计算机组成原理参考答案
《计算机组成原理》各章练习参考答案
《计算机组成原理》各章练习题参考答案第一章思考练习题一.填空1.电子数字计算机可以分为专用计算机和通用计算机两类。
2.硬件采用LSI或VLSI的电子计算机属于计算机发展过程中的第四代。
3.存储器中存放数据和程序。
4.一台计算机包括运算、存储、控制、输入及输出五个单元。
5.完成算术运算和逻辑运算的部件是运算器(或ALU)；运算器的核心是加法器；控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果的部件是控制器。
6.CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线是内部总线；CPU同存储器、通道等互相连接的总线是系统总线；中、低速I/O设备之间互相连接的总线是I/O总线。
7.在多总路线结构中，CPU总线、系统总线和高速总线相连通过桥实现。
8.计算机软件一般分为系统软件和应用软件。
9.完整的计算机系统由硬件系统和软件系统构成。
10.机器字长是指一台计算机一次所能够处理的二进制位数量。
11.数据分类、统计、分析属于计算机在数据处理方面的应用。
12.计算机是一种信息处理机，它最能准确地反映计算机的主要功能。
13.个人台式商用机属于微型机。
14.对计算机软硬件进行管理，是操作系统的功能。
15.用于科学技术的计算机中，标志系统性能的主要参数是MFLOPS。
16.通用计算机又可以分为超级机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机六类。
17.“存储程序控制”原理是冯.诺依曼提出的。
18.运算器和控制器构成CPU，CPU和主存构成主机。
19.取指令所用的时间叫取指周期，执行指令所用的时间叫执行周期。
20.每个存储单元都有一个编号，该编号称为地址。
21.现代计算机存储系统一般由高速缓存、主存和辅存构成。
22.计算机能够自动完成运算或处理过程的基础是存储程序和程序控制原理。
二.单选1.存储器用来存放( C )。
A.数据B.程序C.数据和程序D.正在被执行的数据和程序2.下面的描述中，正确的是( B )A.控制器能够理解、解释并执行所有的指令及存储结果。
计算机组成原理-作业参考答案
第1章计算机系统概论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(1)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；(2)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；(3)指令和数据均用二进制表示；(4)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；(5)指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；(6)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：课本P9-10(1)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。
(2)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）。
(3)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。
(4)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。
(5)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。
(6)存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。
(7)存储字长：一个存储单元所存储的二进制代码的总位数。
(8)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）。
(9)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。
(10)指令字长：机器指令中二进制代码的总位数。
8. 解释下列英文缩写的中文含义：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS解：全面的回答应分英文全称、中文名、功能三部分。
计算机组成原理部分答案
4．6 某机字长为32位，其存储容量是64KB ，按字编址的寻址范围是多少？若主存按字节编址，试画出主存字地址和字节地址的分配情况。
解：主存容量64KB ，如果按字编址，有64KB / 4B = 16K 个可寻址单元寻址范围是 214或0 ~ 16K-1如果按字节编址，有64K 个可寻址单元。
每个字包含4个字节。
用二进制表示的地址，字地址的最低2位是00。
4、7. 一个容量为16K ×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？当选用下列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？1K ×4位，2K ×8位，4K ×4位，16K ×1位，4K ×8位，8K ×8位解：地址线和数据线的总和 = 14 + 32 = 46根；选择不同的芯片时，各需要的片数为：1K ×4：（16K ×32） / （1K ×4） = 16×8 = 128片2K ×8：（16K ×32） / （2K ×8） = 8×4 = 32片4K ×4：（16K ×32） / （4K ×4） = 4×8 = 32片16K ×1：（16K ×32）/ （16K ×1） = 1×32 = 32片4K ×8：（16K ×32）/ （4K ×8） = 4×4 = 16片8K ×8：（16K ×32） / （8K ×8） = 2×4 = 8片4.15 设CPU 共有16根地址线，8根数据线，并用MREQ （低电平有效）作访存控制信号，W /R 作读写命令信号（高电平为读，低电平为写）。
现有下列存储芯片：ROM （2K ×8位，4K ×4位，8K ×8位），RAM （1K ×4位，2K ×8位，4K ×8位），及74138译码器和其他门电路（门电路自定）。
计算机组成原理答案(张功萱等编著)终极完整版
（4）(－5)10＝(－101)2＝－1.01×22
阶码E＝127＋2＝129＝(10000001)2
机器数形式：1 10000001 01000000000000000000000
十六进制形式：C0A00000H
2.13写出下列十六进制的IEEE单精度浮点数代码所代表的十进制数值。
解：
（1）(0.15625)10＝(0.来自00101)2＝1.01×2－3
阶码E＝127＋(－3)＝124＝(1111100)2＝01111100
机器数形式：0 01111100 01000000000000000000000
十六进制形式：3E200000H
（2）(－0.15625)10＝(－0. 00101)2＝－1.01×2－3
（1）若e1＞e2，是否有N1＞N2
（2）若S1、S2均为规格化数，上述结论是否正确？
答：（1）不一定
（2）正确
2.15设一个六位二进制小数x＝0.a1a2a3a4a5a6，x≥0，请回答：
（1）若要x≥81，a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件？
（2）若要x＞21，a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件？
第二章作业解答
2.2分别计算用二进制表示4位、5位、8位十进制数时所需要的最小二进制位的长度。
答：
∵ 4位十进制数的最大数为9999，213＝8192＜9999＜214＝16384
∴表示4位十进制数所需的最小二进制位的长度为14位。
∵ 5位十进制数的最大数为99999，216＝65536＜9999＜217＝131072
2.6已知x的二进制真值，试求[x]补、[－x]补、[x/2]补、[x/4]补、[2x]补、[4x]补、[－2x]补、[－x/4]补。（设机器采用定点小数，字长为8位，若结果不存在或出错，请注明）
计算机组成原理考试试题及参考答案
计算机组成原理考试试题及参考答案计算机组成原理考试试题及参考答案一、选择题1、下列哪个部件不属于计算机的存储器？（） A. 硬盘 B. 寄存器C. RAMD. U盘答案：B2、在计算机内部，所有数据和指令采用何种进制编码？（） A. 二进制 B. 八进制 C. 十进制 D. 十六进制答案：A3、下面哪种情况下会发生CPU的分支预测错误？（） A. 顺序预测B. 跳转预测C. 高速缓存D. 直接预测答案：B4、在计算机的存储器中，容量最大的部分是：（） A. Cache B. RAMC. ROMD.硬盘答案：D5、下列哪种情况可能会导致计算机的内存出现故障？（） A. 电源故障 B. 软件故障 C. 硬件故障 D. 网络故障答案：C二、填空题6、在计算机中，CPU主要由 ________ 、________ 、________ 三部分组成。
答案：运算器、控制器、存储器61、在计算机的存储器中，________ 存取速度最快，________ 容量最大。
答案：Cache，RAM611、CPU执行的指令最终由 ________ 输出。
答案：显示器6111、在计算机内部，数据和指令都是以二进制形式进行处理和存储的，这一原理是由 ________ 提出的。
答案：香农61111、在计算机中，________ 是用来存储运行时数据的核心部件。
答案：内存三、简答题11、请简述计算机CPU的工作流程。
答案：计算机CPU的工作流程包括取指令、解码、执行指令和写回结果四个步骤。
具体来说，CPU 从内存中获取指令，然后解码指令并执行，最后将结果写回到内存中。
这个过程会不断重复，使得计算机能够连续执行各种任务。
111、请说明指令和数据在计算机内部有何区别。
答案：在计算机内部，指令和数据没有本质区别，它们都是二进制形式存在的。
但是，为了区分它们，通常将那些访问内存、运算等产生效果的二进制称之为指令，而那些被运算的二进制则称之为数据。
计算机组成原理课后习题-参考答案
习题参考答案
5-2：计算机为什么要设置时序部件？ 周期、节拍、脉冲三级时序关系如何 表示？
一条指令运行的各种操作控制信号在时间上有严格 的定时关系， 的定时关系，时序部件用以控制时序以保证指令 的正确执行。 的正确执行。 将指令周期划分为几个不同的阶段， 将指令周期划分为几个不同的阶段，每个阶段称为 一个机器周期。 一个机器周期。 一个机器周期又分为若干个相等的时间段， 一个机器周期又分为若干个相等的时间段，每个时 时间段称为一个时钟周期（节拍）。 时间段称为一个时钟周期（节拍）。 在一个时钟周期（节拍）内可设置几个工作脉冲， 在一个时钟周期（节拍）内可设置几个工作脉冲， 用于寄存器的清除、接收数据等工作。 用于寄存器的清除、接收数据等工作。
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习题什么特点？
依据控制器中的时序控制部件和微操作控制信号形 成部件的具体组成与运行原理不同，通常把控制 成部件的具体组成与运行原理不同， 器区分为微程序控制器和硬布线控制器两大类。 器区分为微程序控制器和硬布线控制器两大类。 微程序控制方式是用一个ROM做为控制信号产生 微程序控制方式是用一个 做为控制信号产生 的载体， 中存储着一系列的微程序， 的载体，ROM中存储着一系列的微程序，组成微 中存储着一系列的微程序 程序的微指令代码产生相应的操作控制信号， 程序的微指令代码产生相应的操作控制信号，这 是一种存储逻辑型的控制器。方便修改和扩充， 是一种存储逻辑型的控制器。方便修改和扩充， 但指令执行速度较慢。 但指令执行速度较慢。 硬布线控制方式采用组合逻辑电路实现各种控制功 在制造完成后， 能，在制造完成后，其逻辑电路之间的连接关系 就固定下来，不易改动。其运行速度快， 就固定下来，不易改动。其运行速度快，但构成 复杂。 复杂。
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习题参考答案
计算机组成原理习题含参考答案
计算机组成原理习题含参考答案一、单选题（共90题，每题1分，共90分）1、在下列寻址中，（）寻址方式需要先运算再访问主存。
A、间接B、直接C、变址D、立即正确答案：C2、在链式查询方式下，若有N个设备，则（）oA、只需一条总线请求线B、需要N条总线请求线C、视情况而定，可能一条，也可能N条总线请求线D、以上说法都不对正确答案：A3、以下有关I/O端口的叙述中，错误的是（）oA、I/O接口中有命令端口、状态端口、数据端口B、I/O接口中命令端口和状态端口不能共用同一个C、I/O接口中程序可访问的寄存器被称为I/O端口D、I/O端口可以和主存统一编号，也可以单独编号正确答案：B4、用移码表示浮点数的阶码，其好处是（）。
A、便于求阶差B、便于用比较电路比较阶的大小C、提高运算精度D、便于判别溢出正确答案：B5、在取指操作结束后，程序计数器中存放的是（）。
A、程序中指令的数量B、当前指令的地址C、已经执行指令的计数值D、下一条指令的地址正确答案：D6、微指令格式分为水平型和垂直型，水平型微指令的位数（）,用它编写的微程序（）。
A、较短，较少B、较长，较短C、较多，较长D、较少，较短正确答案：B7、用二地址指令来完成算术运算时，其结果一般存放在（）。
A、其中一个地址码提供的地址中B、栈顶C、累加器（ACC）中D、以上都不对正确答案：A8、为了缩短指令中某个地址段（或地址码）的位数，有效的方法是采取（）。
A、变址寻址B、间接寻址C、立即寻址D、寄存器寻址正确答案：D9、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是（）oA、编程要用到的硬件组织B、计算机硬件的全部组织C、计算机软件所要完成的功能D、计算机各部件的硬件实现正确答案：A10、用于笔记本电脑的大容量存储器是（）oA、U盘B、软磁盘C、固态盘D、磁带正确答案：C11、D/A转换是（）。
A、把数字量转换为模拟量，把转化结果输出计算机B、把计算机输出的模拟量转化为数字量C、把模拟量转化为数字量，把数字量输入到计算机D、把计算机输出的模拟量转为数字量正确答案：A12、程序P在机器M上的执行时间是20秒，编译优化后，P执行的指令数减少到原来的70%,而CP1增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是()oA、16.8秒B、8.4秒C、117秒D、14秒正确答案：A13、以下说法错误的是()oA、计算机的机器字长是指数据存储与运算的基本单位B、寄存器由触发器构成C、计算机中一个字的长度都是32位D、磁盘可以永久性存放数据和程序正确答案：C14、主设备通常指()oA、掌握总线权的设备B、发送信息的设备C、主要的设备D、接收信息的设备正确答案：A15、字长12位，用定点补码规格化小数表示时，所能表示的正数范围是()OA、1/2-(1-2-11)B、(1/2+2-11)-(1-2-11)C、2-11-(1-2-11)D、2-12-(1-2-12)正确答案：A16、ASCI1码是对()进行编码的一种方案。
计算机组成原理(附答案)
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计算机组成原理参考答案三、简答题1 CPU中有哪几类主要寄存器。
2通道的基本功能是什么？具体有哪几种类型？3、RISC指令系统的特点有哪些？4、CPU中有哪几类主要寄存器？说明其功能。
5、简述引起流水线断流的三种原因及解决办法。
6、何谓DMA方式，为什么DMA方式比中断方式具有更高的IO效率？7、一台机器的指令系统应当包含哪几类指令？8、比较同步定时与异步定时的优缺点。
9、通道的基本功能是什么？CPU如何实现对通道的管理？通道如何实现对设备控制器的管理？10、简述CPU的四种基本功能。
11、为什么DMA方式比中断方式具有更高的I/O效率？12、磁盘存储器的技术指标有哪些？13、通道的基本功能是什么？具体有哪几种类型？14、比较同步定时和异步定时的稳定性缺点。
15、在操作系统中什么情况下需要进行进程调度？16、选择寻址方式时主要考虑哪些因素？17、寻址方式在指令格式中的表示方法通常有哪几种方法？18、说明中断处理的过程，及中断优先级的意义。
19、为什么要对CRT屏幕不断进行刷新？要求刷新频率是多少？为达些目的，必须设置什么样的硬件？20、说明外围设备的I/O控制方式分类及特点。
21、把外围设备接入计算机系统时，必须解决哪些问题？四、计算题CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为3800次，主存完成的次数为200次，已知cache存储周期为50ns，主存存储周期为250ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。
答：CACHE的命中率：H=Nc/(Nc+Nm)＝3800/(3800+200)=0.95R=Tm/Tc=250ns/50ns=5Cache-主存系统效率e为e=1/(r+(1-r)H)*100%=1/(5+(1-5)*0.95)=83.3% 平均访问时间为Ta为Ta=Tc/e=50ns/0.833=60ns分析题用时空图法说明流水CPU比非流水CPU具有更高的吞吐率。
(教材P163)1、下图表示存储器的分级结构，请在相应的框内填入适当的存储器名称。
计算题寄存器cache cache主存储器磁盘、光盘磁带已知x=-0.01111，y=+0.11001,求：① [x]补，[-x]补，[y]补，[-y]补；②x+y,x-y,判断加减运算是否溢出。
分析题1）双字长二地址指令，用于访问存储器，操作码字段可指定64种操作2）RS型指令，一个操作数在通用寄存器（共16个），另一个操作数在主存中3）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（共16个）内容加上位移量。
计算题某机的指令格式如下所示X为寻址特征位：X=00：直接寻址；X=01：用变址寄存器R寻址；X=10：X1用变址寄存器R寻址；X=11：相对寻址X2设(PC)=1234H,(RX1)=0037H,(RX2)=1122H（H代表十六进制数），请确定下列指令中的有效地址：①4420H②2244H③1322H④3521H解：1）X=00,D=20H,有效地址EA=20H2）X=10,D=44H,有效地址EA=1122H+44H=1166H3）X=11,D=22H，有效地址EA=1234H+22H=1256H4）X=01,D=21H,有效地址EA=0037H+21H=0058H综合题：某计算机系统的内存储器由Cache和主存构成，Cache的存取周期为45ns,主存的存取周期为200ns，已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存4500次，其中340次访问主存。
问：（1）Cache的命中率是多少？（2）CPU访问内存的平均时间是多少纳秒？（3）Cache－主存系统的效率是多少？解：1）Cache的命中率H=Nc/(Nc+Nm)＝（4500－340）/4500＝0.922）CPU访存的平均时间：Ta=H*Tc+(1-H)Tm＝0.92×45＋（1－0.92）×200＝57.4ns3)Cache-主存系统的效率E＝Tc/Ta*100%＝45/57.4*100%=0.78*100%=78%计算题一个具有22位地址和32位字长的存储器，问：(1)该存储器能存储多少字节的信息？(2)如果存储器由512K×16位SRAM芯片组成，需要多少片？（3）需要地址多少位作芯片选择？解：1）存储器单元数为222＝4M，存储器容量＝4M×32位＝16MB，故能存储16M字节信息。
2）由于总存储容量为4M×32位，所需芯片数＝4M×32/（512K×16）＝16片3）如用16片芯片组成一个16M的存储器，地址总线低20位可直接接到芯片的A0-A19端，而地址总线高2位（A20,A21）需要通过2：4译码器进行芯片选择。
分析题一种二进制RS型32位的指令结构如下：其中OP为操作码字段，X为寻址模式字段，D为偏移量字段，其寻址模式定义为有效地址E算法及说明列表如下：请写出6种寻址方式的名称。
解;1)直接寻址 2）间接寻址 3）变址寻址 4）基址变址5）间接寻址 6）寄存器间接寻址计算题CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为2420次，主存完成的次数为80次，已知cache存储周期为40ns，主存存储周期为200ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。
答：CACHE的命中率：H=Nc/(Nc+Nm)＝2420/(2420+80)=0.968R=Tm/Tc=200ns/40ns=5Cache-主存系统效率e为e=1/(r+(1-r)H)*100%=1/(5+(1-5)*0.968)=88.6% 平均访问时间为Ta为Ta=Tc/e=40ns/0.886=45ns分析题某总线在一个总线周期中并行传送32位数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，总线带宽是多少？如果一个总线周期中并行传送8个字节的数据，总线时钟频率升至66MHz，总线带宽是多少？解：1）设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=1/f表示，一个总线周期传送的数据量用D表示，根据定义可得：Dr=D/T=D×1/T=D×f=4B×33×106/s=132MB/S2）Dr=D×f=8B×66×106/s =528MB/s计算题1、设x=-20，y=+29，用带求补器的原码阵列乘法器求出乘积x×y=?并用十进制乘法进行验证。
2、已知Cache存储周期40ns，主存存储周期200ns，Cache/主存系统平均访问时间为50ns，求Cache的命中率是多少？解：因Ta=Tc/e，则e=Tc/Ta＝40ns/50ns=0.8r=200ns/50ns=4又因 e=1/(r+(1-r)*H),可求得H＝0.917计算题某计算机系统的内存储器由cache和主存构成，cache的存储周期为30ns，主存的存取周期为150ns。
已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存5000次，其中400次访问主存。
问：① cache的命中率是多少？② CPU访问内存的平均时间是多少纳秒？③ cache-主存系统的效率是多少？答：CACHE的命中率：H=1-400/5000=0.92R=Tm/Tc=150ns/30ns=5Cache-主存系统效率e为e=1/(r+(1-r)H)*100%=1/(5+(1-5)*0.92)=75.7% 平均访问时间为Ta为Ta=Tc/e=30ns/0.757=40ns分析题一种二进制RS型32位的指令结构如下：其中OP为操作码字段，X为寻址模式字段，D为偏移量字段，其寻址模式定义为有效地址E算法及说明列表如下：请写出6种寻址方式的名称。
1)直接寻址 2）相对寻址 3）变址寻址4) 基址寻址 5）间接寻址 6）寄存器间接寻址计算题已知：x=+0.100111，y=+0.111。
采用阵列除法器方式计算 x÷y=?综合题：下表列出基本寻址方式名称，请在算法一列中写出操作数的物理位置或有效地址EA的表达式。
分析题CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为2000次，主存完成存取的次数为100次，已知cache存取周期为50ns，主存存取周期200ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。
答：CACHE的命中率：H=Nc/(Nc+Nm)＝2000/(2000+100)=0.95R=Tm/Tc=200ns/50ns=4Cache-主存系统效率e为e=1/(r+(1-r)H)*100%=1/(4+(1-4)*0.95)=87%平均访问时间为Ta为Ta=Tc/e=50ns/0.87=57ns计算题若浮点数x的IEEE754标准存储格式为(41360000)，求其浮点数的十16进制数值。
将16进制数展开后，可得二进制格式为：0 100 0001 0011 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)×23＝＋1011.011＝（11.375）10分析题一盘组共11片，记录面为20面，每面上外道直径为14英寸，内道直径为10英寸，分203道，数据传输率为983040字节/秒，磁盘组转速为3600转/分，假定每个记录块记录1024字节，且系统可挂多达16台这样的磁盘，请设计适当的磁盘地址格式，并计算总存储容量。
答：设数据传输率为C，每一磁道的容量为N，磁盘转速为r，则根据公式C=N*r，可求得：N=C/r＝983040/(3600/60)=16384(字节)扇区数＝16384/1024＝16,故表示磁盘地址格式的所有参数为：台数16,记录面20,磁道数203道，扇区数16,由此可得磁盘地址格式为：20 17 16 9 8 4 3 0磁盘总存储量为：16×20×203×16384＝1064304640（字节）综合题下表列出寻址方式指定的操作数物理位置（EA），请在寻址方式名称下面填上适当的术语。