计算机组成原理-练习(指令系统和CPU)
计算机组成原理习题(1)
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。
2 根据操作数所在位置指出其寻址方式：操作数在指令中，为___立即_______寻址方式，操作数地址在指令中，为___直接__________寻址方式。
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。
4 CPU从内存取出一条指令并执行该指令的时间称为（指令周期），它常用若干个（CPU周期）来表示。
5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。
6十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。
7一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，定点数有（纯小数）和（纯整数）两种表示方法。
8对存储器的要求是容量大、速度快、成本低，为了解决这三方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构，即（cache）、（主存）、（外存）。
9一个较完善的指令系统，应当有（数据处理）、（程序控制）、（数据传送）、（数据存储）四大类指令。
10 CPU中保存当前正在执行的指令的寄存器是（指令寄存器），指示下一条指令地址的寄存器是（程序计数器），保存算术逻辑运算结果的寄存器是（数据缓冲寄冲器）和（通用寄存器）。
11在计算机术语中，将ALU控制器和（内存）存储器合在一起称为（主机）。
12数的真值变成机器码时有四种表示方法，即（原码）表示法，（反码）表示法，（补码）表示法，（移码）表示法。
13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。
14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）。
15 CPU从（内存）取出一条指令并执行这条指令的时间和称为（指令周期）。
计算机组成原理测试题及答案
一.选择题（每空1分，共20分）1．将有关数据加以分类、统计、分析，以取得有利用价值的信息，我们称其为_____。
A. 数值计算B. 辅助设计C. 数据处理D. 实时控制2．目前的计算机，从原理上讲______。
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3.根据国标规定，每个汉字在计算机内占用______存储。
A.一个字节B.二个字节C.三个字节D.四个字节4.下列数中最小的数为______。
A.（101001）2B.（52）8C.（2B）16D.（44）105.存储器是计算机系统的记忆设备，主要用于______。
A.存放程序B.存放软件C.存放微程序D.存放程序和数据6.设X= —0.1011，则[X]补为______。
A.1.1011B.1.0100C.1.0101D.1.10017. 下列数中最大的数是______。
A.（10010101）2B.（227）8C.（96）16D.（143）108.计算机问世至今，新型机器不断推陈出新，不管怎样更新，依然保有“存储程序”的概念，最早提出这种概念的是______。
A.巴贝奇B.冯. 诺依曼C.帕斯卡D.贝尔9.在CPU中，跟踪后继指令地指的寄存器是______。
A.指令寄存器B.程序计数器C.地址寄存器D.状态条件寄存器10. Pentium-3是一种__A____。
A.64位处理器B.16位处理器C.准16位处理器D.32位处理器11. 三种集中式总线控制中，_A_____方式对电路故障最敏感。
A.链式查询B.计数器定时查询C.独立请求12. 外存储器与内存储器相比，外存储器____B__。
A.速度快，容量大，成本高B.速度慢，容量大，成本低C.速度快，容量小，成本高D.速度慢，容量大，成本高13. 一个256KB的存储器，其地址线和数据线总和为__C____。
计算机组成原理,指令系统,练习题
单项选择题1 在CPU执行指令的过程中，指令的地址由___B__给出。
A 程序计数器PCB 指令的地址码字段C 操作系统D 程序员2 下列关于指令的功能及分类叙述正确的是__B___。
A 算术与逻辑运算指令，通常完成算术运算或逻辑运算，都需要两个数据B 移位操作指令，通常用于把指定的两个操作数左移或右移一位C 转移指令，子程序调用与返回指令，用于解决数据调用次序的需要D 特权指令，通常仅用于系统软件，这类指令一般不提供给用户3 零地址的运算类指令在指令格式中不给出操作数的地址，参加的两个操作数来自__C__。
A累加器和寄存器 B 累加器和暂存器C 堆栈的栈顶和次栈顶单元D 堆栈的栈顶单元和暂存器4 下列一地址运算类指令的叙述中，正确的是_____。
A 仅有一个操作数，其地址由指令的地址码提供B 可能有一个操作数，也可能有两个操作数C 一定有两个操作数，其中一个操作数是隐含的D 指令的地址码字段存放的一定是操作码5 关于二地址指令一下论述正确的是_____。
A 二地址指令中，运算结果通常存放在其中一个地址码所提供的地址中B二地址指令中，指令的地址码字段存放的一定是操作数C二地址指令中，指令的地址码字段存放的一定是寄存器号D二地址指令中，指令的地址码字段存放的一定是操作数地址6 单字长四地址指令OP A1、A2、A3、A4的功能为（A1）OP（A2）→A3，且A4给出下一条指令地址，假设A1、A2、A3、A4都为主存储器地址，则完成上述指令需访存_____。
A 1B 2C 3D 47 在指令格式设计中，采用扩展操作码的目的是_____。
A 增加指令长度B 增加地址码数量NNC 增加指令数量D 增加寻址空间8 某机器的指令字长为16位，有8个通用寄存器，有8种寻址方式，单操作数指令最多有_____个，双操作数指令最多有_____个。
A 1024 16B 2048 32C 256 64D 1024 329 指令寻址方式有顺序和跳跃两种，采用跳跃寻址方式可以实现_____。
计算机组成原理练习试题带答案
计算机组成原理试题及答案一、填空（12分）1.某浮点数基值为2，阶符1位，阶码3位，数符1位，尾数7位，阶码和尾数均用补码表示，尾数采用规格化形式，用十进制数写出它所能表示的最大正数，非0最小正数，最大负数，最小负数。
2.变址寻址和基址寻址的区别是：在基址寻址中，基址寄存器提供，指令提供；而在变址寻址中，变址寄存器提供，指令提供。
3.影响流水线性能的因素主要反映在和两个方面。
4.设机器数字长为16位（含1位符号位）。
若1次移位需10ns，一次加法需10ns，则补码除法需时间，补码BOOTH算法最多需要时间。
5.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫，它通常包含若干个，而后者又包含若干个。
组成多级时序系统。
二、名词解释(8分)1.微程序控制2.存储器带宽3.RISC4.中断隐指令及功能三、简答（18分）1. 完整的总线传输周期包括哪几个阶段？简要叙述每个阶段的工作。
2. 设主存容量为1MB，Cache容量为16KB，每字块有16个字，每字32位。
(1)若Cache采用直接相联映像，求出主存地址字段中各段的位数。
(2)若Cache采用四路组相联映像，求出主存地址字段中各段的位数。
3. 某机有五个中断源，按中断响应的优先顺序由高到低为L0,L1,L2,L3,L4，现要求优先顺序改为L3,L2,L4,L0,L1，写出各中断源的屏蔽字。
4. 统具备120种操作。
操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对四种寻址方式。
（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用； （2）该指令直接寻址的最大范围； （3）一次间址的寻址范围； （4）相对寻址的寻址范围。
四、（6分）设阶码取3位，尾数取6位（均不包括符号位），按浮点补码运算规则计算 [25169⨯] + [24)1611(-⨯]五、画出DMA 方式接口电路的基本组成框图，并说明其工作过程（以输入设备为例）。
（8分）六、（10分）设CPU 共有16根地址线，8根数据线，并用MREQ 作访存控制信号，用W R /作读写控制信号，现有下列存储芯片：RAM ：1K ×8位、2K ×4位、4K ×8位ROM ：2K ×8位、4K ×8位以及74138译码器和各种门电路（自定），画出CPU 与存储器连接图。
计算机组成原理练习
第二章计算机组成原理1. 一台计算机只能有一个处理器。
2. 计算机有很多分类方法，按其内部逻辑结构目前可分为______________ 。
A.服务器/工作站B. 16位132位/64位计算机C.小型机/大型机/巨型机D.专用机/通用机3. 下列不属于个人计算机范围的是___________ 。
A. 台式计算机B.便携计算机C.工作站D.刀片式服务器4. 由于计算机网络的普及，许多计算机系统都设计成基于计算机网络的客户/服务器工作模式。
巨型机、大型机和小型机一般都作为系统的服务器使用，个人计算机则用作客户机。
5. 下列关于个人计算机的叙述中，错误的是____________ 。
A. 个人计算机中的微处理器就是CPUB.个人计算机的性能在很大程度上取决于CPU的性能C. 一台个人计算机中通常包含多个微处理器D.个人计算机通常不会由多人同时使用6. 下列关于计算机组成及工作原理的叙述中，正确的是________________ 。
A. 一台计算机内只有一个微处理器B. 多数输出设备能将计算机中用“ 0”和“ 1”表示的信息转换成人可识别和感知的形式，如文字、图形、声音等C. 外存储器中的数据是直接传送给CPU处理的D. I/O控制器都做成扩充卡的形式插在PCI扩充槽内7. 下列关于计算机硬件组成的描述中，错误的是____________ 。
A. 计算机硬件包括主机与外设B. 上面选项中的主机指的就是CPUC. 外设通常指的是外部存储设备和输入/输出设备D. 一台计算机中可能有多个处理器，它们都能执行指令8. CPU中的运算器也称为执行单元，它是CPU的控制中心。
9. 个人计算机是由于单片微处理器的出现而开发成功的，价格便宜、使用方便、软件丰富，它们都运行Windows操作系统。
10. 在带电脑控制的家用电器中，有一块用于控制家用电器工作流程的大规模集成电路芯片，它把处理器、存储器、输入/输出接口电路等都集成在一起，这块芯片称为___________ 。
第二章 计算机组成原理 练习题(带答案)
一、判断题1. 在使用配置了触摸屏的多媒体计算机时，可不必使用鼠标器。
Ｔ2. 盘和内存之间以簇为单位交换数据。
Ｆ3. 光盘是一种可读不可写的存储器。
Ｆ4. 显示器直接与ＡＧＰ接口相连。
Ｆ5. 激光打印机使用的墨水质量很高。
F6. 扫描仪工作时，将被扫描的图件正面朝上。
Ｆ7 .数码相机的成像技术与传统相机的成像技术基本相同。
Ｆ8. ＣＭＯＳ是一种易失性存储器。
Ｔ9 .ＳＲＡＭ比ＤＲＡＭ速度慢。
Ｆ10.ＲＯＭ是非易失性存储器。
Ｔ11.利用Cache能加快程序的运行速度，其依据的原理是Cache速度快。
Ｆ12.主存储器的编址单位是字节。
Ｔ13.I/O控制器可以完全脱离ＣＰＵ控制Ｉ／Ｏ操作的全过程。
Ｆ14.ＣＰＵ总线、存储器总线和Ｉ／Ｏ总线统称系统总线。
Ｔ15.Ｉ／Ｏ接口就是用于连接Ｉ／Ｏ设备的各种插头插座。
Ｆ16.总线控制器包含在主板的芯片组内。
Ｔ17.ＵＳＢ接口按双向并行方式传输数据。
Ｆ18.ＡＬＵ与浮点运算器可以同时进行整数和实数的运算。
Ｔ19.ＣＰＵ的工作频率即ＣＰＵ总线频率。
Ｆ20.计算机常用的输入设备为键盘、鼠标，常用的输出设备有显示器、打印机。
Ｔ21.不同厂家生产的计算机一定互相不兼容。
F22.PC机的主存储器包含大量的存储单元，每个存储单元都可以存放8个Byte。
F23.在使用输入设备进行输入时，目前还只能输入文字、命令和图像，无法输入声音。
F24.为了提高CPU访问硬盘的工作效率，硬盘通过将数据存储在一个比其速度快得多的缓冲区来提高与CPU交换的速度，这个区就是高速缓冲区，它是由DRAM芯片构成的。
T25.在一台已感染病毒的计算机上读取一张CD-ROM光盘中的数据，该光盘也有可能被感染病毒。
F26.存储容量是数码相机的一项重要性能，不论拍摄质量如何，存储容量大的数码相机可拍摄的相片数量肯定比存储容量小的相机多。
F27.绘图仪、扫描仪、显示器、音箱等均属于输出设备。
F28.PC机的主板又称为母板，上面可安装CPU、内存储器、总线、I／O控制器等部件，它们是PC机的核心。
计算机组成原理习题及答案
计算机组成原理习题及答案1 常用的I/O方式中, __程序查询方式_______ 是完全由软件实现I/O 操作的方式.2 CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做_指令周期_____，它常用若干个 _机器周期_____来表示，而后者又包含有若干个时钟周期3 总线是构成计算机系统的互连机构, 是多个__系统功能 ____部件之间进行数据传送的__公共____通道。
4 Cache是一种_高速缓冲_____存储器，是为了解决CPU和__主存____之间_速度_____上不匹配而采用的一项重要硬件技术。
5 总线的仲裁方式包括__集中_____仲裁和__分布_____仲裁1．在计算机中，经常采用的数据校验码是奇偶校验、海明校验和 CRC循环校验校验。
2．并行存储器结构有双端口存储器和多模块交叉存储器两种。
3．复杂指令系统的计算机简称为CISC ，精简指令系统的计算机简称为 RISC 。
4. 控制器中必须有的两个寄存器是 PC 和 IR 。
5．总线仲裁的方式有集中式和分布式两种。
6．磁盘存储器的访问时间主要包括平均等待时间时间、平均找道时间时间和数据传输时间。
7．主机与外设间的数据交换方式有程序查询方式、程序中断方式、DMA方式和通道方式等。
并行存储器结构有-双端口-和-多体交叉-两种。
8 复杂指令系统的计算机简称为CSIC、精简指令系统的计算机简称为RSIC。
9 控制器中必须有的两个寄存器是IR和PC。
10 总线仲裁的方式有集中式和分分散式两种。
10 磁盘存储器的访问时间主要包括寻道时间、等待时间和数据传输时间。
11 常见的主机与外设间的数据交换方式有程序查询方式、中断方式、DMA方式、通道方式和外围处理机方式。
12 浮点数加减法运算的步骤大体分五步： 0操作数检查、对阶、尾数加减、规格化和舍入处理等。
13 CACHE的写操作策略有全写和写回、写一次法三种。
14 一般机器指令由操作码和地址码组成。
15 微指令的基本格式可分为水平和垂直两种。
《计算机组成原理》第四版练习题
2、设某计算机为32位的16M字主存，若按字编 设某计算机为32位的16M字主存， 32位的16M字主存 其地址码多少位？若按字节编址， 址，其地址码多少位？若按字节编址，其地 址码又为多少位？ 址码又为多少位？ 解：按字编址，1字一个地址，224=16M， 字一个地址， 编址， 字一个地址 ， 因此，地址码应为 位 因此，地址码应为24位； 字节编址， 编址 × 按字节编址，16MW = (16M×4)B = 226B 因此，地址码应为 位 因此，地址码应为23位；
采用相对寻址， 解：(6) 采用相对寻址，操作数的有效地址 中的内容与指令中的位移量D之和 为PC中的内容与指令中的位移量 之和， 中的内容与指令中的位移量 之和， 即 EA=(PC)+D=4000H-2000H=2000H， ， 操作数S=(2000H)=3000H 操作数
习题二： 习题二： 1. 某机主存容量为 ×16，且存储字长等 某机主存容量为4M× ， 于指令字长，若该机指令系统可完成 于指令字长，若该机指令系统可完成108 种操作，操作码位数固定，且具有直接、 种操作，操作码位数固定，且具有直接、 间接、变址、基址、相对、立即等六种寻 间接、变址、基址、相对、 址方式，试回答： 址方式，试回答： （1）画出一地址指令格式，并指出各字段 ）画出一地址指令格式， 的作用； 的作用；
3、某计算机字长为16位，主存容量为64K字， 某计算机字长为16位 主存容量为64K字 16 64K 采用单字长单地址指令，共有50条指令。若 50条指令 采用单字长单地址指令，共有50条指令。以 有的指令设置了专门的寻址方式字段， 有的指令设置了专门的寻址方式字段， 有直接寻址、间接寻址、变址寻址、 有直接寻址、间接寻址、变址寻址、相对寻 说明采用何种寻址方式， 说明采用何种寻址方式，有的指令则通过 操作码的含义， 试设计其指令格式。 种寻址方式， 址操作码的含义，隐含约定采用何种寻址方式 4种寻址方式 试设计其指令格式。 解：单字长指令：指令长度为16位 单字长指令：指令长度为 位 50条指令，25 < 50 < 26，操作码 位 条指令， 操作码6位 条指令 4种寻址方式，22 = 4，寻址方式 位 种寻址方式， 种寻址方式 ，寻址方式2位 16-6-2=8，单地址，地址码8位 ，单地址，地址码 位
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出栈到R2 (SP)=1000H (R0)=0020H (R1)=0022H (R2)=0022H
若 (SP)=1002H 、 (R0)=0020H 、 (R1)=0022H 、 (R2)=0024H ， 连续进行将 R0 入栈、将 R1 入栈、出栈到 R2 、将 R1 入栈、将 R2入栈、出栈到R0操作后， 请画出每一个操作后的 SP 及堆栈内部的数据变化，同时说明 R0~R2的当前值。
SP
SP
SP
SP
空堆栈 (SP)=1002H (R0)=0020H (R1)=0022H (R2)=0024H
R0入栈 (SP)=1000H (R0)=0020H (R1)=0022H (R2)=0024H
R1入栈 (SP)=0FFEH (R0)=0020H (R1)=0022H (R2)=0024H
2. 若 (SP)=1002H 、 (R0)=0020H 、 (R1)=0022H 、 (R2)=0024H ， 连续进行将 R0 入栈、将 R1 入栈、出栈到 R2 、将 R1 入栈、将 R2入栈、出栈到R0操作后， 请画出每一个操作后的 SP 及堆栈内部的数据变化，同时说明 R0~R2的当前值。
3.某机器字长为16位，存储器按字编址，指令字长同机器字长。 指令格式如下： 5bit 3bit 8bit
形式地址D 操作码OP 寻址方式位MOD
其中，MOD=000~100分别表示立即寻址、直接寻址、间接寻 址、变址寻址和相对寻址，变址寻址只使用唯一的变址寄存器 (记为RI)，形式地址D在MOD＝000及100时为补码表示、其余 寻址方式时为无符号编码表示。
SP
22H 00H 20H 00H
22H 00H 20H 00H
SP
R1入栈 (SP)=0FFEH (R0)=0020H (R1)=0022H (R2)=0022H
R2入栈 (SP)=0FFCH (R0)=0020H (R1)=0022H (R2)=0022H
出栈到R0 (SP)=0FFEH (R0)=0022H (R1)=0022H (R2)=0022H
（1）在单字长指令中，根据能完成105种操作，操作码取7位。因允许直接和间 接寻址，且有基址寄存器和变址寄存器，故取2位寻址特征位，其指令格式如下： 7位 2位 7位
…… 主存 0FFCH 0FFDH 0FFEH 0FFFH 1000H 20H 1001H 00H 1002H …… 0FFCH 0FFDH 0FFEH 0FFFH 1000H 1001H 1002H 主存 …… 0FFCH 0FFDH SP 0FFEH 0FFFH 1000H 1001H 1002H 主存 22H 00H 22H 00H 20H 00H SP …… 0FFCH 0FFDH 0FFEH 0FFFH 1000H 1001H 1002H 主存
指令系统
CPU
--练习
1. 某指令系统中，指令字长为 16 位，指令操作码采 用扩展编码法，有单地址指令、双地址指令两种指令。
பைடு நூலகம்
若每个地址码均为6位，且双地址指令为A条，则单地 址指令最多有多少条？
解： 1、双地址指令操作码长为16b－2×6b＝4b，由题意 ，空闲24－A种编码 2、单地址指令操作码长为16b－6b＝10b，可分为4b 和6b两部分 则单地址指令最多有(24－A)×26条。
（1）该指令格式能定义多少种不同的操作？立即寻址的操作数范围是多少？ （2）写出各种寻址方式时，地址码对应的数据或地址表达式。 （3）写出MOD=001、010、100时，能访问的最大主存区为多少个机器字。 （1）由于操作码为5位，故可以定义25＝32种不同的操作； 由于立即寻址的D用8位补码表示，故立即寻址的操作数范围为 -128~+127。
4.设某机配有基址寄存器和变址寄存器，采用一地址格式的指令系统，允许
直接和间接寻址，且指令字长、机器字长和存储字长均为16位。
（1）若采用单字长指令，共能完成105种操作，则指令可直接寻址的范围是 多少？一次间址的寻址范围是多少？画出其指令格式并说明各字段的含义。
（2）若存储字长不变，可采用什么方法直接访问容量为16MB的主存？
2. 假设计算机约定主存按字节编址，数据在存储器 中采用小端次序存放， CPU 中设置有 4 个通用寄存器 (记为R0~R3)，设置有寄存器SP指向存储器堆栈的栈 顶，入栈操作时 SP向递减方向移动。若 (SP)=1002H 、 (R0)=0020H 、 (R1)=0022H 、 (R2)=0024H ， 连 续 进 行将R0入栈、将R1入栈、出栈到R2、将R1入栈、将 R2 入栈、出栈到 R0 操作后，请画出每一个操作后的 SP 及堆栈内部的数据变化，同时说明 R0~R2 的当前 值。
操作码OP 寻址方式位MOD
（2）设D＝[DZ]补，
形式地址D
立即寻址的地址码表示的是：操作数＝DZ； 直接寻址的地址码表示的是：操作数EA＝D； 间接寻址的地址码表示的是：操作数EA＝[D]； 变址寻址的地址码表示的是：操作数EA=(RI)+D；
相对寻址的地址码表示的是：下条指令EA=(PC)+DZ。
…… 主存 0FFCH 0FFDH 0FFEH 0FFFH 1000H 1001H 1002H …… 主存 0FFCH 0FFDH 0FFEH 0FFFH 1000H 20H 1001H 00H 1002H …… 主存 0FFCH 0FFDH 0FFEH 22H 0FFFH 00H 1000H 20H 1001H 00H 1002H …… 主存 0FFCH 0FFDH 0FFEH 0FFFH 1000H 20H 1001H 00H 1002H