计算机组成原理第4章习题分析
计算机组成原理第四章课后题参考答案
第四章课后题参考答案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。
解：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OP可指定=64条指令；③ RR型指令，两个操作数均在寄存器中，源和目标都是通用寄存器（可分别指定16个寄存器之一）；④这种指令格式常用于算术逻辑类指令。
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。
解：指令格式及寻址方式特点如下：①双字长二地址指令；②操作码OP可指定=64条指令；③ RS型指令，两个操作数一个在寄存器中（16个寄存器之一），另一个在存储器中（由变址寄存器和偏移量决定），变址寄存器可有16个。
6．一种单地址指令格式如下所示，其中I为间接特征，X为寻址模式，D为形式地址。
I，X，D组成该指令的操作数有效地址E。
设R为变址寄存器，R1 为基值寄存器，PC为程序计数器，请在下表中第一列位置填入适当的寻址方式名称。
解：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基址间址寻址12. 根据操作数所在位置，指出其寻址方式（填空）：（1）操作数在寄存器中，为（A）寻址方式。
（2）操作数地址在寄存器，为（B）寻址方式。
（3）操作数在指令中，为（C）寻址方式。
（4）操作数地址（主存）在指令中，为（D）寻址方式（5）操作数的地址，为某一寄存器内容与位移量之和可以是（E，F，G）寻址方式。
解：A：寄存器直接（或寄存器）；B：寄存器间接；C：立即；D：直接；E：相对；F：基址；G：变址补充一下，间接寻址可以表述为：操作数地址（主存）在内存中或者操作数地址的地址（主存）在指令中。
计算机组成原理课后答案第四章_庞海波
设DRAM的刷新最大间隔时间为2ms，
则异步刷新的刷新间隔=2ms/256行=0.0078125ms =7.8125µs
即：每7.8125µs刷新一行。
集中刷新时，死时间为256*0.1us=25.6us。
分散刷新，刷新间隔0.2us，死时间为0.1us，读写周期0.2us
异步刷新，死时间0.1us，刷新间隔7.8125us。
第四章思考题与习题
1．解释下列概念主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory
答：
主存：与CPU直接交换信息，用来存放数据和程序的存储器。
辅存：主存的后援存储器，不与CPU直接交换信息。
CACHE：为了解决CPU和主存的速度匹配，设在主存与CPU之间，起缓冲作用，用于提高访存速度的一种存储器。
3．存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次，计算机如何管理这些层次？
答：存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。
Cache—主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，接近于Cache的速度，而容量和位价却接近于主存。
主存—辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存
页面容量=总容量/页面数= 64K×8 / 4 = 16K×8位，4片16K×8字串联成64K×8位
组容量=页面容量/组数= 16K×8位/ 16 = 1K×8位，16片1K×8位字串联成16K×8位
组内片数=组容量/片容量= 1K×8位/ 1K×4位= 2片，两片1K×4位芯片位并联成1K×8位
存储器逻辑框图：
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。
5．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)该指令为单字长双操作数指令，源操作数和目的操作数均由寻址方式和寄存器构成，寄存器均有8个，寻址方式均有8种。
根据寻址方式的不同，指令可以是RR型、RS型、也可以是SS型；(2)因为OP为4位，所以最多可以有16种操作。
《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。
(完整版)计算机组成原理作业讲解1_4章答案解析
1．1 概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？略。
1．2 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？略。
1．3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。
略。
1．4 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？略。
1．5 计算机硬件系统的主要指标有哪些？答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。
答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。
1．6 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？答：指CPU一次能处理的数据位数。
它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。
1．7 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。
它包括主存容量和辅存容量。
主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。
如内存等。
辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。
1．8 根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。
（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。
（2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。
它具有加法、测试和控制其他部件的功能。
（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。
（4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。
（5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。
（6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。
（7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。
（8）将高级语言翻译成机器语言的程序。
（9）将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。
（10）计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。
供选择的词或短语：1、汇编器2、嵌入式系统3、中央处理器（CPU）4、编译器5、操作系统6、控制器7、机器指令8、台式机或个人计算机9、主存储器 10、VLSI答：（1）8，（2）3，（3）9，（4）6，（5）2，（6）10，（7）5，（8）4，（9）1，（10）7计算机系统有哪些部分组成？硬件由哪些构成？答：计算机系统硬件系统和软件系统组成。
《计算机组成原理》课后习题答案
第1章计算机组成原理考试大纲第一章计算机体系结构和计算机组成冯。
诺伊曼体系的特点Amdahl定律第二章数制和数制转换各种码制的表示和转换浮点数的表示补码加减法布思算法浮点数的加减法海明码的计算练习：5，6，7，8，101、已知X=19，Y=35，用布思算法计算X×Y和X×(-Y)。
2、使用IEEE 754标准格式表示下列浮点数：-5，-1.5，1/16，-6，384，-1/32。
3、已知X=-0.1000101×2-111，Y=0.0001010×2-100。
试计算X+Y，X-Y，X×Y和X/Y。
4、某浮点数字长12位，其中阶符1位，阶码数值3位，尾符1位，尾数数值7位，阶码和尾数均用补码表示。
它所能表示的最大正数是多少？最小规格化正数是多少？绝对值最大的负数是多少？5、求有效信息位为01101110的海明码校验码。
第三章练习：5解释下列概念：PROM，EPROM，E2PROM，Flash memory，FPGA，SRAM和DRAM。
第四章总线的分类总线操作周期的四个传输阶段总线仲裁的概念及其分类异步通信方式的种类总线的最大传输率第五章存储器的分类存储容量的扩展RAID的概念、特点以及分类Cache的地址映射Cache的写策略Cache的性能分析3C练习：4，5，71．一个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少?用下列存储芯片时，各需要多少片?1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×l位，4K×8位，8K×8位2．现有1024×l的存储芯片，若用它组成容量为16K×8的存储器。
(1)实现该存储器所需的芯片数量?(2)若将这些芯片分装在若干块板上，每块板的容量为4K×8，该存储器所需的地址线总数是多少?几位用于选片?几位用作片内地址?(3)画出各芯片的连接逻辑图。
计算机组成原理课后答案
计算机组成原理课后答案习题解答第一章思考题与习题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？计算机系统是指计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体。
硬件即指计算机的实体部分。
软件是由计算机运行所需的程序及相关文档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4．如何理解计算机组成和计算机体系结构？计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性，通常是指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性，包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O 机理等等计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包含了许多对程序员来说是透明的硬件细节。
5．冯·诺依曼计算机的特点是什么？(1) 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成(2) 指令和数据以同等的地位存放于存储器内，并可以按地址寻访(3) 指令和数据均可以用二进制代码表示(4) 指令由操作码和地址码组成(5) 指令在存储器内按顺序存放。
(6) 机器以运算器为中心。
6．画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。
硬件的主要技术指标：(1) 机器字长：指 CPU 一次能处理数据的位数，通常与 CPU 的寄存器位数有关(2) 存储容量：包括主存容量和辅存容量，存放二进制代码的总数＝存储单元个数×存储字长(3) 运算速度：主频、Gibson 法、MIPS 每秒执行百万条指令、CPI 执行一条指令所需时钟周期数、FLOPS 每秒浮点运算次数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。
主机——是计算机硬件的主体部分，由CPU+MM（主存或内存）组成；CPU——中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成；存储字长——存储器一次存取操作的最大位数；存储容量——存储器中可存二进制代码的总量；机器字长——CPU能同时处理的数据位数；等于处理器内部寄存器位数指令字长——一条指令包含的二进制代码位数；8．解释下列英文代号：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS。
计算机组成原理期末分章节习题
一.选择题1.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. 主机和实用程序D.配套的硬件设备和软件设备2. 计算机问世至今，不管怎样更新，依然保持“存储程序”的概念，最早提出这种概念的是______。
A. 帕斯卡B. 巴贝奇C. 冯·诺依曼D. 贝尔答案: 1. D 2. C二. 填空题1. 计算机的主机由______、______和内存等部件组成。
2. 在计算机传统的术语中，将运算器和______合在一起称为CPU，而将CPU和______合在一起称为主机。
3. 计算机软件一般分为______和______两大类。
4.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__________、__________、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成。
每一级上都能进行程序设计。
5. 存储______并按________顺序执行，这是冯·诺依曼型计算机的工作原理。
答案：1. 运算器控制器2．控制器存储器3．系统软件应用软件4．微程序级一般机器级5．程序地址三. 名词解释1. 透明计算机的某些特征用户可以不关心，则这些特征对用户是透明的。
2. ALU算术逻辑运算器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四. 简答题1. 计算机中采用什么计数制，为什么？计算机中所有信息是以二进制方式表示的。
原因是物理器件性能决定的，因为半导体、磁性、光电等器件都只有2种稳定状态。
目前还没有超过2种稳定状态的器件。
2. 计算机系统的层次结构可分为哪几级?计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。
一、选择题1.运算器的核心部分是______。
A. 数据总线B. 多路开关C. 算术逻辑运算单元D. 累加寄存器2.设字长32位，使用IEEE格式，则阶码采用( )表示。
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12. 画出用1024×4位的存储芯片组成一个容量 为64K×8位的存储器逻辑框图。要求将64K 分成4个页面，每个页面分16组，指出共需多 少片存储芯片。
总片数 = (64K×8位) / (1K×4位)= 64×2 = 128
确定各级的容量： 页面容量 = 总容量 / 页面数 = 64K×8 / 4 = 16K×8位 组容量 = 页面容量 / 组数 = 16K×8位 / 16 = 1K×8位 组内片数 = 组容量 / 片容量 = 1K×8位 / 1K×4位 = 2 地址分配：
4. 说明存取周期和存取时间的区别。
存取时间仅为完成一次操作的时间，而存取周
期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢 复时间。 存取周期 = 存取时间 + 恢复时间
6. 某机字长为32位，存储容量是64KB，按字编 址它的寻址范围是多少？若主存以字节编址， 试画出主存字地址和字节地址的分配情况。
存储基元总数 = 64K×8位 = 512K位 = 219位； 设地址线根数为a，数据线根数为b，
片容量为：2a×b
= 219；b = 19﹣a； 若a = 19，b = 1，总和 19+1 = 20； a = 18，b = 2，总和 18+2 = 20； a = 17，b = 4，总和 17+4 = 21；
15. 设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用（低电 平有效）作访存控制信号，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）。 从上述规格中选用合适芯片，画出CPU和存储芯片 的连接图。要求： （1）最小4K地址为系统程序区，4096~16383地址 范围为用户程序区； （2）指出选用的存储芯片类型及数量； （3）详细画出片选逻辑。
字长32位
32/8=4B 容量为64KB时
4字节
按字节编址，其寻址范围就是64K； 按字编址，其寻址范围为：64KB/4B=
16K
3
0
0
1
2
4
8 4×(16K-1) …
4
8 4×16K-4 …
5
9 4×16K-3 …
6
10 4×16K-2 …
7
11 4×16K-1
…
字地址
字节地址
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。
这种芯片的引脚分配方案有两种：地址线 = 19根，数据 线 = 1根；或地址线 = 18根，数据线 = 2根。
14. 某8位微型机地址码为18位，若使用4K×4位的 RAM芯片组成模块板结构的存储器，试问：
（1）该机所允许的最大主存空间是多少？ （2）若每个模块板为32K×8位，共需几个模块板？ （3）每个模块板内共有几片RAM芯片？ （4）共有多少片RAM？ （5）CPU如何选择各模块板？
地址线 16K=214
14根 数据线 32位 32根 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位：32； 16K×1：32片； 4K×8：16片； 8K×8：=8片
最大主存空间是：218 × 8位 = 256K×8位 = 256KB
模块板总数 = 256K×8 / 32K×8 = 8块
板内片数 = 32K×8位 / 4K×4位 = 8×2 = 16片 总片数 = 16片×8 = 128片
CPU通过最高3位地址译码输出选择模板，次高3位地址
译码输出选择芯片,低12位为片内地址。
第4章 习题解答
3. 存储器的层次结构主要体现在哪？为什么 要分这些层次？计算机如何管理这些层次？
缓存-主存，主存-辅存这两个层次； 缓存-主存解决速度问题；主存-辅存解决容量问题； 主存与CACHE之间的信息流动由硬件自动完成；主存
与辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现，即 将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存 储器，程序员可使用比主存实际物理地址空间大得多的 虚拟地址空间编程，当程序运行时，再由软、硬件自动 配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。这 两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说是透明的。
11. 一个8K×8位的动态RAM芯片，其内部结 构排列成256×256形式，存取周期为0.1μs。 试问采用集中刷新、分散刷新和异步刷新三 种方式的刷新间隔各为多少？
采用集中刷新方式刷新间隔为:2ms，其中刷新
死时间为：256×0.1μs=25.6μs； 采用分散刷新方式刷新间隔为：256× （0.1μs+0.1μs）=51.2μs，无死时间； 采用异步刷新方式刷新间隔为:2ms，死时间 0.1μs；
页面号 2 组号 4
组内地址 10
存储器逻辑框图：（字扩展）
CE0 A14 页 CE 1 面 译 码 CE2 器 2:4 CE3 16K×8（页面0）
16K×8（页面1）
16K×8（页面2） 16K×8（页面3）
A15
A13~0 WE D7~0
页面逻辑框图：（字扩展）
CS0 A10 A11 A12 A13 CS1
16K×8
1K×8（组0） 1K× 8（组1） 1K×8（组2）
组 译 CS 2 码 器 4:16
………………
CS15 1K×8（组15）
G
CEi
A9~0 WE D7~0
组逻辑图如下：（位扩展）
RAM 1K×4 SRAM
1K×8
D7D6D5D4
D3D2D1D0
13. 设有一个64K×8位的RAM芯片，试问该芯片共 有多少个基本单元电路？欲设计一种具有上述同样 多存储基元的芯片，要求对芯片字长的选择应满足 地址线和数据线的总和为最小，试确定这种芯片的 地址线和数据线，并说明有几种解答。