计算机组成原理
计算机组成原理 Prepared on 22 November 2020
《计算机组成原理》课程复习资料
一、单项选择题：
1.目前的计算机中，代码形式是 [ ]
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
2.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.主机和应用程序
D.配套的硬件设备和软件系统
3.下列数中最小的数是 [ ]
A．（101001）2 B．（52）8 C．（2B）16 D．（44）10
4.磁盘存储器的等待时间通常是指 [ ]
A.磁盘旋转半周所需的时间
B.磁盘转2/3周所需时间
C.磁盘转1/3周所需时间
D.磁盘转一周所需时间
包含 [ ]
A.运算器
B.控制器
C.运算器、控制器和主存储器
D.运算器、控制器和cache
的控制总线提供 [ ]
A.数据信号流
B.所有存储器和I/O设备的时序信号及控制信号
C.来自I/O设备和存储器的响应信号和C两项
7.目前的计算机中，代码形式是 [ ]
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
8.定点运算器用来进行 [ ]
A.十进制数加法运算
B.定点数运算
C.浮点数运算
D.即进行定点数运算也进行浮点数运算
微型计算机中乘除法部件位于下列（）中。 [ ]
A. CPU
B.接口
C.控制器
D.专用芯片
10.（）表示法主要用于表示浮点数中的阶码。 [ ]
A.原码
B.补码
C.反码
D.移码
11.由于CPU内部的操作速度较快，而CPU访问一次主存所花的时间较长，因此机器周
期通常用（）来规定 [ ]
A.主存中读取一个指令字的最短时间
B.主存中读取一个数据字的最长时间
C.主存中写入一个数据字的平均时间
D.主存中取一个数据字的平均时间
12.下面叙述的概念中（）是正确的 [ ]
A.总线一定要和接口相连
B.接口一定要和总线相连
C.通道可以代替接口
D.总线始终由CPU控制和管理
13.邮局把信件进行自动分拣，使用的计算机技术是 [ ]
A.机器翻译
B.自然语言理解
C.机器证明
D.模式识别
14.下列数中最大数为 [ ]
A. （101001）2
B.（52）8
C.（13）16
D.（101001）BCD
15.同步控制是 [ ]
A.由统一时序信号控制的方式
B.所有指令执行时间都相同的方式
C.只适用于CPU控制的方式
D.只适用于外围设备控制的方式
16.采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要用一个 [ ]
A.指令周期
B.数据周期
C.存储周期
D.总线周期
17.冯.诺依曼机工作方式的基本特点是 [ ]
A.多指令流单数据流
B.按地址访问并顺序执行指令
C.堆栈操作
D.存储器按内容选择地址
18.某机字长32位。其中1位符号位，31 位表示尾数。若用定点整数表示，则最大正整
数为 [ ]
A.+(231-1)
B.+(230-1)
C.+(231+1)
D.+(230+1)
19.某SRAM 芯片，其存储容量为64K×16 位，该芯片的地址线和数据线数目为
[ ]
，16 ，64 ，8 ，16
20.下列有关运算器的描述中正确的是 [ ]
A.只作算术运算，不作逻辑运算
B.只作加法
C.能暂时存放运算结果
D.以上答案都不对
21.两个n位数(包括1位符号位)相乘，乘积一般为2n-2位。一个采用原码一位乘法实现
这两个数相乘的运算器，其加法器的位数一般为 [ ] 位位位 +2位
22.一条指令从主存取出到执行完成所需的CPU周期至少 [ ]
A.一个
B.二个
C.三个
D.四个
数据传送控制的周期挪用方式主要适用的情况是 [ ] O 设备周期大于内存存储周期 O设备周期小于内存存储周期
工作周期比内存存储周期长得多工作周期比内存存储周期小很多
24.地址是内存储器各存储单元的编号，现有一个32KB的存储器，用十六进制表示编它
的地址码，则地址码应从0000H到（）H。 [ ]
A. 32767
B. 8000
C. 7FFF
D. 8EEE
25.为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的方法是采用 [ ]
A.通用寄存器
B.堆栈
C.存储器
D.外存
26.磁盘驱动器向盘片磁层记录时采用（）方式写入。 [ ]
A.并行
B.串行
C.并—串行
D.串—并行
27.程序控制类指令的功能是 [ ]
A.进行算术运算和逻辑运算
B.进行主存于CPU之间的数据传送
C.进行CPU和I/O设备之间的数据传送
D.改变程序执行的顺序
28.在定点二进制运算器中，减法运算一般通过（）来实现。 [ ]
A.原码运算的二进制减法器
B.补码运算的二进制减法器
C.补码运算的十进制加法器
D.补码运算的二进制加法器
29.指令周期是指 [ ]
从主存取出一条指令的时间执行一条指令的时间
从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间 D.时钟周期时间
30.下述I/O控制方式中，（）主要由程序实现。 [ ]
（外围处理机） B.中断方式方式 D.通道方式
二、填空题：
能直接访问______和______，但不能直接访问磁盘和光盘。
2.中断处理过程可以嵌套进行，______的设备可以中断______的中断服务程序。
3.在链式查询、计数器定时查询、独立请求三种总线控制判优方式中，响应时间最快的
是______方式；对电路故障最敏感的是______方式。
4.一个定点数由______和数值位两部分组成。根据小数点的位置不同，定点数有______
和纯整数两种表示方法。
技术的出现使得外围设备可以通过______直接访问______，与此同时，CPU可以继续执行程序。
6.在计算机系统中根据总线所传输的信息内容的不同，总线可分为______、______和
______。任何类型计算机的总线都包含有这三种总线。
7.若浮点数格式中阶码的基已经确定，且尾数采用规格化表示法，则浮点数的表数范围
由______决定，而精度取决于______。
8.计算机的主机是由______、______和控制器等部件组成。
9.八位二进制补码所能表示的十进制整数范围是____________。
10.计算机软件一般分为两大类：一类叫______，另一类叫______。操作系统属于______
类。
11.一位十进制数，用BCD码表示需要______位二进制码，用ASCⅡ码表示需要______
位二进制码。
12.在计算机中，将______和控制器合在一起称为CPU，而将CPU和______合在一起称
为主机。
13.计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构。它通常由微程序级、______、
______、汇编语言级、高级语言级组成。
14.在计算机系统中，CPU对外围设备的管理，除了程序查询方式、程序中断方式外，
还有______方式、______方式和、外围处理机方式。
15.指令字长度分为______、______、双字长三种形式。
16.通道是一个特殊功能的______，它有自己的______专门负责数据输入输出的传输控
制。
17.在机器码______和______中，零的表示形式唯一。
18.对存储器的要求是______，______，______，为了解决这三个方面的矛盾。计算机采
用多级存储器体系结构。
19.指令寄存器的作用是______。
20.在主存和CPU之间增加cache存储器的目的是______。
21.虚拟存储器指的是______层次，它给用户提供了一个比实际______空间大的多虚拟地
址空间。
22.移码表示法主要用于表示浮点数的______码，以利于比较两个指数的大小和进行
______操作。
23.广泛使用的SRAM和DRAM都是半导体随机读写存储器，它们共同的缺点是
______。
24.多个用户共享主存时，系统应提供存储保护。通常采用的方法是______保护和______
保护，并用硬件来实现。
25.形成指令寻址的方式，称为指令寻址方式，有顺序寻址和______寻址两种，使用
______来跟踪。
26.当采用______对设备进行编址情况下，不需要专门的I/O指令组。
27.指令字长度有______、______和双字长三种形式。
28.计算机系统中，根据应用条件和硬件资源不同，数据传输方式可采用______传送、
______ 传送和复用传送。
29.微程序设计技术是利用______方法设计______的一门技术。
30.中断处理需要有中断优先级仲裁、中断______产生，中断控制逻辑等硬件支持。
三、名词解释：
1.计算机硬件
2.指令的编码格式
3.刷新周期
5.微程序
6.存储密度
7.存取时间
8.水平型微指令
9.存储设备数据传输率 10.计算机软件 11.指令系统 12.数据通路
13.垂直型微指令 14.接口 15.微指令格式 16.同步通信
17.外围设备 18.计算机指令 19.异步通信 20.指令的执行方式
21.指令周期 22.时钟周期 23.存储周期 24.微命令
25.微操作 26.微周期 27.相容性微操作 28.正逻辑
29.微地址的形成方法
四、简答题：
1.在计算机中，CPU管理输入输出设备有几种方式各有何特点
存储器采用何种方式刷新有哪几种常用的刷新方式
3.指令和数据都以二进制代码存放在内存中，CPU如何区分它们是指令还是数据
响应中断应具备哪些条件
5.计算机中为什么采用二进制数码
6.主存储器的性能指标主要有哪些含义是什么
7.将十进制数和 47化成二进制数，再写出各自的原码、补码、反码表示（符号位和数
值位共8 位）。
二进制数原码补码反码
- ：
47：
中的主要寄存器有哪些各自有何作用
9.请说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系。
10.已知x和y，用变形补码计算x-y，同时指出运算结果是否溢出。
① x=+ y= ② x=+ y=+
结构如图所示，其中一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器和其它四个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。
（1）标明图中四个寄存器的名称。（2）简述指令从主存取到控制器的数据通路。
12.说明计数器定时查询工作原理。
五、计算说明题：
1.用补码运算方法计算X+Y=并判断结果是否溢出（采用双符号位）。
① X= Y= ② X= - Y=
2.现有如下存储器芯片是：4K×4的芯片4片，8K×8的芯片3片，要求扩展为一个
32K×8位的存储器，画出该存储器的组成逻辑框图。
3.设X=-1101，Y=-0101，用补码的两位乘法求Z=X*Y。
4.某计算机的存储系统由Cache、主存和用于虚拟存储的磁盘组成。CPU总是从Cache中获取数
据。若访问的字在Cache中，则存取它只需20ns，将所访问的字从主存装入Cache需要60 ns ，而将它从磁盘装入主存需要1200us。假设Cache的命中率为，主存的命中率为，计算该系统访问一个字的平均存取时间。
5.不同进制之间数据的转换计算。
①8 转换为对应的二进制数、十六进制数和十进制数；
6.要求用128K×16位的SRAM芯片设计512K×16位的存储器，SRAM芯片有两个控制
端：当 CS 有效时该片选中。当W/R=1时执行读操作，当W/R=0时执行写操作。用64K×16位的EPROM芯片组成128K×16位的只读存储器。
试问：（1）数据寄存器多少位（2）地址寄存器多少位（3）共需多少片
EPROM
（2）画出此存储器组成框图。
7.设有一个具有20位地址和32位字长的存储器。
问：（1）该存储器能存储多少个字节的信息（2）如果用512k×8位的SRAM 组成，需多少片
（3）需要多少位地址作芯片选择
8.一个磁盘存储器共有6个盘片（12个存储面），每个面有4096个磁道，每个磁道
256个扇区，每个扇区512个字节，磁盘转速为每分钟7200转，定位时间（寻道时间）为8ms。
求：（1）该磁盘存储器的存储容量；（2）磁盘存储器的寻址时间（包括定位时间和等待时间）；
（3）在寻址完成后，磁盘存储器的有效数据传输率。
9.某双面磁盘，每面有220道，内层磁道周长为70cm，内层位密度400位/cm，转速3000转/分。
请计算：（1）磁盘存储容量是多少（2）数据传输率是多少
10.已知X=+1011，Y=+1101，用补码加减交替除法求X÷Y。
11.设机器字长为16位，定点表示时，尾数15位，阶符1位。
问：（1）定点原码整数表示时，最大正数为多少最小负数为多少
（2）定点原码小数表示时，最大正数为多少最小负数为多少
12.用16k×8位的SRAM芯片构成64K×16位的存储器，要求画出该存储器的组成逻辑框图。
《计算机组成原理》课程复习参考答案
一、单项选择题：
二、填空题：
1.主存储器高速缓存（cache）
2.优先级高优先级低
3.独立请求链式查询
4.符号位纯小数控制器内存
6.地址总线数据总线控制总线
7.阶码尾数
8.运算器主存储器
01111111 10.系统软件应用软件系统软件
7 12.运算器存储器 13.一般机器级操作系统级
通道 15.单字长半字长 16.处理器指令和程序
17.补码移码 18.速度容量价格 19.保存当前正在执行的指令
20.解决CPU与内存之间的速度匹配问题 21.主存---外存主存 22.阶对阶
23.断电后不能保存信息 24.存储区域访问方式 25.跳跃程序计数器
26.统一编址法 27.单字长半字长 28.并行串行
29.软件操作控制器 30.向量
三、名词解释：
1.计算机硬件：是指组成一台计算机的各种物理装置,它们是由各种实实在在的器件组成的,
是计算机进行工作的物质基础。计算机的硬件由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五部分组成。
2.指令的编码格式：是指令中操作码的长度是否可以变化而形成指令的方式。指令操作码
通常有两种编码格式：固定格式和可变格式。
3.刷新：DRAM的存储单元是以电容中的电荷存储信息，它处于静态时，电容中的信息将
因电荷泄漏而逐渐消失。为了保持存储信息的不变，必须反复对存储单元进行充电，以
恢复原来的内容，这个过程称为刷新。常用的刷新方法有集中式、分散式和异步式三种。
周期：也叫机器周期。是指CPU访问一次主存或输入输出端口所需要的时间。一个CPU 周期由若干个时钟周期组成。
5.微程序：微指令的有序集合称为微程序，一般一条机器指令的功能由对应的一段微程序
来实现。
6.存储密度：是指单位长度或单位面积上能存储的二进制信息量。
7.存取时间：又称存储器访问时间，是指启动一次存储器操作到完成该操作所需的时间。
具体地说，存取时间从存储器收到有效地址开始，经过译码、驱动，直到将被访问的存储单元的内容读出或写入为止。
8.水平型微指令：一次能定义并执行多个操作微命令的微指令，称为水平型微指令。水平
型微指令由控制字段、判别测试字段和下地址字段三部分组成。
9.存储设备数据传输率：存储设备在单位时间内向主机传送数据的二进制位数或字节数称
为数据传输率。数据传输率（Dr）与存储设备的构造及主机接口逻辑有着密切的关系，与记录密度D和记录介质的运动速度V成正比。
10.计算机软件：是指在计算机硬件上运行的各种程序以及有关的文档资料，例如操作系
统、汇编程序、编译程序、诊断程序、数据库管理系统、专用软件包、各种维护使用手册、程序流程图和说明等。软件分为系统软件和应用软件两大类。
11.指令系统：是指一台计算机上全部指令的集合，也称计算机的指令集。指令系统包括指
令格式、寻址方式和数据形式。一台计算机的指令系统反映了该计算机的全部功能。12.数据通路：CPU完成某一特定的功能时，相关信息要在各寄存器之间流动，各寄存器之
间因此次信息流动而形成的通路称为数据通路。
13.垂直型微指令：微指令中设置微操作码字段，采用微操作码编译法，由微操作码规定微
指令的功能，称为垂直型微指令。垂直型微指令的特点是不强调实现微指令的并行处理功能，通常一条微指令只要求实现一、二种控制。
14.接口：是计算机系统总线与外围设备之间的一个逻辑部件，它的基本功能有两点：一是
为信息传输操作选择外围设备；二是在选定的外围设备和主机之间交换信息，保证外围设备用计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息。
15.微指令格式：是指由于编译微操作码时采用不同的方法而形成的不同格式的微指令的方
式，微指令格式有水平型微指令和垂直型微指令两种。
16.同步通信：总线上的部件通过总线进行信息传送时，用一个公共的时钟信号进行同步，
这种方式称为同步通信。这个公共的时钟信号可以由总线控制部件发送到每一个部件或设备，也可以每个部件有自己的时钟发生器，但是，它们都必须由CPU发出的时钟信号进行同步。
17.外围设备：称外部设备，外围设备是相对于计算机主机来说的，凡在计算机主机处理数
据前后，把数据输入计算机主机、对数据进行加工处理及输出处理结果的设备都称为外围设备，而不管它们是否受中央处理器的直接控制。
18.计算机指令：是指挥计算机如何工作的命令，它通常由一串二进制数码组成，即由操作
码和地址码两部分组成。操作码规定了操作的类型，即进行什么样的操作；地址码规定了要操作的数据以及操作结果存放的位置。
19.异步通信：利用数据发送部件和数据接收部件之间的应答信号来实现总线数据传送的方
式称为异步通信。在异步通信方式下，允许总线上的各部件有各自的时钟，部件之间的通信不依靠公共的时间标准，而是利用应答方式的信号来实现。
20.指令的执行方式：是指令按何种方式执行，指令的执行方式主要有顺序执行方式、重叠
执行方式、流水线方式。
21.指令周期：是执行一条指令所需要的时间。也就是从取指令开始到执行完这条指令为止
的全部时间。一个指令周期由若干个机器周期组成。
22.时钟周期：是CPU处理操作的最小时间单位，也叫T周期、T状态。
23.存储周期：又称访内周期，是指连续启动两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间。
它是衡量主存储器工作性能的重要指标。
24.微命令：是指构成一条指令所对应的各种基本命令，它是构成控制信号序列的最小单
位，微命令通常是指那些能直接作用于某部件控制门的命令。
25.微操作：微命令所对应的操作称为微操作，微操作可分为相容性微操作和相斥性微操作
两种。
26.微周期：一条微指令从控制存储器读取到相应的一步操作完成所需的时间称为一个微周
期。
27.相容性微操作：是指在同一个CPU周期内可以并行执行的一组微操作。
28.正逻辑：是把逻辑电路中电平的高低和逻辑变量值0、1联系起来的一种概念。指定逻辑
电路中高电平为“1”，低电平为“0”，称为正逻辑。
29.微地址的形成方法：是指控制微指令执行的顺序问题，即如何确定下一条微指令的地
址。通常产生后续地址有计数器方式、增量方式与断定方式结合、多路转移方式三种。
四、简答题：
1.解：CPU管理外围设备的五种方式及其特点：
（1）程序查询方式：CPU的操作和外围设备的操作能够同步，而且硬件结构比较简单；
（2）程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，节省了CPU的时间，但硬件结构相对复杂一些。
（3）直接内存访问（DMA）方式：数据传输速度很高，传输速率仅受内存访问时间的限制。需更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批交换数据的场合。
（4）通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，大大提高了CPU的工作效率。
（5）外围处理机方式：通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结果更接近一般处理机。
2.答：DRAM采用读出方式进行刷新。因为读出过程中恢复了存储单元的MOS栅极电容电
荷，并保持原单元的内容，所以读出过程就是再生过程。
常用的刷新方式由三种：集中式、分散式、异步式。
3.解：从时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”；取数据事件发生在“执行周期”。从空间
上讲，从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）；从内存读出数据流流向运算器（通用寄存器）。
4.解：应具备：（1）在CPU内部设置的中断允许触发器必须是开放的。
（2）外设有中断请求时，中断请求触发器必须处于“1”状态，保持中断请求
信号。
（3）外设（接口）中断允许触发器必须为“1”，这样才能把外设中断请求送
至CPU。
（4）当上述三个条件具备时，CPU在现行指令结束的最后一个状态周期响
应中断。
5.答：这是由计算机电路所采用的器件决定的。计算机中采用了具有两个稳态的二值电
路，用二值电路只能代表两个数码： 0和1。比如，采用正逻辑表示，是以低电位表示数码“0”，高电位表示数码“1”；负逻辑表示，则以高电位表示数码“0”，低电位表示数码“1”。在计算机中采用二进制，具有运算规则简单，物理上实现方便，成本
低廉，数码“1”和“0”正好与逻辑命题中的两个值“True”、“False”相对应，为计算机中实现逻辑运算和程序中的逻辑判断提供了便利条件等优点。
6.答：主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、存储周期可靠性和性能价格比。
在一个存储器中可以容纳的存储单元总数通常称为该存储器的存储容量。
存取时间又称存储访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。
存储周期是指连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需间隔的最小时间。
可靠性是指在规定的时间内，存储器无故障工作的时间。通常用平均无故障时间MTBF来衡量。
性能与价格的比值是衡量存储器经济性能好坏的综合性指标。
7.答案：二进制数原码补码反码
：1 0100011 1 1011101 1 1011100
47： 0101111 0 101111 0 101111 0 101111
8.答：CPU主要有以下寄存器：
（1）指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。
（2）程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。
（3）地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。
（4）缓冲寄存器（DR）：<1>作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。
<2>补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差
别。
<3>在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操
作数寄存器。
（5）通用寄存器（AC）：当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。
（6）状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系
统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。
9.解：指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周期数来表
示，CPU周期也称为机器周期，而一个CPU周期又包含若干个时钟周期（也称为节拍脉冲或T周期）。
10.解：（1） [x]补=
+ [-y]补=
[x-y]补=
两位符号位不同，产生溢出。
（2） [x]补=
+ [-y]补=
[x-y]补=
所以 x-y=
11.答：（1）a为数据缓冲寄存器DR，b为指令寄存器IR，c为主存地址寄存器AR，d为程序计数器PC；
（2）PC→AR→主存→缓冲寄存器DR →指令寄存器IR →操作控制器。
12.答：计数器定时查询工作原理：总线上任一设备要求使用总线时，通过“总线请求”
（BR）线发出总线请求信号，总线控制器接到请求信号后，在“总线忙”（BS）为复
位的情况下，让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发至各设备。每个设备接
口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的设备地址一致
时，该设备把“总线忙”（BS）置位，获得了总线控制权。此时，终止计数查询。
五、计算说明题：
1.答：（1） X= Y= （2）X= Y=
∵ [X]补= 00 1011 , [Y]补= 00 1100 ∵[X]补=11 0101 [Y]补= 00 1001
00 1011 11 0101
+ 00 1100 + 00 1001
01 0111 11 1110
有溢出不溢出
2.答：扩展32K×8位的存储器需15条地址线（A0～A14），8条数据线（D0～D7）。4片
4K×4的存储器芯片构成8K×8的存储器，每两片为一组，每组4K×8位；3片8K×8的存储器芯片构成24K×8的存储器，每片一组。逻辑框图如下图所示。
3.解：[X]补=，[-X]补=，[Y]补=，采用2位符号位，[X*Y]补的补码两位乘法运算过程如
下：
最后一步组合值为0，应加0，没有在运算步骤中列出，也不用移位，故运算结果为：
Z=X*Y=+1000001
4.解：平均存取时间=20ns*+（20 ns +60 ns）**+（20 ns +60 ns+1200us）**=48 us
5.解：不同进制之间数据的转换计算。
（1）8＝2＝10＝16
（2）2＝(156)10
2＝10
6.解：（1）存储器的总容量为：512K×16位（SRAM）+128K×16位（EPROM）=640K×16位。
数据寄存器16位。
（2）因为220=1024K>640K，所以地址寄存器20位。
（3）所需EPROM芯片数为（128K×2B）/（64K×2B）=2（片）
（4）设存储器地址空间分配如下：
512K
存储器组成框图如下：
7.解：（1）32位字长为4B，220 = 1M = 1024K,存储器容量为220×
4B = 4MB，可存储4M字节的信息。
（2）SRAM芯片容量为512K×8位 = 512KB = 所需芯片数目为：4MB ÷ = 8片
（3）因为219 = 512K，即芯片片内地址线19位，存储器容量为1M,地址线为20位，故需1位地址线作芯片选择（CS），用A19选第1个模块，用A19选第2个模
块。
8.解：（1）存储容量为：12*4096*256*512B=6GB
（2）寻址时间=寻道时间+平均等待时间=8ms+（0+60s/7200）/2=
（3）在寻址完成后，磁盘存储器的有效数据传输率即每秒钟可读取的字节数，其值为：
7200/60*（256*512）=15MB/s
9.解：（1）每道信息量=400位/cm×70cm=28000位=3500B
每面信息量=3500B×220=770000B
磁盘总容量=770000B×2=1540000B
（2）磁盘数据传输率（也即磁盘的带宽）Dr=r·N
N为每条磁道容量，N=3500B
r为磁盘转速，r=3000转/60s=50转/s
所以 Dr=r×N=50/s×3500B=175000B/S
10.解：[X]补=00 1011， [Y]补=00 1101， [-Y]补=11 0011，运算过程如下：
运算结果：商的补码[q]补=001101，商 q=+1101。
11.答：（1）定点原码整数表示时
最大正数：（215-1）10 = （32767）10最小负数：-（215-1）10=（-32767）10
（2）定点原码小数表示时
最大正数：（1-2-15）10最小负数：-（1-2-15）10
12.解：存储器容量为64K×16位，其地址线为16位（A15—A0），数据线也是16位（D15—D0）
SRAM芯片容量为16K×8位，其地址线为14位，数据线为8位，因此组成存储器时须字位同时扩展。字扩展采用2 ：4译码器，以16K为一个模块，共4个模
块。位扩展采用两片串接。逻辑框图如下图所示。
计算机组成原理复习要点(复习必过)
计算机组成原理复习要点 题型分布 选择题20分；填空题30分；判断题10分；计算题20/25分；简答题20/15分 第一章概述 1、什么是计算机组成 每章重点内容 输入设备 运算器- f 1 存储器卜 t地1址 输出设备 物理组成 计 算 机 组 成 逻辑组成 设备级组成 版块级组成w芯片 级组成 元件级组成 设备级组成 寄存器级组成 2、诺依曼体系结构计算机的特点 （1）硬件由五大部份组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备） 三扌空希I」鋼二
(3)米用存储程序 所有的程序预先存放在存储器中，此为计算机高速自动的基础; 存储器采用一维线性结构；指令米用串行执行方式。 控制流(指令流)驱动方式； (4)非诺依曼体系结构计算机 数据流计算机 多核(芯)处理机的计算机 3、计算机系统的层次结构 (1)从软、硬件组成角度划分层次结构 操作系统圾 偿统机器级 系统分折级 用户程序级 骰程宇控制器厂睫程庠级 (2)从语言功能角度划分的层次结构 虚拟机：通过软件配置扩充机器功能后，所形成的计算机，实际硬件并不具备相应语言的功能。 第二章数据表示 1、各种码制间的转换及定点小数和定点整数的表示范围 (1)原码： 计算规则：最高位表示符号位；其余有效值部分以2#的绝对值表示。如： (+0.1011)原=0.1011; (-0.1001)原=1.1001 (+1011)原=01011; (-1001 )原=11001 注意：在书面表示中须写出小数点，实际上在计算机中并不表示和存储小数点。原码的数学定义 若定点小数原码序列为X0.X1X2...Xn共n+1位数，贝 X 原=X 当1 >X > 0 X 原=1-X=1+|x| 当0》X>-1 若定点整数原码序列为X0X1X2...Xn共n+1位数，贝 X 原=X 当2n >X > 0 X 原=2n-X=2n+|x| 当0》X>-2n 说明： 在各种码制(包括原码)的表示中需注意表示位数的约定，即不同的位数表示结 果不同，如：
计算机组成原理_第四版课后习题答案(完整版)[]
第一章 1．比较数字计算机和模拟计算机的特点 解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。两者主要区别见 P1 表 1.1 。 2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？ 解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。通用计算机又分为巨型机、大型机、 中型机、小型机、微型机和单片机六类。分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。 通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、 指令系统规模和机器价格等因素。 3．数字计算机有那些主要应用？（略） 4．冯 . 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？ 解：冯 . 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中；程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。 主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。 5．什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？ 解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB MB GB来度量，存储 容 量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。单元地址：单元地址简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地 址。 数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。 6．什么是指令？什么是程序？ 解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。 7．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？ 解：一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的信息即为数据信息。
计算机组成原理96209
1．完整的计算机系统应包括配套的硬件设备和软件系统。 2．计算机硬件包括运算器、控制器、存储器、输入设备 和输出设备。其中运算器、控制器和存储器组成主机运算器和控制器可统称为CPU。 3．基于存储程序原理的冯·诺依曼计算机工作方式的基本特点是按地址访问并顺序执行指令。 5．系统程序是指用来对整个计算机系统进行调度、管理、监视及服务的各种软件，应用程序是指用户在各自的系统中开发和应用的各种程序。 6．计算机与日常使用的袖珍计算机的本质区别在于自动化程度的高低。 7．为了更好地发挥计算机效率和方便用户，20世纪50年代发展了操作系统技术通过它对计算机进行管理和调度。 8．指令和数据都存放在存储器中，控制器能自动识别它们。 9．计算机系统没有系统软件中的操作系统就什么工作都不能做。 10．在用户编程所用的各种语言中与计算机本身最为密切的语言是汇编语言。 11．计算机唯一能直接执行的语言是机器语言. 12．电子计算机问世至今计算机类型不断推陈出新但依然保存存储程序的特点最早提出这种观点的是冯·诺依曼。 13．汇编语言是一种面向机器的语言,对机器依赖性很强,用汇编语言编制的程序执行速度比高级语言快。 14．有些计算机将一部分软件永恒地存于只读存储器中称为固件。 15．计算机将存储、运算逻辑运算和控制三部分合称为主机，再加上输入设备和输出设备组成了计算机硬件系统。 16．1μs= 10-6 s，其时间是1ns的 1000 倍。 17．计算机系统的软件可分为系统软件和应用软件，文本处理属于应用软件，汇编程序属于系统软件。 18．指令的解释是由计算机的控制器来完成的，运算器用来完成算数和逻辑运算。 23．存储器的容量可以用KB、MB和GB表示，它们分别代表 2 10字节， 2 20字节和2 30字节。 24．计算机硬件的主要技术指标包括机器字长、存储容量、运算速度。
计算机组成原理知识点总结——详细版
计算机组成原理2009年12月期末考试复习大纲 第一章 1.计算机软件的分类。 P11 计算机软件一般分为两大类：一类叫系统程序，一类叫应用程序。 2.源程序转换到目标程序的方法。 P12 源程序是用算法语言编写的程序。 目标程序（目的程序）是用机器语言书写的程序。 源程序转换到目标程序的方法一种是通过编译程序把源程序翻译成目的程序，另一种是通过解释程序解释执行。 3.怎样理解软件和硬件的逻辑等价性。 P14 因为任何操作可以有软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。对于某一机器功能采用硬件方案还是软件方案，取决于器件价格，速度，可靠性，存储容量等因素。因此，软件和硬件之间具有逻辑等价性。 第二章 1.定点数和浮点数的表示方法。 P16 定点数通常为纯小数或纯整数。 X=XnXn-1…..X1X0 Xn为符号位，0表示正数，1表示负数。其余位数代表它的量值。 纯小数表示范围0≤|X|≤1-2-n 纯整数表示范围0≤|X|≤2n -1
浮点数：一个十进制浮点数N=10E.M。一个任意进制浮点数N=R E.M 其中M称为浮点数的尾数，是一个纯小数。E称为浮点数的指数，是一个整数。 比例因子的基数R=2对二进制计数的机器是一个常数。 做题时请注意题目的要求是否是采用IEEE754标准来表示的浮点数。 32位浮点数S（31）E（30-23）M（22-0） 64位浮点数S（63）E（62-52）M（51-0） S是浮点数的符号位0正1负。E是阶码，采用移码方法来表示正负指数。 M为尾数。P18 P18
2.数据的原码、反码和补码之间的转换。数据零的三种机器码的表示方法。 P21 一个正整数，当用原码、反码、补码表示时，符号位都固定为0，用二进制表示的数位值都相同，既三种表示方法完全一样。 一个负整数，当用原码、反码、补码表示时，符号位都固定为1，用二进制表示的数位值都不相同，表示方法。 1.原码符号位为1不变，整数的每一位二进制数位求反得到反码； 2.反码符号位为1不变，反码数值位最低位加1，得到补码。 例：x= (+122)10=(+1111010)2原码、反码、补码均为01111010 Y=(-122)10=(-1111010)2原码11111010、反码10000101、补码10000110 +0 原码00000000、反码00000000、补码00000000 -0 原码10000000、反码11111111、补码10000000 3.定点数和浮点数的加、减法运算：公式的运用、溢出的判断。 P63 已知x和y，用变形补码计算x+y，同时指出结果是否溢出。 （1）x=11011 y=00011 （2）x=11011 y=-10101 （3）x=-10110 y=-00001
计算机组成原理答案
第二章运算方法和运算器练习 一、填空题 1. 补码加减法中，（符号位）作为数的一部分参加运算，（符号位产生的进位）要丢掉。 2. 为判断溢出，可采用双符号位补码，此时正数的符号用（00）表示，负数的符号用（11）表示。 3. 采用双符号位的方法进行溢出检测时，若运算结果中两个符号位（不相同），则表明发生了溢出。若结果的符号位为（01），表示发生正溢出；若为（10），表示发生负溢出。 4. 采用单符号位进行溢出检测时，若加数与被加数符号相同，而运算结果的符号与操作数的符号（不一致），则表示溢出；当加数与被加数符号不同时，相加运算的结果（不会产生溢出）。 5. 利用数据的数值位最高位进位C和符号位进位Cf的状况来判断溢出，则其表达式为over=（C⊕Cf）。 6. 在减法运算中，正数减（负数）可能产生溢出，此时的溢出为（正）溢出；负数减（正数）可能产生溢出，此时的溢出为（负）溢出。 7. 补码一位乘法运算法则通过判断乘数最末位Yi和Yi-1的值决定下步操作，当 YiYi-1=（10）时，执行部分积加【-x】补，再右移一位；当YiYi-1=（01）时，执行部分积加 【x】补，再右移一位。 8. 浮点加减运算在（阶码运算溢出）情况下会发生溢出。 9. 原码一位乘法中，符号位与数值位（分开运算），运算结果的符号位等于（两操作数符号的异或值）。 10. 一个浮点数，当其补码尾数右移一位时，为使其值不变，阶码应该（加1）。 11. 左规的规则为：尾数（左移一位），阶码（减1）。 12. 右规的规则是：尾数（右移一位），阶码（加1）。 13. 影响进位加法器速度的关键因素是（进位信号的传递问题）。 14. 当运算结果的补码尾数部分不是（11.0×××××或00.1×××××）的形式时，则应进行规格化处理。当尾数符号位为（01）或（10）时，需要右规。 15. （进位信号的产生与传递逻辑）称为进位链。
计算机组成原理(新)
《计算机组成原理》模拟题 一.单选题 1.在多级存储体系中,”cache—主存”结构的作用是解决()的问题. A.主存容量不足 B.主存与辅存速度不匹配 C.辅存与CPU速度不匹配 D.主存与CPU速度不匹配 [答案]:D 2.用32位字长(其中1位符号位)表示定点小数是,所能表示的数值范围是(). A.[0,1-2-32] B.[0,1-2-31] C.[0,1-2-30] D.[0,1] [答案]:B 3.某计算机字长16位,它的存贮容量是64KB,若按字编址,那么它的寻址范围是(). A.0-64K B.0-32K C.0-64KB D.0-32K [答案]:B 4.50年代,为了发挥()的效率,提出了()技术,从而发展了操作系统,通过它对()进行管理和调度. A.计算机,操作系统,计算机 B.计算,并行,算法 C.硬件设备,多道程序,硬软资源 D.硬件设备,晶体管,计算机 [答案]:C 5.某SRAM芯片,存储容量为64x16位,该芯片的地址线和数据线数目为(). A.64,16 B.16,64 C.64,8 D.16,16 [答案]:D 6.用64位字长(其中1位符号位)表示定点小数时,所能表示的数值范围是(). A.[0,264-1] B.[0,263-1] C.[0,262-1] D.[0,263] [答案]:B
7.CD—ROM光盘是()型光盘,可用做计算机的()存储器和数字化多媒体设备. A.重写,内 B.只读,外 C.一次,外 D.多次,内 [答案]:B 8.CPU主要包括(). A.控制器 B.控制器.运算器.cache C.运算器和主存 D.控制器.ALU和主存 [答案]:B 9.EPROM是指(). A.读写存储器 B.只读存储器 C.闪速存储器 D.光擦除可编程只读存储器 [答案]:D 10.描述Futurebus+总线中基本概念不正确的句子是(). A.Futurebus+总线是一个高性能的同步总线标准 B.基本上是一个异步数据定时协议 C.它是一个与结构.处理器.技术有关的开发标准 D.数据线的规模在32位.64位.128位.256位中动态可变 [答案]:A 11.描述PCI总线中基本概念不正确的句子是(). A.HOST总线不仅连接主存,还可以连接多个CPU B.PCI总线体系中有三种桥,它们都是PCI设备 C.从桥连接实现的PCI总线结构不允许许多条总线并行工作 D.桥的作用可使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上 [答案]:C 12.在某CPU中,设立了一条等待(WAIT)信号线,CPU在存储器周期中T的φ的下降沿采样WAIT线,请在下面的叙述中选出正确描述的句子：(). A.如WAIT线为高电平,则在T2周期后不进入T3周期,而插入一个TW周期 B.TW周期结束后,不管WAIT线状态如何,一定转入了T3周期 C.TW周期结束后,只要WAIT线为低,则继续插入一个TW周期,直到WAIT线变高,才转入T3周期 D.有了WAIT线,就可使CPU与任何速度的存贮器相连接,保证CPU与存贮器连接时的时序配合
计算机组成原理答案
第5章习题参考答案 1．请在括号内填入适当答案。在CPU中： (1)保存当前正在执行的指令的寄存器是（ IR ）； (2)保存当前正在执行的指令地址的寄存器是（ AR ） (3)算术逻辑运算结果通常放在（ DR ）和（通用寄存器）。2．参见图5.15的数据通路。画出存数指令“STO Rl，(R2)”的指令周期流程图，其含义是将寄存器Rl的内容传送至(R2)为地址的主存单元中。标出各微操作信号序列。 解： STO R1, (R2)的指令流程图及微操作信号序列如下： 3．参见图5.15的数据通路，画出取数指令“LAD (R3)，R0”的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址主存单元的内容取至寄存器R2中，标出各微操作控制信号序列。 解： LAD R3, (R0)的指令流程图及为操作信号序列如下： 4．假设主脉冲源频率为10MHz，要求产生5个等间隔的节拍脉冲，试画出时序产生器的逻辑图。 解： 5．如果在一个CPU周期中要产生3个节拍脉冲；T l ＝200ns，T 2 =400ns， T 3 =200ns，试画出时序产生器逻辑图。 解：取节拍脉冲T l 、T 2 、T 3 的宽度为时钟周期或者是时钟周期的倍数即可。 所以取时钟源提供的时钟周期为200ns，即，其频率为5MHz.；由于要输
出3个节拍脉冲信号，而T 3的宽度为2个时钟周期，也就是一个节拍电位的时间是4个时钟周期，所以除了C 4外，还需要3个触发器——C l 、C 2、C 3；并令 211C C T *=；321C C T *=；313C C T =，由此可画出逻辑电路图如下： 6．假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的。已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。 解：80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条公用微指令，所以总微指令条数为80? (4-1)+1=241条微指令，每条微指令32位，所以控存容量为：241?32位 7．某ALU 器件是用模式控制码M S 3 S 2 S 1 C 来控制执行不同的算术运算和逻辑操作。下表列出各条指令所要求的模式控制码，其中y 为二进制变量，φ为0或l 任选。 试以指令码(A ，B ，H ，D ，E ，F ，G)为输入变量，写出控制参数M ，S 3，S 2，S l ，C 的逻辑表达式。 解：
计算机组成原理-知识点
课程知识点分析 试题类型: 单项选择2’* 10 = 20’; 填空1’* 15 = 15’; 简答5’* 3 = 15’; 计算题6’* 5 = 30’; 分析论述10’*2 = 20’; 总分100’; 各位同学,在使用这份资料复习时,要注意: 带有红色标记的是重点内容; 尽管很多知识点只有几个字,但是涉及的内容却非常多,比如Cache映像机制;考虑到有些同学考试时有不好的习惯,为了避免麻烦,我在这儿只给大家提纲,请大家对应的看书; 请大家看时,把你特别不明白的地方标出来,发送给lei.z@,我在周一给大家讲解。蓝色标记是之前考过的,应该很重要。大题都在第四章以后--------------------------------------------------------------------- 第一章计算机系统概论 1.1教学内容介绍 (1计算机的发展与应用。 (2计算机系统的层次结构。
(3计算机的特点:快速性、通用性、准确性和逻辑性。 (4计算机的分类方法。 (5性能指标。 1.2重难点分析 (1计算机系统从功能上可划分为哪些层次?各层次在计算机系统中起什么作用? (2冯.诺依曼计算机体系的基本思想是什么?(选择、填空。指令和数据都是用二进制表示的 (3按照此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成?各起什么作用? (4如:指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们? (5衡量计算机性能的主要指标- 机器字长(定义、主频、CPI、MIPS(含义、FLOPS等等 第三章系统总线 3.1教学内容 (1总线及分类。总线是连接各个部件的信息传输线,总线包括:片内总线、系统总线和通信总线。 (2理解总线标准的意义,看看你知道主板上的几种标准总线。 (3总线特性及性能指标: 包括机械特性、电气特性、功能特性和时间特性。 (4总线结构:单总线结构、双总线结构和三总线结构。 (5总线连接方式: 串行传送、并行传送和分时传送。
计算机组成原理试题库集及答案
计算机组成原理试题库集及答案
第一章计算机系统概论 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？ 解：P3 计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。 计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。 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。 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 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； 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； 指令和数据均用二进制表示； 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； 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行； 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：P9-10 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。 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）。 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。 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。 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。 存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。 存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数。 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）。 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。 指令字长：一条指令的二进制代码位数。 8. 解释下列英文缩写的中文含义：
计算机组成原理(肖铁军2010版)课后答案(完整版)
计算机组成原理(肖铁军2010版)课后答案 第一章；1 ．比较数字计算机和模拟计算机的特点；解：模拟计算机的特点： 数值由连续量来表示，运算过；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来 表示，；2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？；解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机；分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价；通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性；3．数字计算机有那些主 第一章 1．比较数字计算机和模拟计算机的特点。 解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的 数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。两者主要区别见P1 表1.1。 2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？ 解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。通用计算机又分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。
通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等因素。 3．数字计算机有那些主要应用？ （略） 4．冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？ 解：冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制 存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中； 程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。 5．什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、M B、GB来度量，存储容量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。 单元地址：单元地址简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地址。 数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。 6．什么是指令？什么是程序？
计算机组成原理基本知识点
计算机组成原理基本知识点-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
计算机组成原理基本知识点 1．冯.诺依曼计算机具有如下基本特点： a . 计算机内部采用二进制来表示指令和数据，即二进制原理。 b. 将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作， 使计算机在不需要人工干预的情况下，自动、高速地从存储器中取出指令加以执行，程序存储原理 c．计算机由运算器，存储器，控制器，输入设备和输出设备五大基本部件组成。 2．1024B=1KB，1024KB=1MB，1024MB=1GB，1024GB=1TB。 3．数值数据的校验：奇偶校验码，海明校验码，循环冗余校验码（CRC码）。4．存储器的分类： A．按存储介质分类：磁存储器、半导体存储器、光存储器。 B．按存储方式分类：随机存取存储器（RAM）、顺序存取存储器（SAM）、直 接存取存储 器（DAM）、只读存储器（ROM）。 C．按信息可保存性分类：易失性存储器、永久性存储器。 D．按性能分类：通用寄存器、高速缓冲存储器（Cache）、主存、外存。5．存储器系统的层次结构：高速缓冲存储器——主存储器（内存）——外存储 器（辅存） 6．非易失性半导体存储器：掩膜式只读存储器（MROM）、可编程只读存储器 （PROM）、 可擦除可编程只读存储器（EPROM）、电擦除可编程只读存储器 （EEPROM）、闪速存储器。 7．刷新电路的工作方式：集中式刷新、分散式刷新、异步刷新。 8．高速缓冲存储器：提高主存的存取速度。 9．指令就是要计算机执行某种操作的命令，又称为机器指令。 10．一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。11．指令结构：操作码字段+地址码字段 12．精简指令系统计算机（RISC）、复杂指令系统计算机（CISC） 13．CPU的功能：指令控制、操作规程控制、时间控制、数据加工。14．CPU中的主要寄存器：指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）、地址寄存 器（AR）、数 据缓冲寄存器（DR）、累加寄存器（AC）、状态条件寄存器。 15．微指令格式：水平型微指令、垂直型微指令。 16．总线是指能为多个功能部件服务的一组公用信息线，并且能够分时地发送 和接受信息。 17．总线的分类： A．按连接部件分类：内部总线（片内总线）、系统总线、通信总线（外部总 线） B．按数据传送方式分类：并行总线、串行总线 C．按总线的通信定时方式分类：并行总线、异步总线 18．输入/输出设备的编址方式：存储器映像编址（统一编址）、I/O独立编址
计算机组成原理课后答案
… 第一章计算机系统概论 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：计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体 计算机硬件：计算机的物理实体 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料 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 如何理解计算机系统的层次结构 实际机器M1向上延伸构成了各级虚拟机器，机器M1内部也可向下延伸而形成下一级的微程序机器M0，硬件研究的主要对象归结为传统机器M1和微程序机器M0，软件研究对象主要是操作系统及以上的各级虚拟机 》 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。 机器语言是可以直接在机器上执行的二进制语言 汇编语言用符号表示指令或数据所在存储单元的地址，使程序员可以不再使用繁杂而又易错的二进制代码来编写程序 高级语言对问题的描述十分接近人们的习惯，并且还具有较强的通用性 如何理解计算机组成和计算机体系结构 计算机体系结构是对程序员可见的计算机系统的属性 计算机组成对程序员透明，如何实现计算机体系结构所体现的属性 冯·诺依曼计算机的特点是什么 。 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成 指令和数据以同一形式（二进制形式）存于存储器中 指令由操作码、地址码两大部分组成 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行 以运算器为中心（原始冯氏机） 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。 计算机硬件各部件 运算器：ACC, MQ, ALU, X ' 控制器：CU, IR, PC 主存储器：M, MDR, MAR I/O设备：设备，接口 计算机技术指标： 机器字长：一次能处理数据的位数，与CPU的寄存器位数有关 存储容量：主存：存储单元个数×存储字长 运算速度：MIPS, CPI, FLOPS 解释概念 & 主机：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 主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成
计算机组成原理复习题及答案
一、填空、选择或判断 1.多核处理机是空间并行计算机，它有___多__个CPU。 2.计算机的发展大致经历了五代变化，其中第四代是1972-1990 年的_大规模和超大规模 集成电路______计算机为代表。 3.计算机从第三代起，与IC电路集成度技术的发展密切相关。描述这种关系的是_摩尔__ 定律。 4.1971年，英特尔公司开发出世界上第一片4位微处理器__Intel 4004_____。首次将CPU 的所有元件都放入同一块芯片之内。 5.1978年，英特尔公司开发的___Intel 8086_______是世界上第1片通用16位微处理器， 可寻址存储器是_1MB______。 6.至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是__物理器件性能所致___。 7.冯。诺依曼计算机工作方式的基本特点是__按地址访问并顺序执行指令_____。 8.20世纪50年代，为了发挥__硬件设备_____的效率，提出了_多道程序___技术，从而发 展了操作系统，通过它对__硬软资源______进行管理和调度。 9.计算机硬件能直接执行的只有__机器语言_________ 。 10.完整的计算机系统应包括__配套的硬件设备和软件系统______。 11.计算机的硬件是有形的电子器件构成，它包括_运算器__、_控制器_、_存储器__、_适配器_、_系统总线__、__外部设备__。 12.当前的中央处理机包括__运算器_____、_控制器_____、__存储器_____。 13.计算机的软件通常分为__系统软件_______和___应用软件_____两大类。 14.用来管理计算机系统的资源并调度用户的作业程序的软件称为__操作系统_____，负责将_高级____-语言的源程序翻译成目标程序的软件称为___编译系统____。 15.计算机系统中的存储器分为__内存____和__外存______。在CPU执行程序时，必须将指令存放在__内存______中。 16.计算机存储器的最小单位为___位______。1KB容量的存储器能够存储___8192_____个这样的基本单位。 17.在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为_总线_____。就其所传送的信息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括__数据__、__地址__和__控制____信息。 18.指令周期由__取指____ 周期和__执行_____周期组成。 19.下列数中最小的数为_______. A (101001)2 B(52)8 C (101001)BCD D(233)16 20.下列数中最大的数为 A ()2 B(227)8 C (96)16D(143)5 21.在机器数中，________的零的表示形式是唯一的。 A原码B补码C反码D原码和反码 22.某机字长32位，采用定点小数表示，符号位为1位，尾数为31位，则可表示的最大正 小数为___C____，最小负小数为___D_____ A +(231-1) B -(1-2-32) C +(1-2-31)≈+1 D-(1-2-31)≈-1 23.某机字长32位，采用定点整数表示，符号位为1位，尾数为31位，则可表示的最大正 整数为___A____，最小负整数为___D_____ A +(231-1) B -(1-2-32)
计算机组成原理课后答案
第一章计算机系统概论 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？ 解：P3 计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。 计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。 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。 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 ●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； ●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； ●指令和数据均用二进制表示； ●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； ●指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行； ●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：P9-10 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。 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）。 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。 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。 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。 存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。 存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数。 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）。 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。 指令字长：一条指令的二进制代码位数。 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。 CPU：Central Processing Unit，中央处理机（器），是计算机硬件的核心部件，主要由运算器和控制器组成。 PC：Program Counter，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数
计算机组成原理第二版课后习题答案
第1章计算机系统概论 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？ 解： 计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。 计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。 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。 2. 如何理解计算机的层次结构？ 答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。 （1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。 （2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。 （3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。 通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。 3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。 答：机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言，汇编语言是机器语
言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）之后才能被执行。 4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？ 答：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，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。 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 ●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； ●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； ●指令和数据均用二进制表示； ●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； ●指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行； ●机器以运算器为中心（原始冯?诺依曼机）。
计算机组成原理知识点
计算机组成原理知识点总结 （2015-2016第2学期） 题型： 第一题：简答题（每题8分，共24分） 1、（第1章）（第3章） 2、（第5章） 3、（第9章） 第二题：分析题（每题10分，共20分） 1、（第7章） 2、（第8章） 第三题：计算题（每题10分，共30分，要求有计算过程） 1、（第4章） 2、（第6章） 3、（第9章）（第3章） 第四题：设计题（每题13分，共26分） 1、（第4章） 2、（第4章） 知识点总结 第1章 ①计算机系统层次结构：三种编程语言、软硬件分界面 ②计算机五大部件及其功能 ③主存储器、运算器、控制器内部细化结构及各部分功能 ④三个字长的概念 ⑤冯诺依曼计算机特点 第3章 ①总线判优控制：三种集中式优先权仲裁方式 ②总线通信控制：四种方式及其优缺点、异步通信应答方式的三种类型及特点 ③波特率及比特率计算 第4章 ①存储器层次结构：三层的速度容量比较、三层主要解决的问题 ②主存储器的指标：容量的表示、速度的两个指标 ③RAM的分类及两者的区别、DRAM三种刷新方式及其相关计算 ④存储器的扩展：两种基本扩展方式的连线，画图，设计 ⑤汉明码的编码及纠错过程 ⑥低位交叉存储器的原理及其优点 ⑦cache写操作的两种方法及其特点 ⑧cache地址映射三种方式：原理、地址分段、判断命中、优缺点、主存缓存系统中主存地址格式设计
⑨cache平均访问时间、效率计算 ⑩磁记录原理、磁记录方式 （11）硬盘存储器的结构 （12）硬盘存储器参数计算：容量、寻址时间、数据传输率、道密度、位密度 （13）CRC码的编码与纠错过程 第5章 ①I/O设备编址方式及其特点 ②I/O设备与主机信息传送的控制方式：程序查询、程序中断、DMA及特点 ③显示设备分辨率、灰度级、VRAM的计算 ④汉字处理：输入码、内码、字形码（点阵） ⑤I/O接口的功能 ⑥程序查询方式的工作过程 ⑦程序中断方式的接口电路：中断请求触发器、中断屏蔽触发器、排队器、向量地址形成部件 ⑧响应中断的条件和时间 ⑨中断服务程序流程：单重中断和多重中断的区别 ⑩DMA周期挪用的三种情况 （11）DMA接口的结构 （12）DMA接口的工作过程 （13）接口的相关计算 第6章 ①定点数与浮点数：概念、表示方法、表示范围、相关计算 ②定点数乘法：原码一位、原码两位、BOOTH算法 ③定点数除法：恢复余数、加减交替 ④浮点数加减运算的步骤 ⑤浮点数格式设计 第7章 ①指令格式：操作码（长度固定、可变、扩展操作码）、地址码（不同地址码的含义、特点）、指令字长 ②数据才存储器中的存放方式：存放顺序、边界对准 ③指令寻址两种类型 ④数据寻址10种类型：概念、特点、EA的计算、寻址范围的计算、堆栈寻址 ⑤指令格式设计：操作码、寻址特征、地址码长度 ⑥RISC CISC的概念 第8章 ①CPU的功能 ②CPU寄存器：可见、不可见 ③指令周期的划分 ④指令流水的影响因素：三种相关及其解决方案 ⑤流水线性能参数计算
计算机组成原理
字长为4，采用补码表示，则表示范围为（） A.-8至8 B.-7至8 C.-8至7 D.0至15 B 2. 计算机中进行定点加减运算基本上都是采用（）。 A.补码 B.原码 C.反码 D.以上都是 A 3. 通过选择组合逻辑网络可以实现多钟功能的算数逻辑运算。 A.正确 B.错误 A 4. 数值数据和逻辑数据机器内部都表示成为二进制数串。 A.正确 B.错误 A 5. 下面哪一个不属于第一台通用计算机的特征（） A.用离散符号表示数据 B.使用电子运算装置 C.不可编写程序 D.图灵完备
6. 在位片式运算器AM2901中，通用寄存器含有（）个4位字长的寄存器，用双口RAM实现，具有双端口输出功能。 A.4 B.8 C.16 D.32 C 7. CPI是处理器每秒处理指令条数的指标。 A.正确 B.错误 B 8. 处于计算机系统的层次结构中最低层的是（） A.汇编语言层 B.机器语言层 C.微程序设计层 D.操作系统层 C 9. 第四代电子数字计算机的典型特征是使用（），所以也被成为集成电路计算机时代。 A.电子管 B.晶体管 C.集成电路 D.大规模电路 D
（）是计算器实际完成数据算术运算和逻辑运算的部件。 A.计算单元 B.运算器 C.加法器 D.算术逻辑单元 D 1. 两数补码的和等于两数和的补码。 A.正确 B.错误 A 2. （）组成了计算机的“大脑”。 A.运算器和控制器 B.运算器和存储器 C.控制器和I/O D.存储器和控制器 A 3. 在位片式运算器AM2901中，通用寄存器含有（）个4位字长的寄存器，用双口RAM实现，具有双端口输出功能。 A.4 B.8 C.16 D.32 C 4.
计算机组成原理原理图
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：软件0602 指导教师：田小华工作单位：计算机学院 题目: 静态存储器(6116)电路设计与实现 初始条件： 1.完成<<计算机组成原理>>课程教学与实验 2.TDN-CM 计算机组成原理教学实验系统 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1.掌握存储器的设计目标和功能特点，熟悉SRAM6116的结构特点 2.利用SRAM6116和相关的基本电路设计8位地址的存储器电路 3.在TDN-CM+实验系统中，用SRAM6116和门电路实现8位地址的存储器电路 4.以表格记录在学号加班号为起点的16个地址单元中，分别写入相应的反码 5．绘制带开关输入功能的存储器电路连接图，撰写相应的设计报告 时间安排： 1.第17周周二(08年1223日):全体集中讲解课程设计方法与要求（鉴3-302） 2.第18~19周(元月1~7日):分班设计与调试, 撰写课程设计报告 指导教师签名： 2008 年元月 7日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 1.课程设计目的 (3) 2.课程设计设备 (3) 3.课程设计要求 (3) 4.课程设计内容 (3) 4.1课程设计原理 (3) 4.2课程设计相关芯片简介 (5) 4.3 38K×16位SRAM的逻辑框图 (7) 5.课程设计总结心得体会 (8)
静态存储器(6116)电路设计与实现 1 课程设计目的 在计算机组成原理的课程中学到了很多与硬件相关的知识。其中课程设计是一个重要的教学实践环节，是教学计划的一个重要组成部分。在培养自己动手能力和培养创新精神等方面，有着极其重要的作用。 同时，还可以培养严谨的科研作风，利用选修课和计算机组成原理课程的理论知识和实验技能。在该课程所涉及的工程技术范围内，创造性地完成部件及系统的分析、设计、组装和调试，从而加深对计算机组成原理课程的内容的理解和掌握。 2课程设计设备 TDN-CM+计算机组成原理实验系统,排线若干； PC微机一台（选配）。 3 课程设计要求 （1）掌握计算机中存储器的功能与结构特点 （2）熟悉静态存储器（6116）的结构特点和功能特性 （3）利用6116设计8K×16位SRAM的逻辑框图 （4）在TDN-CM+ 教学实验系统中，利用各种电路芯片实现存储器的功能 （5）绘制以上8K×16位SRAM的逻辑框图，撰写相应的设计报告 4 课程设计内容 4.1 课程设计原理 存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。 课程设计中所用的存储器数据通路如图1所示。其中的静态存储器是由一片6116(2K*8)
计算机组成原理练习题答案
一、选择题 １、完整得计算机系统应包括运算器、存储器、控制器。 一个完整得计算系统应该就是：硬件系统与软件系统,硬件系统应该包括运算器，控制器,存储器,输入设备与输出设备，软件系统包括系统软件与应用软件、而您给得答案中B与D就是可以排除得，也就就是不能选，A与C两个中A得可能性最大,答案只能选A、 3、冯、诺依曼计算机工作方式得基本特点就是按地址访问并顺序执行指令. 4、移码表示法主要用于表示浮点数中得阶码。 5、动态RAM得刷新就是以行为单位得。 8、在定点运算器中产生溢出得原因就是运算得结果得超出了机器得表示范围。 10、在指令得地址字段中，直接指出操作数本身得寻址方式，称为立即寻址. １1、目前得计算机,从原理上讲指令与数据都以二进制形式存放. 13、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”得概念，最早提出这种概念得就是冯、诺依曼。 1６、在CＰU中,跟踪后继指令地址得寄存器就是程序计数器。 20、系统总线中地址总线得作用就是用于选择指定得存储单元或外设。 ２1、计算机中得主机包含运算器、控制器、存储器。 23、原码一位乘运算，乘积得符号位由两个操作数得符号进行异或运算. ２4、对于真值“0”表示形式唯一得机器数就是移码与补码。 25、若［X］补=0、01０0１10,则［Ｘ]反= 0、0１00110。－-ｘ为正数 26、在CPU中，存放当前执行指令得寄存器就是指令寄存器。 保存当前正在执行得指令得寄存器称为（指令寄存器)。 指示当前正在执行得指令地址得寄存器称为（程序计数器或指令计数器）。 27、下列编码中通常用作字符编码得就是ASCII码。 ASCIＩ ASCIＩ(Ａｍeｒｉcan Ｓtaｎdａrd CodｅfoｒＩnｆorｍaｔiｏｎInteｒchange,美国信息互换标准代码）就是基于拉丁字母得一套电脑编码系统.它主要用于显示现代英语与其她西欧语言。它就是现今最通用得单字节编码系统，并等同于国际标准ＩSO/ＩＥC646。２8、在下列存储器中，半导体存储器可以作为主存储器. 3０、在CPU中跟踪指令后继地址得寄存器就是PＣ。 ３１、EＰＲOM就是指光擦除可编程得只读存储器。