解答5.15.1 什么是总线主模块？什么是总线从模块？试说明下列情况中谁是主模块、谁是从模块？（1）CPU执行程序；（2）CPU与I/O设备交换数据；（3）高速I/O设备与主存交换数据。
题解:主模块指对总线具有控制能力的模块；而从模块是指只能被动地响应主模块发来的总线命令的模块，从模块对总线没有控制权。
（1）CPU是主模块，存储器是从模块；（2）CPU是主模块，I/O设备是从模块；（3）高速I/O设备是主模块，主存是从模块。
5.35.3 某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的信息，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线频率为70MHz，求总线带宽和数据传输率各是多少？题解：总线带宽= 70MHz×8B =560MBps总线数据传输率= 560MBps =4480bps5.45.4 请计算总线性能参数：（1）对于某32位总线，如果总线时钟频率为33MHz，若一个总线周期等于3个总线时钟周期，那么总线带宽和数据传输率各是多少？（2）如果总线时钟频率升至66MHz，总线宽度扩展为64位，总线周期缩短为2个总线时钟周期，那么总线带宽和数据传输率又各是多少？题解：⑴总线宽度=32位/8 =4B总线带宽= 33MHz×4B=132MBps总线数据传输率= 33MHz×4B/3=44MBps⑵总线宽度=64位/8 =8B总线带宽= 66MHz×8B=528MBps总线数据传输率=66MHz×8B/2=264MBps5.55.5 异步通信方式和同步通信方式的实质性区别是什么？对于采用异步通信方式的总线来说，发送者和接收者按照各自的速度处理数据传送，那么它们之间是否需要进行时间上的协调？为什么？答：异步通信和同步通信的实质性区别在于是否采用统一的时标进行控制。
对于采用异步通信方式的总线来说，发送者和接收者按照各自的速度处理数据传送，它们之间需要进行时间上的协调，采用应答方式取得联系，否则无法配合完成操作。
计算机组成原理习题答案第五章
对阶之后，尾数相加和相减。
相加：１１．０１１１１０
＋１１．１００００１
１０．１１１１１１
需右规一次，［X＋Y］浮＝０１１０；１．０１１１１１
所以X＋Y＝２１１０×（－０．１００００１）
相减：１１．０１１１１０
＋００．０１１１１１
１１．１１１１０１
需左规４次，［X－Y］浮＝０００１；１．０１００００
④
１５
１６
１７
１８
１９１１０００
１１００１
１１０１０
１１０１１
１１１００１０１０１
１０１１０
１０１１１
１１０００
１１００１
若A≥５，B≥５，
则＋３校正
①和在０～４范围内，不用校正，结果正确。
②和在６～９范围内，当A＜５，B＜５，需＋３校正，而当A＜５，B≥５或A≥５，B＜５
时，不需校正。故校正函数为：
１/４X补＝１．１１１１００１，［４X］补＝１．００１１０００
（４）１．００００１１１
１/４X补＝１．１１００００１，［４X］补＝１．００１１１００
5．证明在全加器里，进位传递函数P＝A i＋Bi＝Ai⊕Bi。
解：并行加法器中的每一个全加器都有一个从低位送来的进位和一个传送给较高位
的进位。进位表达式为
相加：００．０１０１１０
＋１１ ．０１１０００
１１．１０１１１０
需左规一次，［X＋Y］浮＝１０１１；１．０１１１００
所以X＋Y＝２－１０１×（－０．１００１００）
相减：００．０１０１１０
＋００．１０１０００
００．１１１１１０
所以X－Y＝２－１００×０．１１１１１０
（３）X＝２－０１１×０．１０１１００，Y＝２－００１×（－０．１１１１００）
计算机组成原理第五章部分课后题答案
计算机组成原理第五章部分课后题答案5.1 I/O设备有哪些编址方式，各有何特点？常用的I/O编址方式有两种：I/O与内存统一编址和I/O独立编址·I/O与内存统一编址方式的I/O地址采用与主存单元地址完全一样的格式，I/O设备与主存占用同一个地址空间，CPU可像访问主存一样访问I/O设备，不需要安排专门的I/O指令。
·I/O独立编址方式时机器为I/O设备专门安排一套完全不同于主存地址格式的地址编码，此时I/O地址与主存地址是两个独立的空间，CPU需要通过专门的I/O指令来访问I/O地址空间。
5.3 I/O设备与主机交换信息时，共有哪几种控制方式？简述它们的特点。
·程序直接控制方式：也称查询方式，采用该方式，数据在CPU和外设间的传送完全靠计算机程序控制，CPU的操作和外围设备操作同步，硬件结构简单，但由于外部设备动作慢，浪费CPU时间多，系统效率低。
·程序中断方式：外设备准备就绪后中断方式猪肚通知CPU，在CPU相应I/O设备的中断请求后，在暂停现行程序的执行，转为I/O 设备服务可明显提高CPU的利用率，在一定程度上实现了主机和I/O设备的并行工作，但硬件结构负载，服务开销时间大·DMA方式与中断方式一样，实现了主机和I/O设备的并行工作，由于DMA 方式直接依靠硬件实现贮存与I/O设备之间的数据传送，传送期间不需要CPU程序干预，CPU可继续执行原来的程序，因此CPU利用率和系统效率比中断方式更高，但DMA方式的硬件结构更为复杂。
5.4 比较程序查询方式、程序中断方式和DMA方式对CPU工作效率的影响。
·程序查询方式：主要用于CPU不太忙且传送速度不高的情况下。
无条件传送方式作为查询方式的一个特例，主要用于对简单I/O设备的控制或CPU明确知道外设所处状态的情况下。
·中断方式：主要用于CPU的任务比较忙的情况下，尤其适合实时控制和紧急事件的处理· DMA方式（直接存储器存取方式）：主要用于高速外设进行大批量数据传送的场合。
计算机组成原理第五章指令系统(含答案)
第五章指令系统5.1 指令系统概述及指令格式随堂测验1、下列关于指令（机器指令）的描述中，正确的是（）（多选）A、是计算机系统中硬件与软件之间的接口B、是程序员操作计算机硬件的接口C、是冯诺依曼结构计算机实现“程序控制”原理的载体D、是指挥计算机指令特定操作的命令2、下列关于指令的描述中，正确的是（）（多选）A、指令的操作码定义了指令的功能B、指令的地址码字段是不可缺少的C、单地址指令只能处理一个数据D、指令的地址码字段可以表示一个地址，也可以表示一个数据3、下列关于指令格式的描述中，正确的是（）（多选）A、对采用定长操作码的计算机而言，若需要支持65条指令，则其操作码字段最少需要7位B、若指令中每个地址字段位均为4位，则对RR型指令而言，可以使用16个寄存器C、指令字长确定的情况下，指令的地址字段越多，则其位数就越少D、计算机硬件是影响指令格式设计的因素之一5.2 寻址方式及指令寻址随堂测验1、直接寻址的无条件转移指令执行的效果是将将指令地址送入（）（单选）A、程序计数器PCB、地址寄存器MARC、数据缓冲寄存器MDRD、偏移地址累加器2、下列关于寻址方式的描述中，正确的是（）（多选）A、包括指令寻址方式和数据的寻址方式B、形成指令和数据所在虚拟存储器地址的方法C、形成指令和数据所在主存地址的方法D、形成指令和数据在Cache地址的方法3、下列关于指令寻址方式的描述中，正确的是（）（多选）A、指令的有效地址通过指令中形式地址字段给出B、程序中有条件和无条件转移采用的就是跳跃寻址C、指令的不同寻址方式需要通过寻址方式特征位来标识D、顺序结构中CPU依次访问不同指令采用的就是顺序寻址4、某计算机字长64位，采用单字长指令，下列描述中，正确的是（）（多选）A、指令字长为64位B、指令字长为16位C、顺序寻址时，PC <- (PC) + 1D、顺序寻址时，PC <- (PC) + 85.3 操作数寻址方式随堂测验1、在数据寻址方式中,获取操作数最快的寻址方式是( ) ( 单选)A、寄存器寻址B、立即数寻址C、直接寻址D、间接寻址2、若指令的形式地址中给出的是操作数的有效地址, 该指令采用的寻址方式是( ) ( 单选)A、直接寻址B、立即数寻址C、寄存器寻址D、变址寻址3、假定计算机字长64位,采用单字长指令, 某指令采用间接寻址,则取操作数至少需要访问主存的次数为( ) (单选)A、1B、2C、3D、44、相对寻址方式中,指令所提供的相对地址是( ) (单选)A、本条指令在内存中的首地址为基准位置的偏移量B、本条指令的下条指令在内存中的首地址为基准位置的偏移量C、本条指令的上条指令在内存中的首地址为基准位置的偏移量D、本指令操作数的直接有效地址5、下列关于操作数的寻址方式的描述中，正确的是（）（多选）A、直接寻址方式下，地址字段的位数影响数据的寻址范围B、间接寻址方式下，地址字段的位数影响数据的寻址范围C、立即数寻址方式下，地址字段的位数影响立即数的大小D、寄存器寻址方式下，地址字段的位数影响立即数的大小5.4 指令格式设计随堂测验1、采用将操作码字段扩展到没有使用的地址码字段的指令格式设计方案的主要目的是（）（单选）A、减少指令长度B、充分利用地址字段，提高指令效率C、保持指令长度不变，增加指令数量。
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2、参见图5.15的数据通路，画出存数指令STO 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）为地址的数存单元中。
指令 地址
数据单元 指令
数据 地址 数据
存数指令STO R1，（R2）
取指周期 PC0 G (PC)AR ARi
R/W=1 (M)DR
② 求流水线的实际吞吐量（单位时间内执行完毕的指令条数）。
H
(
K
n n
1
)
τ
(
5
2
0
1
20 )* 1
0
0*
1
09
8.33*106条/秒
③ 求流水线的加速比。
S
Ts Tp
(K
nτK n 1)τ
20*5 20 5 1
4.17
16、判断以下三组指令中各存在哪种类型的数据相关？
写后写相关
I6 MUL R6 , R7 ;(R6) ×(R7) R6
/10/29
.
10
取数指令LAD (R3)，R0的指令周期
取指周期 PC0 G (PC)AR ARi
执行周期
R30
(R3)AR
G ARi
R/W=1 (M)DR
MMDR R/W=1
DR0 G
(DR)IR
IRi
译码
DRR0
DR0 G R0i
6、假设某机器有80条指令，平均每条指令有4条微 指令组成，其中有一条取值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。
G
(DR)IR
IRi
译码
执行周期
R20
(R2)AR
G ARi
R10 (R1)DR G
DRi
DRMM R/W=0
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)为地址数存 单元的内容取至寄存器R0中。
指令 地址
指令 数据
数据 地址
① I1 LDA R1 , A ;M(A)R1 I2 ADD R2 , R1 ;(R2)+(R1)R2 写后读相关
② I3 ADD R3 , R4 ;(R3)+(R4)R3 I4 MUL R4 , R5 ;(R4) ×(R5) R4 读后写相关
③ I5 LDA R6 , B ;M(B)R6
空间S
1 2 3 4 5 15 16
WB
12 345
ME
12 345
M EX ID
12 345 12 345
…
IF 1 2 3 4 5
0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9
时间T
t19 t20
13、指令流水线有取指（IF）、译码（ID）、执行 （EX）、访存（MEM）、写回寄存器堆（WB） 五个过程段，共有20条指令连续输入此流水线。
微指令的数目为80×3+1=241条；
微指令字长为32/8=4字节；
故，控制存储器的容量为 241×4=964字节
该容量为控制存储器的最小容量。
13、指令流水线有取指（IF）、译码（ID）、执行 （EX）、访存（MEM）、写回寄存器堆（WB） 五个过程段，共有20条指令连续输入此流水线。
① 画出流水处理的时空图，假设时钟周期为100ns。