(完整版)计算机组成原理期末复习资料(完美高分通过版)

计算机组成原理一、缩写词解释

CPU:中央处理器

ALU:算术逻辑单元

I/O:输入输出接口

RAM:随机存储器

SRAM:静态随机访问存储器

DRAM:动态随机访问存储器

ROM:只读存储器

PROM:用户可编程的只读存储器EPROM:紫外线可擦除可编程只读存储器FLASH:闪速存储器

EEPROM:用电可擦除可编程只读存储器ISA:工业标准总线

EISA:扩展工业标准总线

PCI:外围部件互连总线

USB:通用串行总线

RS—232C:串行通信总线

Cache:高速缓存

FIFO:先进先出算法LRU:近期最少使用算法CRC:循环冗余校验码

A/D:模拟/数字转换器

D/A:数字/模拟转换器DMA:直接存储器存取方式DMAC:直接内存访问控制器LED:发光二极管

FA:全加器

OP:操作码

CISC:复杂指令系位计算机RISC:精简指令系位计算机VLSI:超大规模集成电路LSI:大规模集成电路MAR:存储器地址寄存器MDR:存储器数据寄存器CU:控制单元

CM:控制存储器

二、选择题（自己看书吧····）

三、名词解释

1.计算机系统：由硬件和软件两大部分组成，有多种层次结构。

2.主机：CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。

3.主存：用于存放正在访问的信息

4.辅存：用于存放暂时不用的信息。

5.高速缓存：用于存放正在访问信息的付本。

6.中央处理器：是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。

7.硬件：是指计算机实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备

的实物组成。

软件：指看不见摸不着，由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。

8.系统软件：又称系统程序，主要用来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合

理调度，高效运行。

应用软件：又称应用程序，它是用户根据任务需要所编制的各种程序。

9.源程序：通常由用户用各种编程语言编写的程序。

目的程序：由计算机将其翻译机器能识别的机器语言程序。

10.总线：是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。

11.系统总线：是指CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输线。

通信总线：是指用于计算机系统之间或者计算机系统与其他系统（如控制仪表、移动通信）之间的通信的线路。

按传送方式分并行和串行。串行通信是指数据在单条1位宽的传输线上，一位一位的按顺序分时传送。并行通信是指数据在多条并行1位宽的传输线上，同时由源传送到目的地。

12.带宽：单位时间内可以传送的最大的信息量。

13.机器字长：是指CPU一次并行处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。

14.主存容量：是指主存中存放二进制代码的总位数。

15.机器数：符号位数字化，0代表正数，1代表负数。

16.定点数：小数点固定在某一位位置的数。

17.浮点数：小数点的位置可以浮动的数。

18.补码：带符号数据表示方法之一，正数的反码和原码相同，负数的反码是将二进制按位

取反后在最低位再加1.

19.溢出：在计算机中，超出机器字长，发生错误的结果。

20.非编码键盘：采用软件判断键是否按下及设键、译键、计算键值的方法的键盘。

21.A/D转换器：它能将模拟量转换成数字量，是计算机的输入设备。

22.I/O接口：指主机与I/O设备之间设置的一个硬件电路及器相应的软件控制。

23.端口：指接口电路中的一些寄存器，用来存放数据信息、控制信息和状态信息。

24.中断：计算机在执行程序的过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现行程

序的运行转向对这些异常情况或特殊请求处理，处理结束后再返回到现行程序的间断处，继续执行源程序。

25.中断源：凡能向CPU提出中断请求的各种因素统称为中断源。

26.中断嵌套：计算机在处理中断的过程中，有可能出现新的中断请求，此时CPU暂停现行

中断服务程序，转向新的中断请求，这种现象称为中断嵌套。

27.优先级：为使系统能及时响应并处理发生的所有中断，系统根据引起中断事件的重

要性和紧迫程度，硬件将中断源分为若干个级别。

28.DMA方式：用硬件在主存与外设之间直接进行数据传送，不须CPU，用软件控制。

29.指令系统：将全部机器指令的集合称为机器的指令系统。

30.寻址方式：是指确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法，它与

硬件结构紧密相关，而且直接影响指令格式和指令功能。

31.指令周期：完成一条指令的时间，由若干机器周期组成。

机器周期：完成摸个独立操作，由若干时钟周期组成。

时钟周期：最基本时间单位，由主频决定。

32.微操作：在微程序控制器中，执行部件接受微指令后所进行的最基本的操作。

33.微指令：控制器存储的控制代码，分为操作控制部分和顺序控制部分，由微命令组成。

34.微程序：存储在控制存储器中的完成指令功能的程序，由微指令组成。

35.控制存储器：CPU内用于存放实现指令系统全部指令的微程序的只读存储器。

二、计算

3.1

4. 设总线的时钟频率为8MHZ，一个总线周期等于一个时钟周期。如果一个总线周期中

并行传送16位数据，试问总线的带宽是多少？

解：由于：f=8MHz,T=1/f=1/8M秒，因为一个总线周期等于一个时钟周期

所以：总线带宽=16/（1/8M）= 128Mbps=16MBps

3.15. 在一个32位的总线系统中，总线的时钟频率为66MHZ，假设总线最短传输周期为4

个时钟周期，试计算总线的最大数据传输率。若想提高数据传输率，可采取什么措施？解：总线传输周期=4*1/66M秒

总线的最大数据传输率=32/(4/66M)=528Mbps=66MBps

若想提高数据传输率，可以提高总线时钟频率、增大总线宽度或者减少总线传输周期包含的时钟周期个数。

3.16. 在异步串行传送系统中，字符格式为：1个起始位、8个数据位、1个校验位、2个终

止位。若要求每秒传送120个字符，试求传送的波特率和比特率。

解：一帧包含：1+8+1+2=12位

故波特率为：（1+8+1+2）*120=1440bps

比特率为：8*120=960bps

4.5. 什么是存储器的带宽？若存储器的数据总线宽度为32位，存取周期为200ns，则存储

器的带宽是多少？

解：存储器的带宽指单位时间内从存储器进出信息的最大数量。

存储器带宽= 1/200ns ×32位= 160M位/秒= 20MB/秒（注：1ns=10-9s）

4.7. 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

解：地址线和数据线的总和= 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：（16K×32）/ （4K×4）= 4×8 = 32片

16K×1：（16K×32）/ （16K×1）= 1×32 = 32片

4K×8：（16K×32）/ （4K×8）= 4×4 = 16片

8K×8：（16K×32）/ （8K×8）= 2×4 = 8片

6.4. 设机器数字长为8位（含1位符号位在内），写出对应下列各真值的原码、补码和反

码。-13/64，-87

6.5. 已知[x]补，求[x]原和x

[x1]补=1.1100; [x2]补=1.1001; [x4]补=1.0000;

[x5]补=1,0101; [x6]补=1,1100; [x8]补=1,0000;

解：[x]补与[x]

6.9.

十进制数各为多少（设机器数采用一位符号位）？

6.12. 设浮点数格式为：位数符）。写出-27/1024、

-86.5所对应的机器数。要求如下：

（1）阶码和尾数均为原码。

（2）阶码和尾数均为补码。

（3）阶码为移码，尾数为补码。

x3=-86.5=-1010110.1B=27*(-0.10101101B)

则以上各数的浮点规格化数为：

（1）[x1]原=1，0101；1.110 110 000 0

[x3]原=0，0111；1.101 011 010 0

（2）[x1]补=1，1011；1.001 010 000 0

[x3]补=0，0111；1.010 100 110 0

（3）[x1]移补=0，1011；1.001 010 000 0

[x3]移补=1，0111；1.010 100 110 0

6.19. 设机器数字长为8位（含1位符号位），用补码运算规则计算下列各题。

（2）A=19/32，B=-17/128，求A-B。

（4）A=-87，B=53，求A-B。

解：（2）A=19/32= 0.100 1100B, B= -17/128= -0.001 0001B

[A]补=00.100 1100, [B]补=11.110 1111 , [-B]补=00.001 0001

[A-B]补=[A]补+[-B]补

=00.1001100 + 00.0010001

=00.1011101 ——无溢出

A-B= 0.101 1101B = 93/128B

（4）A= -87= -101 0111B, B=53=110 101B

[A]补=11, 010 1001, [B]补=00, 011 0101, [-B]补=11, 100 1011

[A-B]补=[A]补+[-B]补

= 11,0101001 + 11,1001011

= 10,1110100 ——溢出

6.20. 用原码一位乘和补码一位乘（Booth算法）、两位乘计算x·y。

（1）x= 0.110 111，y= -0.101 110；（4）x= 0.110 11，y= -0.111 01。解：先将数据转换成所需的机器数，然后计算，最后结果转换成真值。（1）[x]原=0.110111，[y]原=1.101110，x*=0.110111，y*=0.101110

即x*×

[x×y]原=1.100 111 100 010；x·y= -0. 100 111 100 010

即[x×y]补

（4）[x]原=0.11011,[y]原=1.11101,x*=0.11011,y*=0.11101

补

6.21. x÷y。

（2）x=-0.10101，y=0.11011；

（4）x=13/32，y= -27/32。

（2）[x]原=1.10101 x*=0.10101 [X*]补=1.01011 X f Y f=1 [y]原=0.11011 y*=0.11011 [Y*]补=0.11011 [-y*]补=1.00101

[x/y]原=1.11000

（4）做法相同，打表格太累，仅给出结果。[x/y]原=1.01111

三、应用

4.14. 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？

解：（1）该机所允许的最大主存空间是：218 × 8位= 256K×8位= 256KB

（2）模块板总数= 256K×8 / 32K×8 = 8块

（3）板内片数= 32K×8位/ 4K×4位= 8×2 = 16片

（4）总片数= 16片×8 = 128片

（5）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。地址格模板号（3位）芯片号（3位）片内地址（12位）式分配如下：

4.29. 假设CPU执行某段程序时共访问Cache命中4800次，访问主存200次，已知Cache

的存取周期为30ns，主存的存取周期为150ns，求Cache的命中率以及Cache-主存系统的平均访问时间和效率，试问该系统的性能提高了多少倍？

解：Cache被访问命中率为：4800/(4800+200)=24/25=96%

则Cache-主存系统的平均访问时间为：t a=0.96*30ns+(1-0.96)*150ns=34.8ns

Cache-主存系统的访问效率为：e=t c/t a*100%=30/34.8*100%=86.2%

性能为原来的150ns/34.8ns=4.31倍，即提高了3.31倍。

例7.2设相对寻址的转移指令占3个字节，第一字节为操作码，第二，三字节为相对位移量（补码表示）。而且数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式。每当CPU 从存储器取出一个字节时，即自动完成（PC）+1 PC。

（1）若PC当前值为240（十进制），要求转移到290（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么？

（2）若PC当前值为240（十进制），要求转移到200（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么？

解:（1）PC当前值为240，该指令取出后PC值为243，要求转移到290，即相对位移量为290-243=47，转换成补码为2FH。由于数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式，故该转移指令的第二字节为2FH，第三字节为00H。

（2）PC当前值为240，该指令取出后PC值为243，要求转移到200，即相对位移量为200-243=-43，转换成补码为D5H。由于数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式，故该转移指令的第二字节为D5H，第三字节为FFH。

例7.3一条双字长直接寻址的子程序调用指令，其第一个字为操作码喝寻址特征，第二个字为地址码5000H。假设PC当前值为2000H，SP的内容为0100H，栈顶内容为2746H，存储器按字节编址，而且进栈操作时执行（SP）-△-P，后存入数据。试回答下列几种情况下，PC、SP及栈顶内容各为多少？

（1）CALL指令被读取前。

（2）CALL指令被执行后。

（3）子程序返回后。

解CALL指令被读取前，PC=2000H，SP=0100H，栈顶内容为2746H。

（1）CALL指令被执行后，犹豫存储器按字节编制，CALL指令供占4个字节，故程序断电2004H进栈，此时SP=（SP）-2=00FEH，栈顶内容为2004H，PC被更新为子程序入口地址5000H。

（2）子程序返回后，程序断点出栈，PC=2004H，SP被修改为0100H，栈顶内容为2746H。

7.6某指令系统字长为16位，地址码取4位，试提出一种方案，使该地址系统有8条三地

址指令、16条二地址指令、100条一地址指令。

解：

7.7设指令字长为13

条二地址指令，试问还可安排多少条一地址指令。

解：（24-3）*26=3*64=192条

7.8某机指令字长16位，每个操作数的地址码为6位，设操作码长度固定，指令分为零地

址，一地址和二地址三种格式，若零地址指令有M种，以抵制指令有N种，则二地址指令最多有几种？若操作码位数可变，则二地址指令最多允许有几种？

解：1

当M=1（最小值），N=1（最小值）时，二地址指令最多有：Kmax=16-1-1=14种

2）若采用变长操作码时，二地址指令格式仍如1）所示，但操作码长度可随地址码的个数而变。此时，K= 24 -（N/26 + M/212）；

当（N/26 + M/212） 1时（N/26 + M/212向上取整），K最大，则二地址指令最多有：

K max=16-1=15种（只留一种编码作扩展标志用。）

9.5设机器A的CPU主频为8MHz，机器周期为4个时钟周期，且该机的平均指令执行速

度是0.4MIPS，试求该机的平均指令周期和机器周期，每个指令周期中含几个机器周期？

如果机器B的CPU主频为12MHz，且机器周期也含有4个时钟周期，试问B机的平均指令执行速度为多少MIPS?

A.CLK=8MHz T=1/8MHz=0.125us

机器周期=4*T=0.5us

因为执行速度为0.4MIPS 所以平均指令周期=1/0.4MIPS=2.5us

2.5us/0.5us=5个所以每个指令含有5条机器指令

B.T=1/f=1/12MHz=1/12us 机器指令=4*T=1/3us 指令周期=5*1/3=5/3us

平均指令执行速度1/(5/3)=0.6MIPS

9.6设某计算机的CPU主频为8MHz，每个机器周期平均含2个时钟周期，每条指令平均

有4个机器周期，试问该计算机的平均指令执行速度为多少MIPS?若CPU主频不变，但每个机器周期平均含4个时钟周期，每条指令平均有4个机器周期，试问B机的平均指令执行速度为多少MIPS?

1.CLK=8MHz 平均指令执行速度1/(1/8M*2*4)=1MIPS

2.指令周期=4*4*1/8=2us 执行速度=1/(1/8M*4*4)=0.5MIPS

9.7某CPU的主频为10MHz，若已知每个机器周期平均含有4个时钟周期，该机的平均指

令执行速度为1MIPS，试求该机的平均指令执行速度为多少MIPS?若CUP主频不变，但每个机器周期平均含有4个时钟周期，每条指令平均有4个机器周期，则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS？由此可得出什么结论

1.平均指令周期=1/1MIPS=1us T=1/f=0.1us T机=4*T=0.4us

因为1us/0.4us=2.5 所以每个指令包含2.5个机器周期

2.T=0.4us 速度=1/(0.4*2.5*4)=0.25MIPS

3.因为速度=0.8MIPS 所以T指=1/0.8us

因为T指=4*2.5*T 所以T=1/8us 所以f=1/T=8MHz

四、简答

1.冯诺依曼机主机主要特点。

○1计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。

○2.指令和数据一同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。

○3.指令和数据均用二进制表示。

○4.指令由操作吗和地址码组成，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。

○5.采用存储控制原理，指令在存储器内按顺序存放。通常指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。

○6.机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传说通过运算器完成。

2.计算机硬件主要技术指标，软件定义与分类。

计算机硬件主要技术指标：机器字长、存储容量、运算速度、主频等。

软件定义：看不见摸不着，由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。

分类：系统软件和应用软件。

3.计算机组成部分与个部分作用。

运算器：用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。

存储器：用来存放数据和程序。

控制器：用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理器运算结果。

输入设备：用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式，常见的有键盘、鼠标等。

输出设备：可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式，如打印机输出，显示器输出等。

4.总线定义与分类方法，系统总线定义与分类方法。

总线

定义：总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。

分类：片内总线系统总线通信总线

系统总线

定义：系统总线是指CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输线。分类：数据总线地址总线控制总线

5.什么是总线标准，目前流行的总线标准有哪些。

所谓总线标准可视为系统与各模块，模块与模块之间的一个互连的标准界面。

ISA总线、EISA总线、PCI总线、RS—232C总线、IEEE-488(并行通信总线又称GP-IP 总线)USB总线。

6.三级存储器系统中各级存储器特点与用途，分哪两个层次。

○1主存特点：随机访问、速度快。容量大。用途：存放CPU使用的程序和数据。

辅存特点：容量大、速度慢、价格低、可脱机保存信息。用途：存放大量后备数据

缓存特点：速度快、容量小、价格高用途：用于主存与辅存之间作为缓冲，正在使用的程序和数据的付本。

○2缓存-----主存层次和主存---辅村层次。

7.半导体存储器RAM与ROM特点与用途。

RAM特点：可读可写掉电后信息丢失，存临时信息。用途：主要做内存

ROM特点：只读不写掉电后信息不丢失，存长期信息。用途：主要做控制存储器

8.动态RAM与静态RAM特点与用途，DRAM刷新方式与主要优点。

静态RAM特点：信息读出后，仍保持其原有状态，不需要再生。用途：用于Cache

动态RAM特点：靠电容存储电荷的原理来寄存信息。用途：组成内存/主存。

DRAM刷新方式

集中刷新：集中刷新是在规定的一个刷新周期内对全部存储单元集中一段时间逐行进行刷新，此刻必须停止读写操作。

分散刷新：分散刷新是指对每行存储单元的刷新分散到每个存储周期内完成。

异步刷新：异步刷新是前两种方式的结合，它即可缩短“死时间”，又充分利用最大刷新间隔2ms的特点。

优点：单个MOS管组成，集成度高，速度较SRAM慢，价格低，

9.Cache工作原理特点，地址映射方式与替换算法。

原理：利用程序访问的局部性，近期用到信息存于cache。

地址映射方式：直接映射、全相联映射、组相联映射、

替换算法：先进先出算法（FIFO）、近期最少使用算法（LRU）、随机法。

10.主机与外设交换信息采用中断与DMA方式特点与应用场合。

中断方式：

特点：CPU与外设并行工作，效率高

应用场合：管理多种外设并行工作、进行实时处理、进行故障自动处理

DMA方式：

特点：

○1从数据传送看，程序中断方式靠程序传送，DMA方式靠硬件传送。

○2从CPU响应时间看，程序中断方式是在一条指令执行结束时响应，而DMA方式可在指令周期内的任一存取周期结束时响应。

○3程序中断方式有处理异常事件能力，DMA方式没有这种能力，主要用于大批数据的传送，如硬盘存取、图像处理、高速数据采集系统等，可提高数据吞吐量。

○4程序中断方式需要中断现行程序，故需保护现场；DMA方式不中断现行程序，无须保护现场。

○5DMA的优先级比程序中断的优先级高。

应用场合：高速设备如硬盘

11.I/O端口与接口的区别，I/O接口分类方法。

端口：接口内部寄存器有I/O地址号。一般分为数据口、命令口和状态口。

接口：若干端口加上相应的控制电路组成。

接口分类：按数据传送方式分串行接口和并行接口

按功能选择的灵活性分为可编程接口和不可编程接口

按通用性分为通用接口和专用接口

按数据传送的控制方式分为程序型接口和DMA接口。

12.中断处理过程分成哪两个阶段各完成哪些任务

响应阶段：关中断、保护断点地址、转入中断服务入口地址

处理阶段：保护现场、执行用户编写的中断服务程序、恢复现场。

13.与中断方式比较MDA方式主要特点是什么。

○1从数据传送看，程序中断方式靠程序传送，DMA方式靠硬件传送。

○2从CPU响应时间看，程序中断方式是在一条指令执行结束时响应，而DMA方式可在指令周期内的任一存取周期结束时响应。

○3程序中断方式有处理异常事件能力，DMA方式没有这种能力，主要用于大批数据的传送，如硬盘存取、图像处理、高速数据采集系统等，可提高数据吞吐量。

○4程序中断方式需要中断现行程序，故需保护现场；DMA方式不中断现行程序，无须保护现场。

○5DMA的优先级比程序中断的优先级高。

14.什么是寻址方式，数据寻址方式有哪几种。

寻址方式：是指确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法，它与硬件结构紧密相关，而且直接影响指令格式和指令功能。

数据寻址方式：立即寻址、直接寻址、隐含寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、变址寻址、相对寻址、堆栈寻址。

15.RISC主要特点与CISC相比较RISC主要优点。

特点：

选用使用频率较高的一些简单指令以及一些很有用但又不复杂的指令，让复杂指令的功能由频度高的简单指令的组合来实现；

指令长度固定指令格式种类少，寻址方式种类少；

只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器内完成；

采用流水线技术，大部分指令在一个时钟周期内完成；

控制器采用组合逻辑控制，不用微程序控制；

采用优化的编译程序。

○1充分利用VLSI芯片的面积。

○2提高计算机运算速度。

○3便于设计可降低成本提高可靠性。

○4有效支持高级语言程序。

16.组合逻辑与微程序设计主要特点与应用。

组合逻辑：特点：速度快、复杂不灵活。应用：适用于RISC机。

微程序：特点：引入程序设计与存储逻辑技术，硬件软化，把一条机器指令用一段微程序来实现，存放控制存储器CM中。应用：系列机。

17.什么是指令周期、机器周期、时钟周期三者的关系如何。

指令周期：完成一条指令的时间，由若干机器周期组成。

机器周期：完成摸个独立操作，由若干时钟周期组成。

时钟周期：最基本时间单位，由主频决定。

关系：时钟周期是最基本时间单位，由若干时钟周期组成机器周期，由若干机器周期组成指令周期。

18.微程序设计基本思想，微程序指令主要编码方式。

思想：引入程序设计与存储逻辑技术硬件软化把一条机器指令用一般微程序来实现，存于控制存储器中。

编码方式：直接编码（直接控制）方式、字段直接编码方式。

计算机组成原理第一章题目(含答案)

第一章计算机系统概论第一章单元测验 1、计算机硬件能直接执行的是 A、高级语言 B、机器语言 C、汇编语言 D、任何语言 2、下列说法中，错误的是 A、软件与硬件具有逻辑功能的等价性 B、固件功能类似软件，形态类似硬件 C、计算机系统层次结构中，微程序属于硬件级 D、寄存器的数据位对微程序级用户透明 3、完整的计算机系统通常包括 A、运算器、控制器、存储器 B、主机、外部设备 C、主机和应用软件 D、硬件系统与软件系统 4、计算机的字长与下列哪项指标密切相关 A、运算精确度 B、运算速度 C、内存容量 D、存取速度 5、CPU地址线数量与下列哪项指标密切相关 A、运算精确度 B、运算速度 C、内存容量 D、存储数据位 6、下列属于冯?诺依曼计算机的核心思想是 A、存储器按地址访问 B、存储程序和程序控制 C、采用补码 D、采用总线

7、下列关于计算机系统层次结构的描述中，正确的是 A、不同层次面向不同用户，看到计算机的属性不同 B、低层代码执行效率比高层代码执行效率高 C、低层用户对硬件的透明性比高层用户要低 D、指令集架构层是软、硬件间的接口 8、下列关于硬件与软件关系的描述中，正确的是 A、硬件是软件运行的基础 B、硬件的发展推动了软件的发展 C、软件的发展也推动硬件的发展 D、软件能完成的功能及性能与硬件有关 9、下列关于计算机字长的描述中正确的是 A、字长一般与运算器的数据位相同 B、字长一般与通用寄存器的位数相同 C、字长一般与存储器数据位相同 D、字长一般与存储器的地址位相同 10、下列可用于评价计算机系统性能的指标是 A、MIPS B、CPI C、IPC D、字长 11、下列计算机系统性能评价的描述中正确的是 A、程序MIPS值越高，计算机的性能越高 B、程序的CPI值越低，计算机的性能越高 C、主频高的机器性能不一定高 D、同一程序在不同机器上运行时得到的MIPS值不一定相同 12、访问256KB的存储空间，需要的地址线数最少为( ）根？（只需要填阿拉伯数字） 13、程序必须存放在哪里才能被CPU访问并执行 14、某计算机指令集中共有A、B、C、D四类指令，它们占指令系统的比例分别为40% 、20%、20%、20%, 各类指令的CPI分别为2、3、4、5；该机器的主频为600MHZ，则该机的CPI 为（保留到小数点后一位） 15、某计算机指令集中共有A、B、C、D四类指令，它们占指令系统的比例分别为40% 、20%、20%、20%, 各类指令的CPI分别为2、3、4、5；该机器的主频为600MHZ，则该机的MIPS为（保留到小数点后一位） 参考答案如下：

计算机组成原理第五版 白中英(详细)第5章习题参考答案

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：

STO R1, (R2) R/W=R DR O, G, IR i R2O, G, AR i R1O, G, DR i R/W=W 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：

PC O , G, AR i R/W=R DR O , G, IR i R 3O , G, AR i DR O , G, R 0i R/W=R LAD (R3), R0 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：

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。

计算机组成原理第3章习题参考答案

第3章习题参考答案 1、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字节的信息？ (2) 如果存储器由512K ×8位SRAM 芯片组成，需要多少片？ (3) 需要多少位地址作芯片选择？ 解： (1) 该存储器能存储：字节 4M 8 32220=? (2) 需要 片88 2 322 8 51232 2 19 2020 =??= ??K (3) 用512K ?8位的芯片构成字长为32位的存储器，则需要每4片为一组进行字长的位数扩展，然后再由2组进行存储器容量的扩展。所以只需一位最高位地址进行芯片选择。 2、已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用4M ×8位的DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问； (1) 若每个内存条为16M ×64位，共需几个内存条? (2) 每个内存条内共有多少DRAM 芯片? (3) 主存共需多少DRAM 芯片? CPU 如何选择各内存条? 解： (1) 共需 条464 1664 2 26 =??M 内存条 (2) 每个内存条内共有32 8 46416=??M M 个芯片 (3) 主存共需多少 1288 464648 464 2 26 =??= ??M M M 个RAM 芯片， 共有4个内存条，故CPU 选择内存条用最高两位地址A 24和A 25通过2：4译码器实现；其余的24根 地址线用于内存条内部单元的选择。 3、用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，要求： (1) 画出该存储器的组成逻辑框图。 (2) 设存储器读/写周期为0.5μS ，CPU 在1μS 内至少要访问一次。试问采用哪种刷新方式比较合理?两次刷新的最大时间间隔是多少?对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少? 解： (1) 用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，需要用 16 448 163264=?=??K K 个芯片，其中每4片为一组构成16K ×32位——进行字长位 数扩展(一组内的4个芯片只有数据信号线不互连——分别接D 0~D 7、D 8~D 15、

计算机组成原理第三章习题

第三章、内部存储器 1、存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要是用来_____ A.存放数据 B.存放程序 C.存放数据和程序 D.存放微程序 2、存储单元是指______ A.存放一个二进制信息位的存储元 B.存放一个机器字的所有存储单元集合 C.存放一个字节的所有存储元集合 D.存放两个字节的所有存储元集合 3、计算机的存储器采用分级存储体系的主要目的是________ A.便于读写数据 B.减小机箱的体积 C.便于系统升级 D.解决存储容量、价格和存取速度之间的矛盾 5、和外存相比，内存的特点是____ A.容量大，速度快，成本低 B.容量大，速度慢，成本高 C.容量小，速度快，成本高 D.容量小，速度快，成本低 6、某单片机字长16位，它的存储容量64KB，若按字编址，那么它的寻址范围是______ A.64K B.32K C.64KB D.32KB 7、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_______ A.64，16 B.16，64 C.64，8 D.16，16 8、某DRAM芯片，其存储器容量为512K×8位，该芯片的地址线和数据线数目为 ________ A.8，512 B.512，8 C.18，8 D.19，8 9、某机器字长32位，存储容量256MB，若按字编址，它的寻址范围是_______ A.1M B.512KB C.64M D.256KB 10、某机器字长32位，存储容量4GB，若按字编址，它的寻址范围是_______ A.1G B.4GB C.4G D.1GB 11、某机器字长64位，存储容量4GB，若按字编址，它的寻址范围是_______ A.4G B.2G C.0.5G D.1MB 12、某机器字长32位，存储容量4GB，若按双字编址，它的寻址范围是_______ A.4G B.5G C.8G D.2G 13、某SRAM芯片，其容量为512×8位，包括电源端和接地端，该芯片引出线的数目应为_____ A.23 B.25 C.50 D.19 14、某微型计算机系统，其操作系统保存在硬盘上，其内存储器应该采用__________ A.RAM B.ROM C.RAM 和ROM https://www.wendangku.net/doc/2516879894.html,D 15、相联存储是按____进行寻址的存储器。 A.地址指定方式 B.堆栈存取方式 C.内容指定方式 D.地址指定方式与堆栈存取方式结合 16、交叉存储器实质上是一种____存储器，它能_____执行_____独立的读写操作。 A.模块式，并行，多个 B.模块式，串行，多个 C.整体式，并行，一个 D.整体式，串行，多个

计算机组成原理第1章习题与答案

计算机组成原理第1章习题与答案 一、选择题 1．从器件角度看，计算机经历了五代变化。但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于（）计算机。 A.并行 B.冯·诺依曼 C.智能 D.串行 2．冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是（）。 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.存贮器按内容选择地址 3．在下面描述的汇编语言基本概念中，不正确的表述是（）。 A.对程序员的训练要求来说，需要硬件知识 B.汇编语言对机器的依赖性高 C.用汇编语言编写程序的难度比高级语言小 D.汇编语言编写的程序执行速度比高级语言慢 4.（2009年考研题）冯·诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（）。 A.指令操作码的译码结果 B.指令和数据的寻址方式 C.指令周期的不同阶段 D.指令和数据所在的存储单元 5．（2011年考研题）下列选项中，描述浮点数操作速度指标的是（）。 A.MIPS B.CPI C.IPC D.MFLOPS 6．（2012年考研题）基准程序A在某计算机上的运行时间为100秒，其中90秒为CPU时间，其它时间忽略不计。若CPU速度提高50%，I/O速度不变，则基准程序A所耗费的时间是（）秒。 A.55 B.60 C.65 D.70 7．（2013年考研题）某计算机主频为1.2 GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中所占比例及CPI如下表所示。 该机的MIPS数是（）。 A.100 B.200 C.400 D.600

8．（2014年考研题）程序P在机器M上的执行时间是20s，编译优化后，P 执行的指令数减少到原来的70%，而CPI增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是（）。 A.8.4秒 B.11.7秒 C.14秒 D.16.8秒 9．（2015年考研题）计算机硬件能够直接执行的是（）。 Ⅰ．机器语言程序Ⅱ．汇编语言程序Ⅲ．硬件描述语言程序 A.仅Ⅰ B.仅ⅠⅡ C.仅ⅠⅢ D.ⅠⅡⅢ 二、名词解释 1．吞吐量2．响应时间3．利用率 4．处理机字长5．总线宽度6．存储器容量 7．存储器带宽8．主频/时钟周期9．CPU执行时间 10．CPI 11．MIPS 12．FLOPS 三、简答题 1．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？ 2．冯·诺依曼计算机体系结构的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成？ 3．计算机系统分为哪几个层次？每层分别用软件还是硬件实现？

计算机组成原理第五章单元测试(含答案)

第五章指令系统测试 1、以下四种类型指令中，执行时间最长的是（）(单选) A、RR型指令 B、RS型指令 C、SS型指令 D、程序控制类指令 2、程序控制类指令的功能是（）（单选） A、进行算术运算和逻辑运算 B、进行主存与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 3、单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个常需采用的寻址方式是( ）（单选） A、立即数寻址 B、寄存器寻址 C、隐含寻址 D、直接寻址 4、下列属于指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是（）（单选） A、为了实现软件的兼容和移植 B、缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性 C、为程序设计者提供更多、更灵活、更强大的指令 D、丰富指令功能并降低指令译码难度 5、寄存器间接寻址方式中，操作数存放在（）中（单选） A、通用寄存器 B、主存 C、数据缓冲寄存器MDR D、指令寄存器 6、指令采用跳跃寻址方式的主要作用是（) (单选) A、访问更大主存空间 B、实现程序的有条件、无条件转移 C、实现程序浮动 D、实现程序调用 7、下列寻址方式中，有利于缩短指令地址码长度的是（）（单选） A、寄存器寻址 B、隐含寻址 C、直接寻址

D、间接寻址 8、假设某条指令的一个操作数采用寄存器间接寻址方式，假定指令中给出的寄存器编号为8，8号寄存器的内容为1200H，地址1200H中的内容为12FCH，地址12FCH中的内容为3888H，地址3888H中的内容为88F9H．则该操作数的有效地址为( ) (单选) A、1200H B、12FCH C、3888H D、88F9H 9、假设某条指令的一个操作数采用寄存器间接寻址方式，假定指令中给出的寄存器编号为8，8号寄存器的内容为1200H，地址1200H中的内容为12FCH，地址12FCH中的内容为3888H，地址3888H中的内容为88F9H．则该操作数为( ) (单选) A、1200H B、12FCH C、3888H D、88F9H 10、某计算机按字节编址，采用大端方式存储信息。其中，某指令的一个操作数的机器数为ABCD 00FFH，该操作数采用基址寻址方式，指令中形式地址（用补码表示）为FF00H，当前基址寄存器的内容为C000 0000H，则该操作数的LSB(即该操作数的最低位FFH)存放的地址是( ) (单选) A、C000 FF00H B、C000 FF03H C、BFFF FF00H D、BFFF FF03H 11、假定指令地址码给出的是操作数所在的寄存器的编号，则该操作数采用的寻址方式是( )(单选) A、直接寻址 B、间接寻址 C、寄存器寻址 D、寄存器间接寻址 12、相对寻址方式中，操作数有效地址通过( )与指令地址字段给出的偏移量相加得到(单选) A、基址寄存器的值 B、变址寄存器的值 C、程序计数器的值 D、段寄存器的值 13、下列关于二地址指令的叙述中，正确的是( ) (单选) A、运算结果通常存放在其中一个地址码所指向的位置 B、地址码字段一定是操作数 C、地址码字段一定是存放操作数的寄存器编号

计算机组成原理课后复习资料白中英主编第五版立体化教材

计算机组成原理第五版习题答案计算机组成原理第五版习题答案 第一章 (1) 第二章 (3) 第三章 (14) 第四章 (19) 第五章 (21) 第六章 (27) 第七章 (31) 第八章 (34) 第九章 (36)

1

计算机组成原理第五版习题答案第一章 1．模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式，而数字计算机用数字0 和 1 表示数据，采用数字计数的计算方式，程序控制的控制方式。数字计算机与模拟计算机相比，精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。 2．数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，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。 3．科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。4．主要设计思想是：采用存储程序的方式，编制好的程序和数据存放在同一存储器中，计算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务；在机器内部，指令和数据均以二进制码表示,指令在存储器中按执行顺序存放。主要组成部分有：:运算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。 5．存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号，称为单元地址。如果某字代表要处理的数据，称为数据字。如果某字为一条指令，称为指令字。6．计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序。 7．取指周期中从内存读出的信息流是指令流，而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据流。 8．半导体存储器称为内存，存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存，内存和外存共同用来保存二进制数据。运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称CPU，它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。适配器是外围设备与主机联系的桥梁，它的作用相当于一个转换器，使主机和外围设备并行协调地工作。 9．计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。系统程序用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能用用途；应用程序是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。 10．在早期的计算机中，人们是直接用机器语言来编写程序的，这种程序称为手编程序或目的程序；后来，为了编写程序方便和提高使用效率，人们使用汇编语言来编写程序，称为汇编程序；为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机，人们又创造了算法语言，用算法语言编写的程序称为源程序，源程序通过编译系统产生编译程序，也可通过解释系统进行解释执行；随着计算机技术的日益发展，人们又创造出操作系统；随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展，要求大量处理某些数据，建立和检索大量的表格，于是产生了数据库管理系统。 11．第一级是微程序设计级，这是一个实在的硬件级，它由机器硬件直接执行微指令； 第二级是一般机器级，也称为机器语言级，它由程序解释机器指令系统；第三级是操作系统级，它由操作系统实现；第四级是汇编语言级，它给程序人员提供一种符号形式语言，以减少程序编写的复杂性；第五级是高级语言级，它是面向用户的，为方便用户编写应用程序而设置的。用一系列的级来组成计算机的接口对于掌握计算机是如何组成的提供了一种好的结构和体制，而且用这种分级的观点来设计计算机对保证产生一个良好的系统结构也是很有帮助的。

计算机组成原理作业~第三章

一、选择题 1、EPROM是指___D___。 A. 读写存储器 B. 只读存储器 C. 可编程的只读存储器 D. 光擦除可编程的只读存储器 2、计算机系统中的存贮器系统是指__D__。 A RAM存贮器 B ROM存贮器 C 主存贮器 D cache、主存贮器和外存贮器 3、存储单元是指__B__。 A 存放一个二进制信息位的存贮元 B 存放一个机器字的所有存贮元集合 C 存放一个字节的所有存贮元集合 D 存放两个字节的所有存贮元集合； 4、相联存贮器是按__C_进行寻址的存贮器。 A 地址方式 B 堆栈方式 C 内容指定方式 D 地址方式与堆栈方式 5、存储器是计算机系统的记忆设备，主要用于___D___。 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、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 7、一个256K×8的存储器，其地址线和数据线总和为___C___。 A.16 B.18 C.26 D.20 8、某SRAM芯片，存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为__D__。 A 64，16 B 16，64 C 64，8 D 16，16 。 9、交叉存贮器实质上是一种__A__存贮器，它能_____执行______独立的读写操作。 A 模块式，并行，多个 B 模块式串行，多个 C 整体式，并行，一个 D 整体式，串行，多个 10、存储器是计算机系统中的记忆设备,它主要用来__C___。 A. 存放数据 B. 存放程序 C. 存放数据和程序 D. 存放微程序 11、某计算机的字长16位,它的存储容量是64KB,若按字编址,那么它的寻址范围是 ___B___。 A. 64K B.32K C. 64KB D. 32KB 12、存储单元是指__A__。 A．存放一个机器字的所有存储元 B．存放一个二进制信息位的存储元 C．存放一个字节的所有存储元的集合 D．存放两个字节的所有存储元的集合13、机器字长32位，其存储容量为4MB，若按字编址，它的寻址范围是_A__。 A． 1M B． 1MB C． 4M D． 4MB

《计算机组成原理》第3章习题答案

第3章习题解答 1．指令长度和机器字长有什么关系?半字长指令、单字长指令、双字长指令分别表示什么意思? 解：指令长度与机器字长没有固定的关系，指令长度可以等于机器字长，也可以大于或小于机器字长。通常，把指令长度等于机器字长的指令称为单字长指令；指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令；指令长度等于两个机器字长的指令称为双字长指令。 2．零地址指令的操作数来自哪里?一地址指令中，另一个操作数的地址通常可采用什么寻址方式获得?各举一例说明。 解：双操作数的零地址指令的操作数来自堆栈的栈顶和次栈顶。双操作数的一地址指令的另一个操作数通常可采用隐含寻址方式获得，即将另一操作数预先存放在累加器中。例如，前述零地址和一地址的加法指令。 3．某机为定长指令字结构，指令长度16位；每个操作数的地址码长6位，指令分为无操作数、单操作数和双操作数三类。若双操作数指令已有K种，无操作数指令已有L种，问单操作数指令最多可能有多少种?上述三类指令各自允许的最大指令条数是多少? 解：X= (24一K)×26一[L/26] 双操作数指令的最大指令数：24一1。 单操作数指令的最大指令数：15×26一l(假设双操作数指令仅1条，为无操作数指令留出1个扩展窗口)。 无操作数指令的最大指令数：216一212一26。其中212为表示某条二地址指令占用的编码数，26为表示某条单地址指令占用的编码数。此时双操作数和单操作数指令各仅有1条。 4．设某机为定长指令字结构，指令长度12位，每个地址码占3位，试提出一种分配方案，使该指令系统包含：4条三地址指令，8条二地址指令，180条单地址指令。 解：4条三地址指令 000 XXX YYY ZZZ ． ． 011 XXX YYY ZZZ 8条二地址指令 100 000 XXX YYY ． ． 100 111 XXX YYY 180条单地址指令 101 000 000 XXX ． ． 111 110 011 XXX 5．指令格式同上题，能否构成： 三地址指令4条，单地址指令255条，零地址指令64条?为什么? 解：三地址指令4条 000 XXX YYY ZZZ

计算机组成原理第四版课后题答案五,六章

第五章 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（指令寄存器IR）； (2) 保存当前正要执行的指令地址的寄存器是(程序计数器PC)； (3) 算术逻辑运算结果通常放在（通用寄存器）和（数据缓冲寄存器DR）。 2．参见下图（课本P166图5.15）的数据通路。画出存数指令"STA R1 ，(R2)"的指令周期 流程图，其含义是将寄存器R1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："STA R1 ，(R2)"指令是一条存数指令，其指令周期流程图如下图所示：

3．参见课本P166图5.15的数据通路，画出取数指令"LDA（R3），RO"的指令周期流程图， 其含义是将(R3)为地址的主存单元的内容取至寄存器R0中，标出各微操作控制信号序列。 5．如果在一个CPU周期中要产生3个脉冲 T1 = 200ns ,T2 = 400ns ,T3 = 200ns,试画出 时序产生器逻辑图。 解：节拍脉冲T1 ，T2 ，T3 的宽度实际等于时钟脉冲的周期或是它的倍数，此时T1 = T3 =200ns ， T2 = 400 ns ，所以主脉冲源的频率应为 f = 1 / T1 =5MHZ 。为了消除节拍脉冲上的毛刺，环 型脉冲发生器可采用移位寄存器形式。下图画出了题目要求的逻辑电路图和时序信号关系。根据关 系，节拍脉冲T1 ，T2 ，T3 的逻辑表达式如下：

T1 = C1·， T2 = ， T3 = 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：微指令条数为：（4-1）×80+1=241条 取控存容量为：256×32位=1KB 7. 某ALU器件使用模式控制码M，S3，S2，S1，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，F为

《计算机组成原理》第三章课后题参考答案

第三章课后习题参考答案 1．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）如果存储器由512K×8位SRAM芯片组成，需要多少芯片？ （3）需要多少位地址作芯片选择？ 解：（1）∵ 220= 1M，∴ 该存储器能存储的信息为：1M×32/8=4MB （2）（1024K/512K）×（32/8）= 8（片） （3）需要1位地址作为芯片选择。 3．用16K×8位的DRAM芯片组成64K×32位存储器，要求： (1) 画出该存储器的组成逻辑框图。 (2) 设DRAM芯片存储体结构为128行，每行为128×8个存储元。如单元刷新间隔不超过2ms，存储器读/写周期为0.5μS, CPU在1μS内至少要访问一次。试问采用哪种刷新方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少？ 解：（1）组成64K×32位存储器需存储芯片数为 N=（64K/16K）×（32位/8位）=16（片） 每4片组成16K×32位的存储区，有A 13-A 作为片内地址，用A 15 A 14 经2：4译码 器产生片选信号，逻辑框图如下所示：

（2）根据已知条件，CPU在1us内至少访存一次，而整个存储器的平均读/写周期为0.5us，如果采用集中刷新，有64us的死时间，肯定不行； 所以采用分散式刷新方式： 设16K×8位存储芯片的阵列结构为128行×128列，按行刷新，刷新周期T=2ms，则分散式刷新的间隔时间为： t=2ms/128=15.6(s) 取存储周期的整数倍15.5s(0.5的整数倍) 则两次刷新的最大时间间隔发生的示意图如下 可见，两次刷新的最大时间间隔为t MAX ＝15.5×2－0.5＝30.5 (μS) t MAX 对全部存储单元刷新一遍所需时间为t R ＝0.5×128=64 (μS) t R 4．有一个1024K×32位的存储器，由128K×8位DRAM芯片构成。问： (1)总共需要多少DRAM芯片？ (2)设计此存储体组成框图。 (3)设DRAM芯片存储体结构为512行，每行为256×8个存储元。采用分散式刷新方式，如单元刷新间隔不超过8ms，则刷新信号周期是多少？

计算机组成原理第1章 习题及参考答案

第一章绪论习题及参考答案 一、判断题 1．微型计算机广阔的应用领域中，会计电算化属于科学计算应用方面。( ) 2．决定计算机计算精度的主要技术指标是计算机的字长。( ) 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．计算机“运算速度”指标的含义是指每秒钟能执行多少条操作系统的命令。（） 5．兼容性是计算机的一个重要性能，通常是指向上兼容，即旧型号计算机的软件可以不加修改地在新型号计算机上运行。系列机通常具有这种兼容性。（） 二、简答题 1．电子数字计算机与电子模拟计算机的主要区别是什么 2．简单描述计算机的发展过程和应用范围。 3．冯·诺依曼机的主要特点是什么 4．按照冯·诺依曼原理，现代计算机应具备哪些功能 5．如何理解软硬件之间的等价性 6．何谓绿色计算机对它有哪些要求 7．简单描述计算机的层次结构，说明各层次的主要特点。 8．计算机系统的主要技术指标有哪些 参考答案 一、判断题 1．错。会计电算化属于计算机数据处理方面的应用。 2．对。 3．错。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CPU。 4．错。“运算速度”指标的含义是指每秒钟能执行多少条指令。 5．错。兼容性包括数据和文件的兼容、程序兼容、系统兼容和设备兼容，微型计算机通常具有这种兼容性。 二、简答题 1．电子数字计算机的运算对象是离散的数字量，用数码进行运算，其运算结果也是离散的数字量；电子模拟计算机的运算对象是连续变化的物理量(如电流、电压等)，其运算结果也是连续变化的物理量。数字计算机的运算速度快，运算精度高。现代所说的计算机都是电子数字计算机。 2．从1946年世界上第一台数字电子计算机ENIAC研制成功至今，计算机的发展经历了4个时

计算机组成原理习题 第五章

第五章 一．填空题 1.控制器由于设计方法的不同可分为型、型和型控制器。 2.控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的进行，以便对各种操作实施时间上的控制。 3.微程序控制的计算机中的控制存储器CM是用来存放的。 4.在微指令的字段编码法中，操作控制字段的分段并非是任意的，必须遵循的分段原则中包括：①把性的微命令分在同一段内；②一般每个小段要留出一个状态，表示。 5.微指令分为和微指令两类，微指令可以同时执行若干个微操作，所以执行机器指令的速度比微指令快。 6.在CPU中，指令寄存器的作用是，其位数取决于；程序计数器的作用是，其位数取决于。 7.指令周期是，最基本的指令周期包括和。 8.根据CPU访存的性质不同，可将CPU的工作周期分为、、和。 9.在CPU中保存当前正在执行的指令的寄存器是，保存下一条指令地址的寄存器是，保存CPU访存地址的寄存器是。 10.中断判优可通过和实现，前者速度更快。 11.中断服务程序的入口地址可通过和寻找。 12.在硬件向量法中，可通过两种方式找到服务程序的入口地址，一种是，另一种是。 13.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做，它常常用若干个来表示，而后者又包含有若干个。 14.程序顺序执行时，后继指令的地址由形成，遇到转移指令和调用指令时，后继指令的地址从获得。 15.控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的进行，以便对各种操作实施时间上的控制。 16.机器X和Y的主频分别是8MHz和12MHz，则X机的时钟周期为μs。

若X机的平均指令执行速度为0.4MIPS，则X机得平均指令周期为μs。若两个机器的机器周期内时钟周期数相等，则Y机得平均执行速度为MIPS。 17.一个主频为25MHz的CPU，平均每条指令包含2个机器周期，每个机器周期包含2个时钟周期，则计算机的平均速度是。如果每两个机器周期中有一个用于访存，而存储器速度较慢，需再插入2个时钟周期，此时指令周期为μs。 18.微指令格式可分为型和型两类，其中型微指令用较长的微程序结构换取较短的微指令结构。 19.在用微程序实现的控制器中，一条机器指令对应若干条，它又包含若干。微指令格式分成型和型两类，型微指令可同时执行若干个微操作，所以执行指令的速度比快。 20.实现机器指令的微程序一般存放在中，而用户程序存放在中，前者的速度比后者。若采用水平型微指令，则微指令长度一般比机器指令。 21.某计算机采用微程序控制，微指令字中操作控制字段共16位，若采用直接控制，则可以定义种微操作，此时一条微指令最多可同时启动个微操作。若采用编码控制，并要求一条微指令需同时启动4个微操作，则微指令字中的操作控制字段应分段，若每个字段的微命令数相同，这样的微指令格式最多可包含个微操作命令。 22.在微程序控制器中，一次能够定义并执行多个并行操作命令的微指令叫 做型微指令。若采用微操作码方式，一次只能执行一个操作命令的微指令（例如，控制信息从某个源部件到某个目标部件）叫做型微指令，后者实现一条机器指令的微程序要比前者编写的微程序。 23.在串行微程序控制器中，执行现行微指令的操作与取下一条微指令的操作在时间上是进行的，所以微指令周期等于。在并行为程序控制器中，执行现行微指令的操作与取下一条微指令的操作是进行的，所以微指令周期等于。 二．选择题

计算机组成原理第5章习题参考答案

第5章习题参考答案 1．请在括号填入适当答案。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)的指令流程图及为操作信号序列如下：

STO R1, (R2) R/W=R DR O, G, IR i R2O, G, AR i R1O, G, DR i R/W=W 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：

PC O , G, AR i R/W=R DR O , G, IR i R 3O , G, AR i DR O , G, R 0i R/W=R LAD (R3), R0 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：

白中英《计算机组成原理》(第5版)教材精讲(计算机系统概论 计算机的硬件)

1.3　计算机的硬件 一、硬件组成要素 1．举例说明 要了解数字计算机的主要组成和工作原理，可从打算盘说起。假设给一个算盘、一张带有横格的纸和一支笔，要求计算这样一个题目。为了和下面讲到的内容做比较，不妨按以下方法把使用算盘进行解题的过程步骤事先用笔详细地记录在带横格的纸上。 （1）首先，将横格纸编上序号，每一行占一个序号，如l，2，3，…，n，如表1-2所示。 （2）其次，把计算式中给定的四个数a，b，c和z分别写到横格纸的第 9，10，11，12行上，每一行只写一个数。 （3）接着详细列出给定题目的解题步骤，而解题步骤也需要记在横格纸上，每一步也只写一行。第一步写到横格纸的第l行，第二步写到第2行，……依次类推。 （4）如表1-2所示，根据表中所列的解题步骤，从第l行开始，一步一步进行计算，最后可得出所要求的结果。

表1-2　解题步骤和数据记录在横格纸上 2．冯·诺依曼体系结构 计算机组成原理讨论的基础就是冯·诺依曼的计算机，其基本设计思想就是存储程序和程序控制，具有以下特点： （1）由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成计算机系统，并规定了这五部分的基本功能。

（2）采用存储程序的方式，程序和数据放在同一个存储器中，指令和数据一样可以送到运算器运算，即由指令组成的程序是可以修改的。 （3）数据以二进制数码表示。 （4）指令由操作码和地址码组成。 （5）指令在存储器中按顺序存放，由指令计数器PC 指明要执行的指令所在单元地址，一般按顺序递增，但可按运算结果或外界条件改变。 （6）机器以运算器为中心，I/O 设备与存储器间数据传送都通过运算器。 计算机硬件系统的基本构成如图1-9所示。 图1-9　冯·诺依曼型计算机 二、 运算器 算术运算和逻辑运算 ； 在计算机中参与运算的数是二进制的 ； 运算器的长度一般是8、16、32或64位。 运算器的结构示意图如图1-10所示。

计算机组成原理第1章习题12

习题 1 一．单项选择题： 1．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. 存储器按内部选择地址 2．计算机经历了从器件角度划分的四代发展历程，但从体系结构来看，至今为止绝大多数计算机仍是_______式计算机。 Ａ. 实时处理 B. 智能化 C. 并行 D. 冯.诺依曼 3．下列选项中不是冯.诺依曼计算机的最根本特征是_______。 A. 以运算器为中心 B. 指令并行执行 C. 存储器按地址访问 D. 数据以二进制编码，并采用二进制运算4．计算机的外围设备是指_______。 A. 除了CPU和内存以外的其他设备 B. 外存储器 C. 远程通信设备 D. 输入/输出设备 5．完整的计算机系统包括_____。 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系统 6．至今为止，计算机的所有信息仍以二进制方式表示的理由是______。 A．节约元件B．运算速度快 C．由物理器件的性能决定D．信息处理方便 7．计算机硬件能直接执行的语言是。 A．符号语言 B. 高级语言 C．机器语言 D. 汇编语言 8. 下列说法中不正确的是______。 A．部分由软件实现的操作也可以由硬件来完成 B．在计算机系统的多级层次结构中，汇编语言级和高级语言级是软件级，其他三级都是硬件级 C．在计算机系统中，硬件是物资基础，软件是解题灵魂 D．面向高级语言的机器是可以实现的 9. 邮局对信件自动分练，使用的计算机技术是______。 A．机器翻译 B. 模式识别 C. 机器证明 D. 自然语言理解 10. 下列程序中，属于系统程序的是______。 A．科学计算程序 B. 自动控制程序 C. 企事业管理程序 D. 操作系统 11．关于CPU主频、CPI、MIPS、MFLOPS说法正确的是。 A．CPU主频是指CPU系统执行指令的频率，CPI是执行一条指令平均使用的频率B．CPI是执行一条指令平均使用CPU时钟的个数，MIPS描述一条CPU指令 C．MIPS是描述CPU执行指令的频率，MFLOPS是计算机系统的浮点数指令 D．CPU主频指CPU系统使用的时钟脉冲频率，CPI是平均每条指令执行所需CPU时钟的个数