计算机原理与设计习题课共36页
计算机组成习题
《计算机组成习题》一、填空1．已知十进制数（27）10 其移码为-----------------，其ASCII码表示为--------------------------。
2．高速缓冲存储器Cache的地址映象方式有---------------，-----------------，---------------------。
3．微指令的编码、译码格式主要有-----------------，----------------，-------------------。
4．虚拟存储器的引入主要为了解决计算机的------------------------问题，而Cache的引入主要为了解决计算机的-------------------------问题。
5．在微程序中，后继微指令的地址主要由---------------------------或-----------------------------方式产生。
6．已知十进制数+23，求它的二进制的原码、反码、补码7．虚拟存储器的映象方式有8．十进制数（38）的BCD码、ASCII码为9．控制器由组成10．浮点运算器实现加减法的步骤11．指令系统的实现可以有方式。
12．在80386中HOLD、HLDA代表13．已知二进制数（+0.01100011），写出它的补码、移码14．INTR、NMI分别代表什么含义二、名词解释存储程序、超前进位、尾数规格化、相对寻址、RISC、虚拟存储器、MAPROM、FIFO 算法、中断向量、总线、存储校验， DMA，断点，存储体系结构，超前进位，指令系统，总线周期，下址，微命令，中断屏蔽。
三、答题1．中断的执行过程。
2．说明指令ADD AX， [SI] 的执行过程。
3．说明段页式虚拟存储器工作过程。
4．推导实现四位超前进位加法器工作原理。
5．设主存只有a, b, c三个页面，而程序对页面的需求为P1P3P4P2P4P3P2P5P6P2P2P3。
计算机组成原理习题课
需要做存储芯片的字位扩展，所需芯片数d=220×32/512K×8=8片
• 位扩展：4片512K×8位芯片构成512K×32位的存储组； • 字扩展：2组512K×32位存储组构成1M×32位的存储器。 (3)需要多少位地址做芯片选择？ 字扩展的是2个存储组，因此，需1位地址做片选。
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第3章 P111 第3题
58计算机组成原理19201456lrulru初始值初始值11881177882277221188编号编号容容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数aa001100111111001111112211331144115511001111bb00880088118822880088118822883388448800cc007700771177227700771177227733dd0022002211220022112222换出换出lrulru初始值初始值33882211331177113377编号编号容容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数内容内容数数内容内容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数内容内容计数计数aa111122113311441100111111001111110011111122bb880011880088118822883388447700771177227700cc77333300331133223333330033113322333333003311dd222233224422002211222222332244225522662277换出换出778811
主存与Cache的速度倍率：r = tm/tc = 240ns/40ns = 6
计算机组成原理与汇编语言程序设计课后习题及解答(详解)
计算机组成原理与汇编语言程序设计课后习题及解答徐洁，俸远祯电子工业出版社第1章习题一1.什么是程序存储工作方式？答：计算机的工作方式——存储程序工作方式。
即事先编写程序，再由计算机把这些信息存储起来，然后连续地、快速地执行程序，从而完成各种运算过程。
2.采用数字化方法表示信息有哪些优点？用数字化方法表示信息的优点：（1）抗干扰能力强, 可靠性高。
（2）依靠多位数字的组合，在表示数值时可获得很宽的表示范围以及很高的精度。
（3）数字化的信息可以存储、信息传送也比较容易实现。
（4）可表示的信息类型与范围及其广泛，几乎没有限制。
（5）能用逻辑代数等数字逻辑技术进行信息处理，这就形成了计算机硬件设计的基础。
3.如果有7×9点阵显示出字符A的图像，请用9个七位二进制代码表示A的点阵信息。
4.数字计算机的主要特点是什么？1. （1）能在程序控制下自动连续地工作；（2|）运算速度快；（3）运算精度高；（4）具有很强的信息存储能力；（5）通用性强，应用领域及其广泛。
5.衡量计算机性能的基本指标有哪些？答：衡量计算机性能的基本指标：（1）基本字长——参加一次运算的数的位数；（2）数据通路宽度——数据总线一次能并行传送的位数；（3）运算速度——可用①CPU的时钟频率与主频，②每秒平均执行指令数，③典型四则运算的时间来表示。
（4）主存储器容量——可用字节数或单元数（字数）×位数来表示。
（5）外存容量——常用字节数表示。
（6）配备的外围设备及其性能。
（7）系统软件配置。
7.系统软件一般包括哪些部分？列举你所熟悉的三种系统软件。
系统软件一般包括操作系统，编译程序、解释程序、各种软件平台等。
例如WINDOWS98操作系统，C 语言编译程序等，数据库管理系统。
8.对源程序的处理有哪两种基本方式？对源程序的处理通常有两种处理方式：解释方式和编译方式。
第2章习题二1.将二进制数(101010.01)2 转换为十进制数及BCD码。
计算机组成原理网站习题课
3.9
• 设机器字长16位。定点表示时，数值15位， 符号位1位；浮点表示时，阶码6位，其中阶 符1位；尾数10位，其中，数符1位；阶码底 为2。试求：
– (1) 定点原码整数表示时，最大正数，最小负数各 是多少? – (2) 定点原码小数表示时，最大正数，最小负数各 是多少? – (3) 浮点原码表示时，最大浮点数和最小浮点数各 是多少? 绝对值最小的呢(非0)?
3.30
• 设有16个信息位， 如果采用海明校验， 至少需要设置多少个校验位?应放在哪些 位置上?
3.31
• 设有8位有效信息，试为之编制海明校 验线路。说明编码方法，并分析所选方 案具有怎样的检错与纠错能力。若8位 信息为01101101，海明码是何值?
4.5
• 有一个512K×16的存储器，由64K×1的 2164RAM芯片构成(芯片内是4个128×128 结构)。 (1) 总共需要多少个RAM芯片? (2) 采用分散刷新方式，如单元刷新间隔不超过 2ms，则刷新信号的周期是多少? (3) 如采用集中刷新方式，设读/写周期 T=0.1μs，存储器刷新一遍最少用多少时间?
3.20,3.21,3.22
• 3.20 X=-0.10110,Y=0.11111用加减 交替法原码一位除计算X/Y的商及余数。 • 3.21 X=0.10110,Y=0.11111用加减 交替法补码一位除计算X/Y • 3.22 X=-0.0100，Y=0.1000,用补码 一位除，求X/Y
3.27
7.6
• 设某计算机采用直接映像cache，已知 容量为4096B。
– (1) 若CPU依次从主存单元0，1，…，99 和4096，4097，…，4195交替取指令， 循环执行10次，问命中率为多少? – (2) 如cache存取时间为10ns，主存存取时 间为100ns，cache命中率为95%，求6MHz的微处理器，平均每条指 令的执行时间为两个机器周期，每个机器周期 由两个时钟脉冲组成。 • 问：(1)存储器为“0等待”，求出机器速度。 • (2)假如每两个机器周期中有一个是访存周期， 需插入1个时钟周期的等待时间，求机器速度。 • (“0等待”表示存储器可在一个机器周期完成 读/写操作，因此不需要插入等待时间)
计算机组成原理习题课
计算机组成原理习题课计算机组成原理习题课1．什么是指令周期？什么是机器周期？什么是时钟周期？三者之间的关系如何？指令周期是完成⼀条指令所需的时间。
包括取指令、分析指令和执⾏指令所需的全部时间。
机器周期也称为CPU周期，是指被确定为指令执⾏过程中的归⼀化基准时间，通常等于取指时间（或访存时间）。
时钟周期是时钟频率的倒数，也可称为节拍脉冲或T周期，是处理操作的最基本单位。
⼀个指令周期由若⼲个机器周期组成，每个机器周期⼜由若⼲个时钟周期组成。
2．描述外设进⾏DMA操作的过程及DMA⽅式的主要优点。
(1)外设发出DMA请求(2)CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线的控制(3)由DMA控制器执⾏数据传送操作(4)向CPU报告DMA操作结束(5)主要优点是数据传送速度快3．某机指令格式如图所⽰：15 10 98 7 0图中X为寻址特征位，且X=0时，不变址；X=1时，⽤变址寄存器X1进⾏变址；X=2时，⽤变址寄存器X2进⾏变址；X=3时，相对寻址。
设（PC）=1234H，（X1）=0037H,(X2)=1122H，请确定下列指令的有效地址（均⽤⼗六进制表⽰，H表⽰⼗六进制）(1)4420H (2)2244H (3)1322H(4)3521H (5)6723H答：（1）0020H （2）1166H （3）1256H （4）0058H （5）1257H4．浮点数格式如下：1位阶符，6位阶码，1位数符，8位尾数，请写出浮点数所能表⽰的范围（只考虑正数值）。
最⼩值2-111111×0.00000001最⼤值2111111×0.111111115．现有⼀64K×2位的存储器芯⽚，欲设计具有同样存储容量的芯⽚，应如何安排地址线和数据线引脚的数⽬，使两者之和最⼩。
并说明有⼏种解答。
设地址线x根，数据线y根，则 2x·y=64K×2若 y=1 x=17y=2 x=16y=4 x=15y=8 x=14因此，当数据线为1或2时，引脚之和为18。
《计算机组成原理》习题课：习题课1-7
• 3.3A 利用定点补码加减交替法求X/Y=0.1000/-0.1010=？ 解：以上是在|X|<|Y|即不溢出的前提下，规则如下； （1）第一步如果被除数与除数同号，用被除数减去除数；若两数 异号，用被除数加上除数。如果所得余数与除数同号上商1， 若余数与除数异号，上商0，该商即为结果的符号位。 （2）求商的数值部分 如果上次上商1，将余数左移一位后减去除 数；如果上次上商0，将余数左移一位后加上除数。然后判断 本次操作后的余数，如果余数与除数同号上商1；若余数与除 数异号上商0。如此重复执行 n-l次（设数值部分有n位）。 （3）商的最后一位一般采用恒置1的办法，井省略了最低位+1的 操作，此时最大误差为士2-n。如果对商的精度要求较高则可按 规则（2）再进行一次操作以求得商的第n位。当除不尽时若商 为负，要在商的最低一位加 1，使商从反码值转变成补码值 （不包括余数时是如此，包括时则不必做）;若商为正最低位不 需要加1。
3
绝对值最小负数 绝对值最大负数
00---0,1.011--1 11---1, 1.00---0
(2的-2m方)(- 2-n), (2-64)[-(2-1+ 2-8)] (2的2m方-1)(-1), (263) (-1)
• 注：在考虑溢出的情况时，当阶码用的移码≤-2m,称为 机器零，故非零最小正数(2-63)(2-1) 绝对值最小负数(2-63)[-(2-1+ 2-8)]。 • 非规格化时，在考虑溢出的情况时， 非零最小正数(2-63)(2-8)绝对值最小负数(2-63)（- 2-8)。 3.13用压缩十进制数串表示法表示下列十进制数： +66， -78，+254，-396，+1980，-1992 答： 066C 078D 254C 396D 0198C 0112D
《计算机原理与应用》习题（5-6章）
《计算机原理与应用》习题（5-6章）第5章微机的存储器5.4 某一RAM内部采用两个32选1的地址译码器，并且有一个数据输入端和一个数据输出端，试问：（1）该RAM的容量是多少？（2）基本存储电路采用何种译码电路？（3）存储阵列排列成怎样一种阵列格式？答：（1）容量是：32×32 = 1024bit = 1Kb；（2）基本存储电路采用双译码方式；（3）存储阵列排列成32×32的矩阵。
5.5 设有一个具有13位地址和8位字长的存储器，试问：（1）存储器能存储多少字节信息？（2）如果存储器由1K×4位RAM芯片组成，共计需要多少片？（3）需要哪几位高位地址做片选译码来产生芯片选择信号？答：（1）存储器能存储信息：213×8位= 8KB；（2）若由1K×4位RAM芯片组成，则位扩充需要2片，容量扩充需要8片，共计2×8=16片；（3）扩充的8组芯片需用3-8译码器进行片选，由于地址总线的A9~A0需要与各RAM芯片地址线并联，所以用高位地址A12、A11、A10作片选译码来产生芯片选择信号。
5.6下列RAM各需要多少地址线进行寻址？多少条数据I/O线？5.7 分别用1024×4位和4K×2位芯片构成64K×8位的随机存取存储器，各需多少片？答：（1）由1024×4位的芯片组成64K×8位的RAM芯片，位扩充需要2片，容量扩充需要64片，共计64×2=128片；（2）用4K×2位的芯片组成64K×8位的RAM芯片，位扩充需要4片，容量扩充需要16片，共计16×4=64片。
5.8 在有16根地址总线的微机系统中，根据下面两种情况设计出存储器片选的译码电路及其与存储器芯片的连接电路。
（1）采用1K ×4位存储器芯片，形成32K 字节存储器。
（2）采用2K ×8位存储器芯片，形成32K 字节存储器。
《计算机原理与应用》习题(1-6章)
第1章微机系统导论1.2微处理器、微型计算机和微型计算机系统之间有何联系与区别?答：微处理器是微型计算机的中央处理器，微型计算机是微型计算机系统硬件部分的核心部件。
微处理器是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件。
微型计算机又称主机，是指以微处理器为核心，配上存储器、输入／输出接口电路及系统总线所组成的计算机。
微型计算机系统是指以微型计算机为中心，配以相应的外围设备（如硬盘、显示器、键盘、鼠标等）、电源和辅助电路（统称硬件）以及指挥微型计算机工作的软件系统（如系统软件、应用软件）所构成的系统。
1.3一个基本的微机硬件系统的组成部分包括哪几部分？实际微机硬件系统一般都由哪些部件组成?答：一个基本的微机硬件系统的组成包括微处理器芯片、存储器芯片与输入输出接口芯片。
微处理器芯片是微机的运算和控制中心，存储器芯片（内存）用来存储程序和数据，输入输出接口芯片是微机与外设之间的接口。
主流微机硬件系统一般由主机（包括CPU、主存储器RAM、CPU外围芯片组和总线插槽）、外设接口卡、外部设备（如显示器、键盘、鼠标）及电源等部件组成。
1.6 一个最基本的微处理器由哪几部分组成？它们各自的主要功能是什么？答：一个最基本的微处理器由运算器、控制器和内部寄存器阵列3个部分组成。
运算器又称为算术逻辑单元（ALU），用来进行算术或逻辑运算以及位移循环等操作；控制器包括指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、可编程逻辑阵列（PLA），三者共同作用完成取指控制、执指控制等操作；内部寄存器的数量和类型视具体的微处理器类型而定，一般包括累加器、数据寄存器、程序计数器、地址寄存器和标志寄存器等，用以存放对应的数据，供控制器和运算器使用。
1.7 试说明程序计数器PC在程序执行过程中的具体作用与功能特点。
答：PC中存放着正待取出的指令的地址。
根据PC中的指令地址，CPU准备从存储器中取出将要执行的指令。
计算机原理习题集
一、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）二、选择题（本大题共13小题，每小题2分，共26分）三、填空题（本大题共21个空格，每空格1分，共21分）四、名词解释（本大题共3小题，每小题3分，共9分）五、简答题（本大题共2小题，每小题5分，共10分）六、应用题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）第1章计算机系统概述一、判断题（√ ）1．在计算机应用的诸多方面，证券交易所的股票交易属于数据处理应用方面。
（√ ）2．冯·诺依曼计算机的工作方式的基本特点是按地址访问并顺序执行指令。
（√ ）3．利用大规模集成电路技术把计算机的运算部件和控制部件做在一块集成电路芯片上，这样的一块芯片叫做单片机。
（×）4．任何可以由软件实现的操作也可以由硬件来实现。
（×）5．操作系统是用户和计算机硬件的接口。
二、单选题1．完整的计算机系统包括 C ：A．主机和外部设备B．运算器、存储器和控制器C．硬件系统和软件系统D．主机、键盘、鼠标器、显示器和操作系统2．存储器是计算机系统的存储记忆设备，它主要用来 D 。
A．存放程序B．存放数据C．存放微程序D．存放数据和程序3．下列对第l台电子计算机ENIAC的叙述中， B 是错误的。
A．它的主要元件是电子管和继电器B．它的主要工作原理是存储程序和程序控制C．它是1946年在美国发明的D．它的指令系统是用二进制代码进行编码的4．计算机的发展已经经历了4代，微型计算机是属于 D 时代的计算机。
A．电子管B．晶体管C．中、小规模集成电路D．大规模、超大规模集成电路5．在下列4句话中，最能准确反映计算机主要功能的是 C 。
A．计算机可以代替人的脑力劳动B．计算机可以存储大量的信息C．计算机是一种信息处理机D．计算机可以实现高速运算6．办公自动化(OA)是目前广泛开展并提倡的一项计算机应用，它属于 B 应用方面。
A．实时控制B．数据处理C．科学计算D．计算机辅助系统7．地址是内存储器各存储单元的编号，现有一个32KB的存储器，用十六进制数表示它的地址码，则地址码应从0000H到 C H。
计算机原理与设计习题课讲述资料
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试计算上题中两台计算机的MIPS（Million Instructions Per Second），即每秒能执行多少百万条指令。
解题思路：
关键是计算出单位时间可执行的指令条数，再将计算结果转换成以百万为单位的数值即可。
➢ 结构描述 ➢ 数据流描述 ➢ 功能描述
decoder3egate.v decoder3dataf.v decoder3func.v
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用Verilog HDL设计一个异步清零再加上使能端e的32位D 触发器（dffe32）。
➢ 参考代码
dffe32.v
试设计一个32位的加减法器，增加一个输出信号v来指出 结果是否上溢。
1.1010
◆ RISC（Reduced Instruction Set Computer）是对那些具有简单指令系 统的CPU的总称，RISC指令系统的特点有两个，一是指令长度固定， 这有利于流水线CPU的设计，二是所谓的Load/Store结构。
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假设我们有两台计算机M1和M2。M1的主频是1GHz，M2的主频 是2GHz。每台计算机的指令都有4类，它们的CPI分别为1、2、3和 4。当同样一个用高级语言编写的程序在两台机器上分别编译执行时， 我们得到下表所列的结果。
➢ 参考代码
addsub32.v
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用补码计算下列各式中两个数的和。 （1）x=0.11001 y=-0.10111 （2）x=0.10010 y=0.11000 解： （1） [x]补 00.11001 [ y]补 11.01001
00.11001 11.01001 1 00.00010 [x y]补 [x]补 [x]补 00.00010