计算机组成原理答案

《电脑组成原理》模拟题1一、名词解释1．总线：就是多个信息源分时传送数据到多个目的地的传送通路2．指令系统：一台电脑所能执行的全部指令的总和3．微指令：在一个单位时间中，能实现一定操作功能的微命令的集合。

4．溢出：在定点小数机器中,数的表示范围为|ｘ|<1. 在运算过程中如出现大于1的现象二、填空题1．按冯·诺依曼设计原则，其硬件是由〔运算器〕、〔控制器〕、〔存储器〕、〔输入设备〕和〔输出设备〕组成。

2．电脑系统是由〔硬件系统〕和〔软件系统〕两大部分构成。

3．电脑最主要的三大性能指标是〔基本字长〕、〔存储容量〕、和〔运算速度〕。

4．一个完善的指令系统应满足〔完备性〕、〔有效性〕、〔规整性〕、和〔兼容性〕的要求。

5．堆栈的硬件是由〔堆栈区〕和〔堆栈指针〕构成，存取是按〔后进先出〕原则。

6．通常控制器的设计可分为〔组合逻辑型〕和〔存储逻辑型〕，前者采用的核心器件是〔门电路〕，后者采用的核心器件是〔微程序控制器〕。

7．主机与外设的连接方式有(辐射型连接),(总线型连接)和(辐射,总线型连接〕。

8．目前在微型机中主机与外设广泛采用的信息交换方式是(程序查询)和(程序中断。

三、简答题1．简述中断的处理过程。

它与程序查询方式有何不同点？2．按通道的工作方式，通道分哪几类？简述其特点。

3．画图说明存储系统的层次结构，并说明各种存储器的特点。

参考答案：1．答案要点：中断的处理过程大致可分为五个步骤：1）中断请求2〕中断排队3〕中断响应4〕中断处理5〕中断返回与程序查询方式的不同点：1〕在程序中断方式下，CPU和外设可并行工作；而程序查询方式下，CPU与外设是串行工作的。

2〕程序中断方式适合于对外界随机事件的处理。

而程序查询方式不具备这样的能力。

2．答案要点：按通道的工作方式，通道可分为字节多路通道、选择通道和数组多路通道三种类型。

特点：字节多路通道：1〕有多个子通道，设备间可〔分时〕并行操作。

2〕数据以字节为单位交叉传送。

3〕适合于连接大量的低速设备。

选择通道：1〕被选中的外设采用独占方式使用通道。

2〕数据以成组〔数据块〕方式进行传输。

3〕适合于连接高速外设。

数组多路通道：是将前二者的优点结合在一起的一种通道结构。

数组多路通道含有多个子通道，可同时执行多个通道程序，数据以成组方式进行传送。

既具有多路并行操作能力，又有很高的数据传输率，可用来连接多台中高速的外设。

3．答案要点：存储系统的层次结构如下图：存储器的特点：1〕高速缓存：存放当前要执行的程序和数据。

速度快，可与CPU速度匹配；存储容量较小。

成本高。

2〕主存储器：存放正在执行的程序和数据，CPU可直接访问，容量较大，速度较高，每位价格介于高速缓存和辅存之间。

3〕辅助存储器：存放当前暂不参与运行的程序和数据文件，CPU不能直接访问；容量极大而速度较低，单位成本低。

四、计算题已知x = -0101,y = +1011，符号用双符号位表示。

求1．[X ]原=？[Y]原=？2．[X ]补=？[Y]补=？3．[X+Y]补=？[X-Y]补=？并分别讨论其溢出情况。

1〕写出补码一位乘的运算步骤。

2〕与原码乘法运算有何不同？3〕写出补码乘法运算器的基本部件。

参考答案：已知x = -0101,y = +1011，符号用双符号位表示。

答案要点：1．[X ]原=11.10101 [Y]原=2．[X ]补=11.01011 [Y]补=3．[X+Y]补=[X ]补+[Y]补= 11.01011+00.11011=00.00110 结果的两个符号位相同，无溢出。

[X-Y]补=[X ]补+[-Y]补= 11.01011+11结果的两个符号位不相同，为10，产生下溢。

2〕与原码乘法运算有何不同？答案要点：①补码乘法：运算结果的符号位无需单独处理；而原码乘法：结果的符号位需单独处理。

②原码乘法：位于乘数寄存器末位的乘数作为判断位；而补码乘法则是以乘数寄存器最末两位作判断位。

③假设乘数的有效尾数n位。

原码乘法须做n次加法，n次移位；而补码乘法则需n+1次加法，n次移位。

3〕写出补码乘法运算器的基本部件。

答案要点：所用的基本部件：①存放部分积累加和的寄存器；②存放乘数〔具备移位功能〕和被乘数的寄存器；③加法器；④移位器；⑤计数器。

五、设计题采用32K×32 的RAM芯片，构成128K×64的存储器。

1．画出存储器的逻辑框图。

2．图中标明信号线的种类、方向、条数。

参考答案：答案要点：六、综合应用题在模型机的数据通路上，对于指令ADD X(R1)，(R2)+，答复以下问题：1．写出指令的执行流程。

2．写出目的周期的全部数据通路。

参考答案：答案要点：1、2〕指令的执行流程及目的周期的数据通路：↓FT0：M→MBR→IR↓FT1：PC+1→PC↓ST0：PC→MAR↓ST1：M→MBR→C↓ST2：PC+1→PC↓ST3：C+R1→MAR↓ST4：M→MBR→C↓DT0：R2→MAR ；R2→A选择器，S0-3，M，DM，CPMAR↓DT1：M→MBR→D ；R/W，SMBR，MBR→B选择器，S0-3，M，DM，CPD ↓DT2：R2+1→R2 ；R2→A选择器，S0-3，M，C0，DM，CPR2↓ET0：C+D→MBR↓ET1：MBR→M↓ET2：PC→MAR六、综合应用题在模型机的数据通路上，对于指令ADD X(R1)，(R2)+，答复以下问题：1．写出指令的执行流程。

PC→MARM→MDR→IR，PC+1+PCPC→MARM→MDR→D,PC+1→PCD+R1→ZZ→MARM→MDR→CR1→DC+D→ZZ→R2(注:C、D可交换使用。

)《电脑组成原理》模拟题2一、名词解释1．寻址方式：表示指令中操作数所在的方法称为寻址方式2．指令周期：是完成一条指令所用的时间3．虚拟存储器：是由操作系统提供的一个假想的特大存储器。

4．多级中断：是指电脑系统中有相当多的中断源，根据各中断事件的轻重缓急程度不同而分成假设干级别，每一中断级分配给一个优先权。

二、填空题1．电脑指令的基本格式应包括〔操作码〕和〔地址码〕两部分。

在间接寻址方式中，地址码部分表示的是〔地址内容+偏移量〕；在相对寻址方式中，地址码部分表示的是〔寄存器内容+位移量〕。

2．按功能分类，存储器可以分为高速缓冲存储器〕、〔外存储器〕、〔主存储器〕等。

3．源数据为10010111，假设采用奇校验，则其校验位是〔1〕。

4．CPU响应某中断请求的条件是一条指令结束时且〔没有更紧迫的任务时〕、〔有中断请求〕和〔CPU允许中断〕。

5．微指令的格式有〔垂直〕型微指令、〔水平〕型微指令和混合型微指令。

6．输入输出设备的编址方式有〔统一编址〕和〔单独编址〕。

三、简答题1．试分析比较DMA方式和中断传送方式的异同点，说明DMA方式为什麽不能替代中断方式。

2．何为三级存储体系结构？分析采用这种结构的原因和优点？3．简要说明动态RAM的各种刷新方式及其特点。

参考答案：1．答案要点：相同点：1〕两种方式均为目前在微型机中主机与外设广泛采用的信息交换方式。

2〕两种方式下主机和外设之间均可实现一定程度的并行工作。

不同点：1〕中断传送方式是通过中断服务处理程序来完成信息交换；而DMA方式则是用硬件代替软件来实现数据的传输。

2〕中断传送方式不仅适合于一般的信息交换，还适合对随机事件的处理。

3〕DMA方式适合于高速外设和主机之间的信息交换，对高速外设采用程序中断方式传送数据往往回丧失数据。

DMA方式不能替代中断方式的原因：1〕DMA方式只能用于高速外设与内存直接交换信息，却不能像中断方式那样处理随机的异常现象。

2〕在DMA方式的数据传输过程中，需用到中断方式。

2．答案要点：把各种不同存储容量，不同存取速度的存储器，按一定的体系结构组织起来，使所存放的程序和数据按层次分布在各存储器中，形成一个统一整体的存储系统。

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成两个层次，其中高速缓存和主存间称为Cache--主存存储层次，主存和辅存间称为主--辅存存储层次。

这就是三级存储体系结构。

采用Cache--主存存储层次的原因和优点：在速度方面，电脑的主存和CPU一直保持了大约一个数量级的差距。

显然这个差距限制了CPU速度潜力的发挥。

为了弥合这个差距，设置Cache是解决存取速度的重要方法。

在CPU和主存之间设置Cache，构成Cache-主存层次，则从CPU 的角度看，Cache-主存层次的速度接近于Cache，容量与每位价格则接近于主存。

因此，解决了速度与成本之间的矛盾。

采用主--辅存存储层次的原因和优点：由于成本和工艺的原因，主存的存储容量受到了限制，另一方面，系统程序、应用程序及各种信息量要求主存容量越来越大。

采用“主存-辅存”存储层次，程序员可用机器指令的地址对整个程序统一编址，而不必担忧程序能否在主存中放得下。

虚拟空间可以比实际空间大得多。

从整体看，主辅存层次的速度接近于主存的速度，容量则接近于辅存的容量，而每位平均价格也接近于廉价的辅存平均价格，从而解决了大容量和低成本间的矛盾。

3．答案要点：动态RAM的刷新方式有集中式刷新、分散式刷新、异步式刷新和透明式刷新等四种方式。

集中式刷新的特点：其优点是系统的存取周期不受刷新工作的影响，读写操作和刷新工作在最大刷新周期中分开进行。

因此，系统的存取速度比较高。

其缺点是进行刷新时必须停止读、写操作。

这对主机而言是个“死区”分散式刷新的特点：刷新工作安排在系统的存储周期内进行，对主机而言不再有“死区”。

但该方式加长了系统的存取周期，降低了整机运算速度。

因此，分散方式刷新不适用于高速存储器。

异步式刷新的特点：结合了上述两种方式的优点，充分利用了最大刷新间隔。

对分散式刷新而言，它减少了刷新次数；对集中方式来说，主机的“死区”又缩短很多。

因此，这种方式使用得比较多。

透明式刷新的特点：该方式不占用CPU时间，对CPU而言是透明的操作；但控制线路复杂。

四、计算题已知x =011,y = -101，符号用双符号位表示。

求1．[X+Y]补=？[X-Y]补=？并分别讨论其溢出情况。

参考答案：已知x =011,y = -101，符号用双符号位表示。

答案要点：1．[X+Y]补=[X ]补+[Y]补+11.0011= ，结果的两个符号位相同，无溢出。

[X-Y]补=[X ]补+[-Y]补+00.1101= ，结果的两个符号位不相同，为01，产生上溢。

五、设计题采用4K×8 的RAM芯片，构成32K×16的存储器。

1．画出存储器的逻辑框图，图中标明信号线的种类、方向、条数。

2．用十六进制写出该存储器占用的地址空间。

0000H------7FFF六、综合应用题在模型机的数据通路上，对于指令SUB X(R1)，-(R2)，答复以下问题：1．写出指令的执行流程。