计算机组成原理复习提纲
第一章概论
1. 什么是CPU? 什么是计算机主机？什么是I/O设备？它们的功能分别是什么？
2．计算机是如何区分存储器中存储的信息是数据还是程序？
3. 什么是存储器的容量？什么是数据字？什么是指令字？
4. 计算机软件和计算机硬件在逻辑功能上是否是等效的？为什么？
5. 计算机指令的功能越强，则计算机的性能越高？请对这个问题提出你的观点。
6．谈谈你对计算机高级语言的编译和解释过程异同点的理解。
7. 什么是主存储器？什么是辅助存储器？它们的功能和作用有何不同？
8. 简述冯〃诺伊曼计算机五大基本功能部件的作用及其相互联系。
9．什么是指令？什么是指令系统？什么是程序？
10．什么是虚拟机？谈谈你对虚拟机的理解。
11. 关于计算机硬件系统的组成：
系统（主机+外设）→主机（CPU，内存，I/O接口，总线AB、DB、CB）→CPU（控制器、运算器）
其中控制器IU（IP、IR、ID）；CU（微程序控制器CM，硬布线控制器）；TU（时钟源、启停逻辑、计数器、译码器）；
其中运算器（ALU、AC、F或PSW，寄存器组Ri）
12. 关于计算机软件系统：
系统（应用软件、系统软件）→系统软件（操作系统、语言处理程序、服务性程序、数据库管理系统、网络管理程序）→操作系统；系统程序、管理软硬件资源、是用户与计算机之间的接口界面。
13. 关于计算机的基本组成和工作原理：
冯·诺伊曼原理：基于二进制原理的程序存储和程序控制原理
14. 关于状态寄存器的F或PSW
用于存放运算器运算的结果特征或状态。CF、SF、OF、ZF、IF的含义
15．计算机系统的层次结构：分为微程序设计级，一般机器级，操作系统级，汇编语言级，高级语言级。
16. 描述计算机性能的字长、容量、速度指标的单位是什么？
第二章运算器
1．为什么浮点数的阶码部分通常采用移码表示？
2．什么是规格化浮点数？如何判断一个数是否是规格化数？
3．试简述区位码、国标码与机内码的异同点和相互之间的关系。已知某汉字的区位码，求国标码和机内码是多少？
4．简述采用补码进行加减运算法的特点
①参加运算的操作数为补码②连同符号位一起参加运算③减法化成加法（即减某数用加某数的补码代替）
5．简述标志寄存器中的SF、CF、ZF与运算结果之间的关系，并写出其逻辑表达式（设结果为D7D6D5D4D3D2D1D0）
6．什么是真值？什么是机器数？计算机中常用的机器数有几种表示形式？
7．简述计算机中常用的四种机器数表示形式各自的特点（设字长为n+1位，其中一位为符号位；表示的是定点整数）
8. 关于定点数的表示：
机器数（原码、反码、补码、移码的定义，作用与特点）→四种码之间的相互转换。已知真值，求它的原码、反码是、补码、移码。
9. 浮点数的表示：
浮点数的基本格式（阶码的作用，阶码的表示，尾数的作用，尾数的表示，尾符的作用）→规格化浮点数的定义（最大，最小，最接近于0的规格化浮点数的表示）→规格化浮点数的机器判断标准。
10. 汉字编码系统中各类编码的作用
外码的作用、内码的作用、字形码（字模码、字库码）的作用；国标码属何种码？其特点如何？
11. 奇偶、海明、CRC校验方法的特点、用途和编码
第三章存储器
1．简述静态SRAM存储器的工作过程中的读过程是如何进行的？
读①送地址 AB→MAR→MAD→MM ②送控制信号CS、WR=0有效
③从MM中读出数据→MDR→DB ④撤消地址及控制信号，READY有效
2．简述SRAM存储器工作过程中的写过程是如何进行的？
写①选地址 AB→MAR→MAD→MM ②送控制信号CS、WR=1
同时送数据DB→MDR→MM。③将数据写入内存指定单元
④撤消地址、控制信号，READY有效
3．简述SRAM和DRAM在结构上和性能上各有什么特点？
4．简述存取时间和存取周期的定义和它们之间的区别？
5．简述页式虚拟存储器如何页表来实现地址映象（虚实地址变换）。
页式虚拟存储器的工作过程简述：由P︱D（虚拟地址）→ p+d(实址)
①基址寄存器（页表起始地址）+虚拟地址中的P（虚页号）→页表索引S0
②根据S0查页表，若装入位=1，则取p(实页号)
③ p+D（虚址中的页内地址）= p+d（主存的实地址）
6．简述段式虚拟存储器如何通过段表来实现地址映象（虚实地址变换）。
7．简述Cache集成在CPU芯片内部有什么好处？将指令Cache和数据Cache分开设置又有什么好处？
8．什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方式？
9．什么是“程序访问的局部性”？存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理？10．什么是刷新？什么是重写？刷新和重写有什么异同点？
11.关于存储器的功能与作用：用于存放程序和数据。（内外存的区别）？
12. 存储器的结构和组成（MAR、MAD、MM、MDR，读写控制逻辑）外接三条总线 （MAD 采用单、双译码二种方式）
13.主存的分类与特点（①ROM、RAM的特点与区别，②SRAM、DRAM的特点与区别。
③统一编址的概念）
14.主存储器的扩展（芯片→模块）的计算
①采用位扩展进行字长的扩展。②采用字扩展进行容量（单元数）的扩展
③进行字扩展时必须将高位地址经编译器编译后产生的译码信号提供给各子模块（芯片）作为其片选CS。
15．刷新与重写的异同点分析
16．何为哈佛结构：指令与数据分区存储的cache结构
17．存储器系统的多级架构是根据什么原理建立的：程序执行的局部性和集中性
18.主存、辅存、缓存相比各具有什么特点。
19.虚存的定义，虚存和缓存的比较
（缓存、虚存地址变换的控制特点）（缓存、虚存的信息块大小特点）等
20.多体交叉存储器的作用与特点：
作用：增加带宽，提高存取速度。特点：由多个模块并联组成；指令与数据在各体（模块）中交叉存储；能并行读取多条指令与多个数据。
21.相联存储器的特点（例cache中的标记存储器）：按内容（特征）寻址，也可按地址线性寻址；相联存储器的操作①比较（寻找）②读/写
22.页表的计算,实、虚地址（物理、逻辑）地址的概念（CPU给出的地址为虚址）
第四章指令系统
1．零地址指令的操作数通常来自哪里？单地址指令中，另一操作数的地址通常可以采用什么寻址方式获得？
2．试比较间接寻址和寄存器间接寻址方式之间的异同点？
3．试比较基址寻址和变址寻址方式的异同点？
4．简述哪几种寻址方式在指令的执行阶段不访问存储器，哪几种寻址方式在指令的执行阶段只需访问一次存储器？
5．简述何谓寻址方式？试举例说出其中的6种。
6．简述什么是立即寻址方式和直接寻址方式？它们各有什么特点？
7．简述什么是寄存器寻址方式和寄存器间址方式？它们各有什么特点？
8．简述什么是堆栈寻址？堆栈的工作特点是什么？
9.指令的基本格式 OP（OP*规定操作、MOD规定寻址方式、REG规定所涉及的寄存器编号）+ AI(地址部分，由AC取代A1、A3，由IP取代A4) = D
10.霍夫曼编码方法的应用对象和编码原则？
11.操作数来源与寻址方式（CPU、内存、I/O、指令），例寄存器寻址和寄存器间接寻址的操作数来源有何不同？
12.寻址方式及其特点（立即、直接、间接、隐含、寄存器、寄存器间址、基址、变址、相对段寻址）；已知寻址方式，计算实址地址（不考虑段寻址）。
13.程序控制类指令的特点和功能；IP的作用：控制程序执行的顺序（或走向）
①转移指令（条件、无条件、绝对、相对转移）
②调用子程序指令及返回指令（IP →（M）SP，（M）SP →IP）
③中断操作和中断返回（I/O接口中的中断矢量→IP，（M）SP→IP）
总的特点为新地址→IP。IP具有自动指向下一条指令地址的功能IP+1 →IP
14．堆栈的定义及工作过程①FILO原则②SP指向栈顶③由下往上生成
第五章CPU
1．简述中央处理器CPU有哪些基本功能？分别由什么部件来实现？
2．简述取指操作与取数操作有何区别？并简述其过程。
3．简述指令周期、CPU周期、时钟周期的定义及相互之间的关系？
4．简述微程序、微指令、微命令的定义及相互关系
5．简述流水线中导致访存冲突（资源冲突）的原因和常用的解决办法？
6．微程序控制的基本思想是什么？
7．微程序控制器的特点是什么？
8．当遇到何种情况时流水线工作将受阻，效率将降低？
9．什么是指令周期？指令周期是否有一个固定值？为什么？
10. 指令周期、机器周期、时钟周期的定义及相互关系
11. 同步（异步）控制方式的特点：以时定序（以序定时），由统一的时序信号对微操作的执行进行控制的方式（由非统一的时序信号（根据被控部件的应答）对微操作的执行进行控制的方式
12．取指过程与取数过程的区别，简述其过程？
13. 控制器的功能：取指、译码，形成控制信号；指令通道（IP→内存→IR→ID→CU（CON））
14.指令、微程序、微指令、微命令、微操作的定义与相互关系？
15．微命令分段编译法的分段原则是什么
16.非访内指令和直接访内指令的执行过程
⑴非访内：
取指（①送出IP→内存，IP+1→IP；②/RD有效（启动存储器）/CS；③读出指令→IR→ID →CU），执指（不同指令过程不尽相同）
⑵直接访内指令：
取指；形成地址（根据各种寻址方式形成地址→AR）；执指（①取数AR→内存；②/RD、/CS 有效；③内存数据→DR；④运算，对DR中的内容进行数据处理，其过程对应不同的指令不尽相同）
17．已知结构图，分析指令通道与数据通道的建立
18. 控制ROM与主存ROM的区别
①位于控制器中（存放微程序）
②位于CPU外（存放程序和数据）
19. 组合逻辑控制方式与微程序控制方式的区别
①CU由与门和或门阵列构成，不能修改
②由ROM构成，能进行调整和修改
20.控制ROM容量的计算（求单元数、字长）
21.指令、数据在CPU、总线、存储器之间流动的通路
指令通路IP→AR→内存→DR→IR→CU→控制信号
数据通路由各种寻址方式形成地址→AR→内存→DR→运算器（ALU运算）→AC
22．流水线技术的定义及对指令周期的影响，对程序执行速度的影响
23. 填空题举例
1.浮点数尾数的加法运算（两位符号位），如果结果高3位是形如和，则需要进
行左规或右规。
2.某SRAM芯片，有存储容量1M*16位，该芯片的地址线和数据线数目分别为、。
3.使用多体交叉存储器，是通过提高访问的(13)来提高有效访问速度的。
4.虚拟存储器中的不要求所划分的信息块大小相同，对程序员完全透明。
5.主存-cache存储器中存取信息，地址变换，和替换策略全部由实现，虚拟存
储器技术主要用来弥补主存的。
6.用偶校验法，校验位放在数据后面，则对数据串01101校验后生成的串是；
用海明校验码，如果有效信息位为14位，则需要位校验位。
7.机器指令一般包括操作码和。
8.控制器中指示当前指令执行地址的寄存器为，主存储器中存放访问地址的寄
存器是。
9.一条指令有16位，地址为3000H，在读取这条指令后，PC的数值变为。
10.计算机的CPU包括和两个重要的组成部分。
24. 选择题举例
1．对计算机的软、硬件资源进行管理的是（1）_。
A操作系统 B 数据库管理系统
C 语言处理系统
D 用户程序
2．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（2）。
A[ 0，264 – 1 ] B [ 0，263–1 ]
C [０，262–1 ]
D [０，263 ]
3．某机字长32位，存储容量为1MB，若按字编址，它的寻址范围是（3）。
A0—1M B 0—512KB C 0—256K D 0—256KB 4．变址寻址方式中,操作数的有效地址等于（4）
A. 基址寄存器内容加形式地址。
B. 堆栈指示器内容加形式地址。
C. 变址寄存器内容加形式地址。
D. 程序计数器内容加形式地址。
5．能改变程序执行顺序的是（5）。
A. 数据传送类指令
B. 移位操作类指令
C. 输入输出指令
D. 转移类指令
6．当-1 A. 1-x B. x C. 2+x D。(2-2-n)-|x| 7．下列因数中，与高速缓存命中率无关的因数是（7）。 A.主存存取速度 B.高速缓存容量 C.高速缓存替换算法 D.高速缓存的地址变换方式 8．在虚拟段页式存储管理方案的特点为（8）。 A.空间浪费大、存储共享不易、存储保护容易、不能动态连接。 B.空间浪费小、存储共享容易、存储保护不易、不能动态连接。 C.空间浪费大、存储共享不易、存储保护容易、能动态连接。 D.空间浪费小、存储共享容易、存储保护容易、能动态连接。 9．CPU的组成中不包含（9）。 A运算器Ｂ控制器ＣALU D 主存储器 10．层次化存储系统不包括（10）。 A.寄存器 B.高速缓冲存储器 C.主存储器 D.辅助存储器 11．为了确定下一条微指令的地址，通常采用断定方式，其基本思想是（11）。 A.用程序计数器PC来产生后继微指令地址 B.用微程序计数器uPC来产生后继微指令地址 C.通过微指令控制字段由设计者指定或者由设计者指定的判别字段控制产生后继 微指令地址 D.通过指令中指定一个专门字段来控制产生后继微指令地址 12．一节拍脉冲持续的时间长短是（12）。 A.指令周期 B.机器周期 C.时钟周期 D.以上都不对 13．下列字符码中带有奇校验是（13）。 A01001011 B 11010111 C 11000001 D 11001001 14．请从下面浮点运算器的描述中选出描述正确的句子（14）。 A.浮点运算器可用两个紧密连接的定点运算部件----阶码部件和尾数部件来实现 B.价码部件可实现加、减、乘、除四种运算 C.阶码部件只进行价码相加、相减和比较操作 D.尾数部件只进行乘法和除法运算 15．Cache存储器的内容应绝对与主存储器相应单元的内容（15）。 A.保持一致 B.可以不一致 C.无关 25. 判断题举例 1．将补码的符号位改用多位表示，就变成变形补码。一个用双符号位表示的变形补码 01.1010是正数。 2．机器数可用于进行带符号数的加/减法运算。 3．浮点运算结果可能产生两种溢出情况（上、下溢）均属于故障情况，都应发中断信号。 4．所有正的二进制定点小数的真值与它的机器数编码相同。 5．原则上只读存储器是一种只能读出数据而不能写入数据的存储器，因此，一般用于存放计算机固化控制程序，如BIOS等。 6．一个循环码的码字经过多次循环右移后仍然是该循环码的码字。 7．汇编语言程序用助记符编写，可以直接被硬件系统识别和运行。 8．相联存储器是一种按内容访问的存储器。 9．多体交叉存储技术主要用于解决存储器的容量扩充问题。 10．指令系统是计算机具有的各种指令的集合，它反映计算机的基本功能。 11．微程序控制器用存储逻辑代替硬连线控制器的组合逻辑实现对操作的控制。 12．指令系统中采用多种寻址方式的目的是为了缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性。 13．算术运算由运算器完成，而逻辑运算由控制器完成。 14．存取周期是指存储器两次访问之间的最大间隔时间。 15．浮点运算可由阶码运算和尾数运算两部分联合实现。 26. 简答题举例 1. 什么是主存储器？什么是辅助存储器？它们的功能和作用有何不同？ 2. 什么是规格化浮点数？如何判断一个数是否是规格化数？ 3. 简述静态SRAM存储器的工作过程中的读过程是如何进行的？ 4. 简述什么是寄存器寻址方式和寄存器间址方式？它们各有什么特点？ 5. 简述取指操作与取数操作有何区别？并简述其过程。 《微机组成原理》练习题 第一章计算机系统概论 一、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．存储器按内容选择地址 2、电子计算机的算术/逻辑单元、控制单元及主存储器合称为（） A、CPU B、ALU C、主机 D、CU 3、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系统 4、计算机系统中的存储系统是指（） A、RAM存储器 B、ROM存储器 C、主存 D、主存和辅存 5、用以指定待执行指令所在地址的是（） A、指令寄存器 B、数据计数器 C、程序计数器 D、累加器 6、微型计算机的发展以（）技术为标志。 A．操作系统B．微处理器C．磁盘D．软件 7、存储单元是指（） A．存放在一个字节的所有存储元集合B．存放一个存储字的所有存储元集合 C．存放一个二进制信息位的存储元集合D．存放一条指令的存储元集合 8、存储字长是指（） A．存放在一个存储单元中的二进制代码组合B．存放在一个存储单元中的二进制代码位数C．存储单元的个数D．机器指令的位数 9、存放欲执行指令的寄存器是（） A．MAR B．PC C．MDR D．IR 10、在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（） A．MAR B．PC C．MDR D．IR 二、填空题 1、（）和（）都存放在存储器中，（）能自动识别它们。 2、存储器可分为主存和（），程序必须存于（）内，CPU才能执行其中的指令。 3、存储器的容量可以用KB、MB、GB表示，它们分别代表（）、（）、（）。 4、计算机硬件的主要技术指标包括（）、（）、（）。 5、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（）。 6、汇编语言是一种面向（）的语言，对（）依赖性强，用汇编语言编制的程序执行速度比高级 语言（）。 7、有些计算机将一部分软件永恒地存于只读存储器中，称为（）。 8、基于（）原理的（）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。 三、简答题 1、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由哪些部件组成？ 第一章计算机系统概论 计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。早起将运算器和控制器合在一起称为CPU（中央处理器）。目前的CPU包含了存储器，因此称为中央处理器。存储程序并按地址顺序执行，这是冯·诺依曼型计算机的工作原理，也是CPU自动工作的关键。 计算机系统是一个有硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由微程序级、一般程序级、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，且得到下面各级的支持。 习题：4冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括那些主要组成部分？ 主要设计思想是：存储程序通用电子计算机方案，主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备 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？ 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 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？ 每一个基本操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序 第二章运算方法和运算器 按 对阶操作。 直接使用西文标准键盘输入汉字，进行处理，并显示打印汉字，是一项重大成就。为此要解决汉字的输入编码、汉字内码、子模码等三种不同用途的编码。 1第三章 内部存储器 CPU 能直接访问内存（cache 、主 存） 双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构。 cache 是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU 和主存之间速度不匹配而采用的一项重要的硬件技术，并且发展为多级cache 体系，指令cache 与数据cache 分设体 系。要求cache 的命中率接近于1 适度地兼顾了二者的优点又尽量避免其缺点，从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想，因而得到了普遍采用。 习题： 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，需要多少片； （3）需要多少位地址做芯片选择？ (1)字节M 4832*220= (2)片84*28 *51232*1024==K K (3)1位地址作芯片选择 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16M ×64位，共需几个内存条？ （2）每个内存条共有多少DRAM 芯片？ （3）主存共需多少DRAM 芯片？CPU 如何选 计算机组成原理简答题 第四章 1、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，CPU 访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间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，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。 综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。 主存与CACHE之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而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，程序员可使用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）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。因此，这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。 2. 说明存取周期和存取时间的区别。 解：存取周期和存取时间的主要区别是：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。即： 存取周期 = 存取时间 + 恢复时间 3. 什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。 解：刷新：对DRAM定期进行的全部重写过程； 刷新原因：因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作； 常用的刷新方法有三种：集中式、分散式、异步式。 集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新，存在CPU访存死时间。 分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无CPU访存死时间。 异步式：是集中式和分散式的折衷。 4. 半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？ 解：半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种：线选法和重合法。 线选法：地址译码信号只选中同一个字的所有位，结构简单，费器材； 重合法：地址分行、列两部分译码，行、列译码线的交叉点即为所选单元。这种方法通过行、列译码信号的重合来选址，也称矩阵译码。可大大节省器材用量，是最常用的译码驱动方式。 5. 什么是“程序访问的局部性”？存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理？ 解：程序运行的局部性原理指：在一小段时间内，最近被访问过的程序和数据很可能再次被访问；在空间上，这些被访问的程序和数据往往集中在一小片存储区；在访问顺序上，指令顺序执行比转移执行的可能性大 (大约 5:1 )。存储系统中Cache—主存层次采用了程序访问的局部性原理。 6. Cache做在CPU芯片内有什么好处？将指令Cache和数据Cache分开又有什么好处？ 答：Cache做在CPU芯片内主要有下面几个好处： 《计算机组成原理》练习题 第一章概论 一、选择题 01. 电子计算机主存内的ROM是指。 A.不能改变其内的数据 B.只能读出数据，不能写入数据 C.通常用来存储系统程序 D.以上都是 02. 有些计算机将一部分软件永恒地存于只读存储器中，称之为。 A.硬件 B.软件 C. 固件 D.辅助存储 03. 如果要处理速度、温度、电压等连续性数据可以使用。 A.数字计算机 B.模拟计算机 C.混合计算机 D.特殊用途计算机 04. 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.模式识别 D.过程控制 05. 冯.诺伊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。 06. 某寄存器中的值可能是操作数，也可能是地址，只有计算机的才能识别它。 A.译码器 B.判断程序 C.指令 D.时序信号。 07. 80年代以来，许多国家开始研究第五代计算机，这种计算机系统是。 A.超高速巨型计算机系统 B.知识信息处理系统 C.大型分布式计算机系统 D.超级微型计算机群组成的计算机网。 08. 计算机的算逻单元的控制单元合称为。 A.ALU B.UP C.CPU D.CAD 09. 磁盘驱动器读写数据的基本存取单位为。 A.比特 B.字节 C.磁道 D.扇区 二、填空题 01. 计算机硬件是指， 软件是指， 固件是指。 02. 数控机床是计算机在方面的应用。 03. 人工智能研究， 模式识别研究。 04. 计算机用来处理离散的数据，而计算机用来处理连续性的数据。 05．存储器可分为主存和，程序必须存于内，CPU才能执行其中的指令。 第二章计算机中的信息编码 一、选择题 01. 对真值0表示形式唯一的机器数是。 A.原码 B.补码和移码 C.补码 D.反码 02. 在整数定点机中，下述第说法正确。 A.原码和反码不能表示-1，补码可以表示-1。 B.三种机器数均可表示-1 C.三种机器数均可表示-1，且三种机器数的表示范围相同。 D.以上说法均不对。 03. 在小数定点机中，下述第说法正确。 A.只有补码能表示-1 B.只有原码能表示-1 C.三种机器数均不能表示-1 D.以上说法均不对 04．设X为真值，X*为其绝对值，则等式[-X*]补=[-X]补。 A.成立 B.不成立 05．设X为真值，X*为其绝对值，满足[-X*]补=[-X]补的条件是。 A.X任意 B.X为正数 C.X为负数 D.X为非负数 06．设寄存器内容为11111111，若它等于-0，则为 A.原码 B.补码 C.反码 D.移码 二、填空题 01．采用浮点表示时，若尾数为规格化形式，则浮点数的表示范围取决于的位数，精度取决于的位数，确定浮点数的正负。 02．一个浮点数，当其尾数右移时，欲使其值不变，阶码必须。尾数右移1 位，阶码。 03．一个浮点数，确定了小数点的位置，当其尾数左移时，欲使其值不变，必须使。 04．移码常用来表示浮点数的部分，移码和补码除符号位外，其他 计算机组成原理试题 一、选择题（共20分，每题1分） 1．零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，它的操作数来自____C__。 A．立即数和栈顶； B．暂存器； C．栈顶和次栈顶； D．累加器。 2．___C___可区分存储单元中存放的是指令还是数据。 A．存储器； B．运算器； C．控制器； D．用户。 3．所谓三总线结构的计算机是指_B_____。 A．地址线、数据线和控制线三组传输线。 B．I/O总线、主存总统和DMA总线三组传输线； C．I/O总线、主存总线和系统总线三组传输线； D．设备总线、主存总线和控制总线三组传输线．。 4．某计算机字长是32位，它的存储容量是256KB，按字编址，它的寻址范围是_____B_。 A．128K； B．64K； C．64KB； D．128KB。 5．主机与设备传送数据时，采用___A___，主机与设备是串行工作的。 A．程序查询方式； B．中断方式； C．DMA方式； D．通道。 6．在整数定点机中，下述第___B___种说法是正确的。 A．原码和反码不能表示-1，补码可以表示-1； B．三种机器数均可表示-1； C．三种机器数均可表示-1，且三种机器数的表示范围相同； D．三种机器数均不可表示-1。 7．变址寻址方式中，操作数的有效地址是___C___。 A．基址寄存器内容加上形式地址（位移量）； B．程序计数器内容加上形式地址； C．变址寄存器内容加上形式地址； D．以上都不对。 8．向量中断是___C___。 A．外设提出中断； B．由硬件形成中断服务程序入口地址； C．由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址 .简述计算机系统 计算机系统是由硬件、软件组成的多级层次结构。 计算机硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。传统上将运算器和控制器称为ＣＰＵ，而将ＣＰＵ和存储器称为主机。 计算机软件是计算机系统结构的重要组成部分，也是计算机不同于一般电子设备的本质所在。计算机软件一般分为系统程序和应用程序两大类。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和用途，它包括：()各种服务程序，()语言类程序，()操作系统，()数据库管理系统。应用程序是针对某一应用课题领域开发的软件。 .冯·诺依曼型计算机设计思想、主要特点。 计算机由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备五部分组成。 数据以二进制码表示。 采用存储程序的方式，程序和数据放在同一个存储器中并按地址顺序执行。 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。 已知和，用变形补码计算，同时指出运算结 果是否溢出。 () () 解：() [ｘ]补＝,[ｙ]补＝ [ｘ]补 ＋[ｙ]补 两个符号位出现“”,表示无溢出 []补, () [ｘ]补＝,[ｙ]补＝ [ｘ]补 ＋[ｙ]补 两个符号位出现“”,表示有正溢出。 .已知和，用变形补码计算，同时指出运算结果是否溢出。 (）(） （）[ｘ]补＝,[ｙ]补＝, [ｙ]补＝ [ｘ]补 ＋[ｙ]补 两个符号位出现“”,表示有正溢出。 （）[ｘ]补＝,[ｙ]补＝, [ｙ]补＝ [ｘ]补 ＋[ｙ]补 两个符号位出现“”,表示无溢出 []补, . 简要说明存储器层次结构、采用层次结构的目的，说明每一层次的存储器所用的存储介质的特性。 计算机存储系统中，一般分为高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器三个层次。 采用层次模型的目标是为了解决对存储器要求容量大，速度快，成本低三者之间的矛盾，即在合理的成本范围内，通过对各级存储器的容量配置，达到可接受的性能。 高速缓冲存储器：即，它一般用的是，其特点是速度快、价格高。 主存储器：一般是，其速度相对快，价格居中。 辅助存储器：一般是硬盘，可以断电后保存数据，容量大，但速度慢。 . 比较和的主要特性，用其组成系统时，从设计和使用角度看两 者有何区别。 ()和的主要性能 区别 特性静态存储器动态存储器 存储信息触发器电容 破坏性读出非是 需要刷新不要需要 送行列地址同时送分两次送 运行速度快慢 集成度低高 发热量大小 存储成本高低 ()器件的特点是速度快、不用刷新，但集成度不高，价格贵。它一般用于做高速缓存。 器件的特点是相对廉价和大容量，但须定时刷新。它一般用于做主存储器。 . 一个具有位地址和位字长的存储器，问： .该存储器能够存储多少字节的信息? .如果存储器由位的芯片组成，需要多少片? .需要多少位作芯片选择? .存储单元数为＝, 故能存储个字节的信息。 所需芯片数为( )()＝片 (地址线位），(地址线位） 片位组成位，地址总线的低位可以直接连到芯片的管脚 组位组成位，地址总线的高两位(，)需要通过：线译码器进行芯片选择 . 设有一个具有位地址和位字长的存储器，问： （）该存储器能够存储多少个字节的信息? （）如果存储器由位的芯片组成，需要 一、填空题 1．对存储器的要求是速度快，_容量大_____，_价位低_____。为了解决这方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构。 2．指令系统是表征一台计算机__性能__的重要因素，它的____格式__和___功能___不仅直接影响到机器的硬件结构而且也影响到系统软件。 3．CPU中至少有如下六类寄存器__指令____寄存器，__程序_计数器，_地址__寄存器，通用寄存器，状态条件寄存器，缓冲寄存器。 4．完成一条指令一般分为取指周期和执行周期，前者完成取指令和分析指令操作，后者完成执行指令操作。 5．常见的数据传送类指令的功能可实现寄存器和寄存器之间，或寄存器和存储器之间的数据传送。 6．微指令格式可分为垂直型和水平型两类，其中垂直型微指令用较长的微程序结构换取较短的微指令结构。 7．对于一条隐含寻址的算术运算指令，其指令字中不明确给出操作数的地址，其中一个操作数通常隐含在累加器中 8．设浮点数阶码为8位（含1位阶符），尾数为24位（含1位数符），则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是：最大正数为 2^127(1-2^－23) ，最小正数为 2^－129 ，最大负数为 2^－128(-2^－1-2^－23) ，最小负数为 -2^127 。 9．某小数定点机，字长8位（含1位符号位），当机器数分别采用原码、补码和反码时，其对应的真值范围分别是 -127/128 ～+127/128 -1 ～+127/128 -127/128 ～+127/128 （均用十进制表示）。 10．在DMA方式中，CPU和DMA控制器通常采用三种方法来分时使用主存，它们是停止CPU访问主存、周期挪用和DMA和CPU交替访问主存。 11．设 n = 8 （不包括符号位），则原码一位乘需做 8 次移位和最多 8 次加法，补码Booth算法需做 8 次移位和最多 9 次加法。 12．设浮点数阶码为8位（含1位阶符），尾数为24位（含1位数符），则32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范围是：最大正数为，最小正数为，最大负数为，最小负数为。 13．一个总线传输周期包括申请分配阶段、寻址阶段、传输阶段和结束阶段四个阶段。 14．CPU采用同步控制方式时，控制器使用机器周期和节拍组成的多极时序系统。 计算机组成原理试题 一、选择题 （ c ）1、在下列四句话中，最能准确反映计算机主要功能的是下面哪项。 A．计算机可以存储大量信息 B．计算机能代替人的脑力劳动 C．计算机是一种信息处理机 D．计算机可实现高速运算 （ c ）2、计算机硬件能直接执行的只能是下面哪项。 A．符号语言 B．汇编语言 C．机器语言 D．机器语言和汇编语言 （ c ）3、运算器的核心部件是下面哪项。 A．数据总线 B．数据选择器 C．算术逻辑运算部件 D．累加寄存器 （ c ）4、对于存储器主要作用，下面哪项说法正确。 A．存放程序 B．存放数据 C．存放程序和数据 D．存放微程序 （ c ）5、至今为止，计算机中所含所有信息仍以二进制方式表示，其原因是下面哪项。 A．节约元件 B．运算速度快 C．物理器件性能决定 D．信息处理方便（ a ）6、CPU中有若干寄存器，其中存放存储器中数据的寄存器是下面哪项。 A．地址寄存器 B．程序计数器 C．数据寄存器 D．指令寄存器（d？）7、CPU中有若干寄存器，其中存放机器指令的寄存器是下面哪项。 A．地址寄存器 B．程序计数器 C．指令寄存器 D．数据寄存器 （ c ）8、CPU中有若干寄存器，存放CPU将要执行的下一条指令地址的寄存器是下面哪项。 A．地址寄存器 B．数据寄存器 C．程序计数器 D．指令寄存器 （c）9、CPU中程序状态寄存器中的各个状态标志位是依据下面哪项来置位的。 A．CPU已执行的指令 B．CPU将要执行的指令 C．算术逻辑部件上次的运算结果 D．累加器中的数据 （ b ）10、为协调计算机各部件的工作，需要下面哪项来提供统一的时钟。 A．总线缓冲器 B．时钟发生器 C．总线控制器 D．操作命令发生器 （ c ）11、下列各种数制的数中最小的数是下面哪项。 A．(101001)2 B．(52)8 C．（101001）BCD D．(233)H （ d ）12、下列各种数制的数中最大的数是下面哪项。 A．(1001011)2 B．75 C．(112)8 D．(4F)H （ b ）13、将十进制数15/2表示成二进制浮点规格化数（阶符1位，阶码2位，数符1位，尾数4位）是下面哪项。 A．01101110 B．01101111 C．01111111 D．11111111 计算机组成原理期末考试试题及答案 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58- 计算机组成原理试题 一、选择题（共20分，每题1分） 1．零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，它的操作数来自______。 A．立即数和栈顶； B．暂存器； C．栈顶和次栈顶； D．累加器。 2．______可区分存储单元中存放的是指令还是数据。 A．存储器； B．运算器； C．控制器； D．用户。 3．所谓三总线结构的计算机是指______。 A．地址线、数据线和控制线三组传输线。 B．I/O总线、主存总统和DMA总线三组传输线； C．I/O总线、主存总线和系统总线三组传输线； D．设备总线、主存总线和控制总线三组传输线．。 4．某计算机字长是32位，它的存储容量是256KB，按字编址，它的寻址范围是______。 A．128K； B．64K； C．64KB； D．128KB。 5．主机与设备传送数据时，采用______，主机与设备是串行工作的。 A．程序查询方式； B．中断方式； C．DMA方式； D．通道。 6．在整数定点机中，下述第______种说法是正确的。 A．原码和反码不能表示-1，补码可以表示-1； B．三种机器数均可表示-1； C．三种机器数均可表示-1，且三种机器数的表示范围相 同； D．三种机器数均不可表示-1。 7．变址寻址方式中，操作数的有效地址是______。 A．基址寄存器内容加上形式地址（位移量）； B．程序计数器内容加上形式地址； C．变址寄存器内容加上形式地址； D．以上都不对。 8．向量中断是______。 A．外设提出中断； B．由硬件形成中断服务程序入口地址； C．由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址 D．以上都不对。 9．一个节拍信号的宽度是指______。 A．指令周期； B．机器周期； C．时钟周期； D．存储周期。 10．将微程序存储在EPROM中的控制器是______控制器。 A．静态微程序； B．毫微程序； C．动态微程序； D．微程序。 11．隐指令是指______。 A．操作数隐含在操作码中的指令； B．在一个机器周期里完成全部操作的指令； C．指令系统中已有的指令； 1 说明计算机系统的层次结构。 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。 3 请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？ SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。 4 请说明程序查询方式与中断方式各自的特点。 程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU，准备输入输出的一种方法，它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些。 5 指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。 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）。从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。 6 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。 7 简要描述外设进行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。 主要优点是数据数据速度快 8 在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？ 哪类指令的执行时间最短？为什么？ 寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。 9 说明计数器定时查询工作原理。 计数器定时查询方式工作原理：总线上的任一设备要求使用总线时，通过BR线发出总线请求。总线控制器接到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。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相一致时，该设备置“1”BS线，获得总线使用权，此时中止计数查询。 10 什么是刷新存储器？其存储容量与什么因素有关？ 为了不断提供刷新图像的信号，必须把一帧图像信息存储在刷新存储器，也叫视频存储器。其存储容量由图像灰度级决定。分辨率越高，灰度级越多，刷新存储器容量越大 11 外围设备的I/O控制方式分哪几类？各具什么特点？ 外围设备的I/O控制方式分类及特点： （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。 计算机组成原理练习1 一、单项选择题 1. 若十六进数为AC.B，则其十进制数为______。 A. 254.54 B. 2763 C. 172.6875 D. 172.625 2. 存放当前欲执行指令的寄存器是______。 A. MAR B. PC C. MDR D. IR 3. 在独立请求方式下，若有N个设备，则______。 A. 有一个总线请求信号和一个总线响应信号； B. 有N个总线请求信号和N个总线响应信号； C. 有一个总线请求信号和N个总线响应信号； D. 有N个总线请求信号和一个总线响应信号。 4. 动态存储器的特点是______。 A. 工作中存储内容会产生变化 B. 工作中需要动态改变访存地址 C. 工作中需要动态地改变供电电压 D. 需要定期刷新每个存储单元中存储的信息 5. DMA访问主存时，向CPU发出请求，获得总线使用权时再进行访存，这种情况称作______。 A. 停止CPU访问主存； B. 周期挪用； C. DMA与CPU交替访问； D. DMA。 6. 计算机中表示地址时，采用______ 。 A. 原码 B. 补码 C. 反码 D. 无符号数 7. 采用变址寻址可扩大寻址范围，且______。 A. 变址寄存器内容由用户确定，在程序执行过程中不可变； B. 变址寄存器内容由操作系统确定，在程序执行过程中可变； C. 变址寄存器内容由用户确定，在程序执行过程中可变； D. 变址寄存器内容由操作系统确定，在程序执行过程不中可变； 8. 由编译程序将多条指令组合成一条指令，这种技术称做_______。 A. 超标量技术 B. 超流水线技术 C. 超长指令字技术 D. 超字长 9. 计算机执行乘法指令时，由于其操作较复杂，需要更多的时间，通常采用______控制方式。 A. 延长机器周期内节拍数的 B. 异步 C. 中央与局部控制相结合的 D. 同步 10. 微程序放在______中。 A. 存储器控制器 B. 控制存储器 C. 主存储器 D. Cache 11. 在CPU的寄存器中，______对用户是完全透明的。 A. 程序计数器 B. 指令寄存器 C. 状态寄存器 D. 通用寄存器 12. 运算器由许多部件组成，其核心部分是______。 A. 数据总线 B. 算术逻辑运算单元 武汉大学计算机学院 2007-2008学年第一学期2006级《计算机组成原理》 期末考试试题A卷答案 __ 学号_______ 班级 ____ _____ 姓名__ _________ 成绩_____ ___ 1．（16分）一浮点数，阶码部分为q位，尾数部分为p位，各包含一位符号位，均用补码表示；该浮点数所能表示的最大正数、最小正数、最大负数和最小负数分别是多少？ 解： 2．在一个具有四体低位多体交叉的存储器中，如果处理器的访存地址为以下十进制。求该存储器比单体存储器的平均访问速率提高多少？（忽略初启时的延迟） （1）1、2、3、…… 32 （10分） （2）2、4、6、…… 32 （10分） 解：设存储器的访问周期为T。 （1）四体低位多体交叉的存储器访问的情况如下： 1、2、3 所需时间= T ； 4、5、6、7 所需时间= T ； 8、9、10、11 所需时间= T ； 12、13、14、15 所需时间= T ； 16、17、18、19 所需时间= T ； 20、21、22、23 所需时间= T ； 24、25、26、27 所需时间= T ； 28、29、30、31 所需时间= T ； 32 所需时间= T ； 四体低位多体交叉的存储器访问所需时间=9T; 单体存储器访问所需时间=32T； 所以平均访问速率提高：32/9倍 （2）四体低位多体交叉的存储器访问的情况如下： 2 所需时间= T ； 4、6 所需时间= T ； 8、10 所需时间= T ； 12、14 所需时间= T ； 16、18 所需时间= T ； 20、22 所需时间= T ； 24、26 所需时间= T ； 28、30 所需时间= T ； 32 所需时间= T ； 四体低位多体交叉的存储器访问所需时间= 9T; 单体存储器访问所需时间=16T； 所以平均访问速率提高：16/9倍 3．（20分）假定指令格式如下： 其中： D／I为直接／间接寻址标志，D／I＝0表示直接寻址，D／I＝1表示间接寻址。 Bit10＝1：变址寄存器I寻址； 设有关寄存器的内容为(I)=063215Q 试计算下列指令的有效地址。（Q表示八进制） (1) 152301Q (2) 140011Q 解： (1) 152301Q＝1 101 010 011 000 001 因为Bitl0(I)＝1，故为变址寄存器寻址，EA＝(I)+A＝063215+301＝063516Q。 (3) 140011Q＝1 100 000 000 001 001 因为D／I＝0，故为直接寻址，EA＝A＝011Q。 4. 已知某运算器的基本结构如图所示，它具有＋(加)、－(减)、和Ｍ(传送)三种操作。 (1) 写出图中1～12表示的运算器操作的微命令；（6分） (2) 设计适合此运算器的微指令格式；（6分） (3) 指令DDA的功能是计算R1、R2和R3三个寄存器的和，若进位C＝0，则R1＋R2→R2；若进位C＝1，则R1＋R2＋R3→R2，画出指令DDA的微程序流程图，并列出微操作序列（取指令流程不写，取指令微指令安排在0号单元中）；（6分） （4）设下址地址为5位，将微程序流程图安排在1～3号单元里；（6分） 1.刷新存储器的重要性能指标是它的带宽。若显示工作方式采用分辨率为1024*768，颜色深度24位，帧频（刷新速度）为72Hz,求： 1）刷新存储器的容量是多少 2）刷新存储器的带宽是多少 1）刷新存储器的容量= 1024*768 * 24bit= 2）帧频（刷新速度）为72Hz指的是：每秒钟读72次， 所以，刷新存储器的带宽=1024*768 * 24bit *72 次/秒=162MB/s 2.试推导磁盘存储器读写一块信息所需要的总时间 读写一块总时间TB=平均找道时间Ts+平均等待时间Tw +读写传输时间Tt 读写一块总时间TB=平均找道时间+平均等待时间+读写传输时间=Ts+Tw+Tt 1）Tw 设磁盘每秒r转，每条磁道N个字，则数据传输率=rN个字/秒 转一周的时间=1/r,所以 Tw =1/2*(1/r)=1/(2r) 2）Tt 又设每块的字数是n,一旦读写头定位在该块，则Tt≈n/(rN)秒 所以TB=Ts+ 1/(2r)+ n/(rN) 秒 3.采用串行接口进行7位ASCII码传送，带有一位奇偶校验位、一位起始位和一位停止位，当波特9600波特时，字符传送率是 9600波特=9600bit/秒 =9600 bit*(1字符/10bit)/秒 =960字符/秒 4．某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的信息，设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为70MHz,求总线带宽 Dr=8字节/T秒=8*70*10^6≈420MB/秒 5.某机器CPU中有16个寄存器，运行某中断处理程序时，仅用到其中的2个寄存器，请问响应中断而进入该中断处理程序时是否将通用寄存器内容保存到主存中去需保存几个寄存器 要将通用寄存器内容保存到主存中去。 只要保存中断处理程序用到的那2个寄存器的内容。 1.已知cache的存储周期是40ns,主存存储周期200ns, cache/主存系统平均50ns,求cache的命中率访问n个字，设命中率为H cache/主存系统的平均访问时间 =命中cache的时间+不命中cache的主存访问时间 =H*Tc+(1-H)*Tm =H*40+(1-H)*200 =50 一、cache的映射方式及特点 1.全相联方式的主要缺点是比较器电路难于设计和实现，因此只适合于小容量cache采用。 2.直接映射方式的优点是硬件简单，成本低。缺点是每个主存块只有一个固定的行位置可存放。 3.组相联映射的方式是前两种方式的折中方案，它适度地兼顾了二者的优点又尽量避免二者的缺点，因此被普遍采用。 二、cache的替换策略及特点 1.最不经常使用算法，LFU算法认为应将一段时间内被访问次数最少的那行数据换出。 2.近期最少使用算法，LRU算法将近期内长久未被访问过的行换出。 3.随机替换策略实际上是不要什么算法，从特定的行位置中随机地选取一行换出即可。 三、cache的写回策略方式及特点 1.写回法：当CPU写cache命中时，只修改cache的内容，而不立即写入主存；只有当此行被换出时才写回主存。减少了访问主存的次数,但是存在不一致性的隐患，实现时，每个cache行必须配置一个修改位，以反映此行是否被CPU修改过。 2.全写法：当写cache命中时，cache与主存同时发生写修改，因而较好地维护了cache 与主存的内容的一致，当写cache未命中时，直接向主存进行写入。cache中每行无需设置一个修改位以及相应的判断逻辑，缺点是降低了cache的功效。 3.写一次法：基于写回法并结合全写法的写策略,写命中与写未命中的处理方法与写回法基本相同，只是第一次写命 中时要同时写入主存。这便于维护系统全部cache的一致性 四、对指令系统性能的要求有哪些？ 1.完备性，要求指令系统丰富、功能齐全、使用方便。 2.有效性，利用该指令系统所编写的程序能够高效率的运行。 3.规整性包括指令系统的对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。 4.系列机各机种之间具有相同的基本结构和共同的基本指令集，因而指令系统是兼容的，即各机种上基本软件可以通用。 五、精简指令系统的特点 RISC指令系统的最大特点是： ⑴选取使用频率最高的一些简单指令，指令条数少； ⑵指令长度固定，指令格式种类少； 计算机组成原理练习题一 一、简答题： 1、电子计算机一般分成哪些组成部分？为什么要分成这些组成部分？ 答：电子计算机主要有五个组成部分：输入设备、控制单元、存储器、运算单元和输出设备。这些部件相互配合，相互协调地完成运算任务。输入设备用于接收外界信息，输出设备将计算的结果从计算机中输出，控制器完成操作步骤的控制和协调，存储器用于存储程序和数据，运算器则是完成计算工作的部件。 2、计算机中采用什么计数制？为什么？ 答：计算机中所采用的是二进制的数据表示形式,因为二进制能方便可靠地用数字电路的逻辑电平表示。 3、运算器中可以有哪些寄存器？为什么？ 答：首先讲一下寄存器的概念，寄存器是运算中临时存放数据的部件，由触发器构成，用于存储最频繁使用的数据。 运算器中可以有存储数据的寄存器，用于存放一些中间运算结果等；运算器中还可以有保存指令的寄存器、保存运算状态的寄存器以及保存存储器地址的寄存器。 原因：数据和存储器地址等信息从存储器中取出后需要临时保存在运算器中，运算的中间结果在存放到存储器中之前也需要临时存放。 4、什么是存储器的容量？什么是数据字？什么是指令字？ 答:存储器的容量是衡量存储器容纳信息能力的指标.主存储器中数据的存储一般是以字为单位时进行,存储器中存储的一个字的信息如果是数据则称为数据字,如果是指令则称为指令字. 5、存储器中存储的数据和程序是怎样区分的？ 答：数据和指令都以二进制代码的形式存储在存储器中，从代码本身无法区别它是数据还是指令，CPU在取指令时把从存储器中读取的信息都看作指令，在读取数据时把从存储器中读取的信息都看成是数据。为了区分运算数据和程序中的指令，程序员在编写程序时需要知道每个数据的存储位置以及指令的存储位置，以避免将指令当作数据或者将数据当作指令。 6、存储器中可存放大量数据，怎样从中找出指定的数据？ 答:为了寻找主存储器中的某一个数据的位置,需要给不同的存储位置指定一个编号,也就是编排地址.数据写入和读出通过指定一个地址进行,就可以从存储器中找出指定的数据. 7、某计算机的内存为64MB，试计算该内存有多少个字节？ 答：存储器容量的换算关系：1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。 64MB=64×1024KB=64×1024×1024B=67108864B。 8、计算机的存储器为什么要有内存和外存之分？ 计算机组成原理期末考试试卷（1） 一．选择题（下列每题有且仅有一个正确答案，每小题2分，共20分）1．假设下列字符码中最后一位为校验码，如果数据没有错误，则采用偶校验的字符码的是____。 A. 11001011 B. 11010110 C. 11000001 D. 11001001 2．在定点二进制运算器中，减法运算一般通过______ 来实现。 A. 补码运算的二进制加法器 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. 原码运算的二进制减法器 3．下列关于虚拟存储器的说法，正确的是____。 A. 提高了主存储器的存取速度 B. 扩大了主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度 C. 提高了外存储器的存取速度 D. 程序执行时，利用硬件完成地址映射 4．下列说法正确的是____。 A. 存储周期就是存储器读出或写入的时间 B. 双端口存储器采用了两套相互独立的读写电路，实现并行存取 C. 双端口存储器在左右端口地址码不同时会发生读/写冲突 D. 在cache中，任意主存块均可映射到cache中任意一行，该方法称为直接映射方式 5．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，另一个操作数一般采用____寻址方式。 A. 堆栈 B. 立即 C. 隐含 D. 间接 6．指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是______ 。 A．实现存储程序和程序控制 B．提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度 C．可以直接访问外存 D．缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性7．下列说法中，不符合RISC指令系统特点的是____。 A. 指令长度固定，指令种类少 B. 寻址方式种类尽量少，指令功能尽可能强 C. 增加寄存器的数目，以尽量减少访存的次数 D. 选取使用频率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令 一、简答题 1、试述浮点数规格化的目的和方法。 答：浮点的规格化是为了使浮点数尾数的最高数值位为有效数位。当尾数用补码表示时，若符号位与小数点后的第一位不相等，则被定义为已规格化的数，否则便是非规格化数。通过规格化，可以保证运算数据的精度。 方法：进行向左规格化，尾数左移一位，阶码减1，直到规格化完毕。 2、简述循环冗余码（CRC）的纠错原理。 答：CRC码是一种纠错能力较强的校验码。在进行校验时，先将被检数据码的多项式用 生成多项式G（X）来除，若余数为0，说明数据正确；若余数不为0，则说明被检数据有错。 只要正确选择多项式G（X），余数与CRC码出错位位置的对应关系是一定的，由此可以 用余数作为判断出错位置的依据而纠正出错的数据位。 3、DRAM存储器为什么要刷新？有几种刷新方式? DRAM存储元是通过栅极电容存储电荷来暂存信息。由于存储的信息电荷终究是有泄漏的，电荷数又不能像 SRAM存储元那样由电源经负载管来补充，时间一长，信息就会丢失。为此必须设法由外界按一定规律给栅 极充电，按需要补给栅极电容的信息电荷，此过程叫“刷新”。 ①集中式---正常读/写操作与刷新操作分开进行，刷新集中完成。 ②分散式---将一个存储系统周期分成两个时间片，分时进行正常读/写操作和刷新操作。 ③异步式---前两种方式的结合，每隔一段时间刷新一次，保证在刷新周期内对整个存储器 刷新一遍。 4、CPU中有哪些主要寄存器？简述这些寄存器的功能。 （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。 5、中断处理过程包括哪些操作步骤？ 关闭中断标识,重要数据入栈, 处理中断服务功能, 数据出栈, 恢复中断标识, 开中断.《计算机组成原理》练习题
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