计算机组成原理复习要点及答案
计算机组成原理课程复习要点
1、总线、时钟周期、机器周期、机器字长、存储字长、存储容
量、立即寻址、直接寻址、、等基本概念。
总线：连接多个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接收相同的消息。分为片内总线，系统总线和通信总线。
时钟周期：也称为振荡周期，定义为时钟频率的倒数。时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内，仅完成一个最基本的动作。
机器周期：完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。一般情况下，一个机器周期由若干个S周期（状态周期）组成存储容量：存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量，用存储器中存储地址寄存器的编址数与存储字位数的乘积表示。即：
存储容量 = 存储单元个数 * 存储字长立即寻址：立即寻址的特点是操作数本身设在指令字内，即形式地址A不是操作数的地址，而是操作数本身，又称之为立即数。数据是采用补码的形式存放的把“#”号放在立即数前面，以表示该寻址方式为立即寻址。
直接寻址：在指令格式的地址字段中直接指出操作数在内存的地址。在指令执行阶段对主存只访问一次。
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。
主机：是计算机硬件的主体部分，由和主存储器合成为主机。
：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，现在的内除含有运算器和控制器外还集成了）。
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。
机器字长：指一次能处理的二进制数据的位数，通常与的寄存器位数有关。
指令字长：一条指令的二进制代码位数。
：，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。
：，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并
可自动计数形成下一条指令地址。
：，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。
：，控制单元（部件），为控制器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列。
：，算术逻辑运算单元，为运算器的核心部件，其功能是进行算术、逻辑运算。
：，累加器，是运算器中既能存放运算前的操作数，又能存放运算结果的寄存器。
：，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。
X：此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数寄存器，即运算器中工作寄存器之一，用来存放操作数；
：，存储器地址寄存器，在主存中用来存放欲访问的存储单元的地址。
：，存储器数据缓冲寄存器，在主存中用来存放从某单元读出、或要写入某存储单元的数据。
：，输入/输出设备，为输入设备和输出设备的总称，用于计算机内部和外界信息的转换与传送。
：，每秒执行百万条指令数，为计算机运算速度指标的一种计量单位。
2、机器指令的执行过程，工作周期的划分。
机器指令的执行过程：取指令→分析指令→执行指令。
工作周期划分为：取指周期（取指令）、间址周期（取地址）、执行周期（取操作数）、中断周期（存程序断点）。
3、同步通信、异步通信的基本概念，工作特征，及应用场合。
同步通信：
通信双方由统一时标控制数据传送。时标通常由的总线控制部件发出，也可以由各部分的各自的时序发生器发出，但必须由总线控制部件发出的时钟信号对它们进行同步。优点是规定明确、统一，模块间的配合简单一致。缺点是主、从模块时间配合属于强制性“同步”，必须在限定时间类完成规定的要求。
同步通信一般用于总线长度较短、各部件存取时间比较一致的场合。
在同步通信的总线系统中，总线传输周期越短，数据线的位数越多，直接影响总线的数据传输率。
异步通信：
通信双方由不同时标控制数据传送。没有公共的时间标准，采用应答方式（不互锁、半互锁、全互锁三种类型）。
异步串行通信的数据传送率用波特率来衡量。波特率是指单位时间内传送二进制数据的位数，单位用（位/秒）表示，记做波特。
异步通信一般应用于并行传送或串行传送。
4、微程序控制器、硬连接控制器的基本概念及应用场合。
微程序控制器：
采用微程序控制方式的控制器称为微程序控制器。所谓微程序控制方式是指微命令不是由组合逻辑电路产生的，而是由微指令译码产生。一条机器指令往往分成几步执行，将每一步操作所需的若干位命令以代码形式编写在一条微指令中，若干条微指令组成一段微程序，对应一条机器指令。
硬连接控制器：
硬连线控制器，是由基本逻辑电路组成的，对指令中的操作码进行译码，并产生相应的时序控制信号的部件，又称组合逻辑控制器。硬连线控制器由指令部件、地址部件、时序部件、操作控制部件和中断控制部件等组成。
5、编址的基本概念，编址方式，以及它们的特点和要求。
编址：存储器是由一个个存储单元构成的，为了对存储器进行有效的管理，就需要对各个存储单元编上号，即给每个单元赋予一个地址码，这叫编址。经编址后，存储器在逻辑上便形成一个线性地址空间。
编址方式：
1）统一编址：将地址看作是存储器地址的一部分。占用了存储空间，减少了主存容量，但无需专用的指令。
2）不统一编址：地址和存储器地址是分开的，所有对设备的访问必须有专用的指令。不占用主存空间，故不影响主存容量，但需要专用指令。
6、指令周期、机器周期、时钟周期的划分及相互关系。
指令周期：取指周期{→→地址线；1→R；M（）→；
→；（）→；（）+1→}
间址周期{（）→；1→R；M（）→；
→（）}
执行周期{
1、非访存指令：清除累加指令（0→）
累加器取反指令（ACC→）
算数右移一位指令（L（）→R()，
ＡＣＣ０→ＡＣＣ０）
循环左移一位指令ＣＳＬ（L（）
→R(）ＡＣＣ０→ＡＣＣ０）
停机指令ＳＴＰ（０→Ｇ）
２、访存指令：
（１）加法指令ＡＤＤＸ：
Ａｄ（ＩＲ）→ＭＡＲ；
１→Ｒ；
M（）→；
（ＡＣＣ）＋（ＭＤＲ）→ＭＤＲ；
另外：ＡＤＤ：在该指令执行阶段无需访存，只需完成（）+（）→的操作；
（2）存数指令 X：
（）→；
1→W；
→；
→M（）；
（3）取数指令 X；
（）→；
1→R；
M（）→；
→；
3、转移类指令：
（1）无条件转移指令 X：（）→；
（2）条件转移指令 X；
指令地址（累加器结果A0=1）为负：程序按原顺序执行；
累加器结果不为负（A0=0）：A0*（）0*（）→
}
机器周期：确定机器周期时，通常需要分析机器指令的执行步骤及每一步所需的时间，以最复杂指令功能所需的时间为基准。访存一次存储器的时间即为机器周期。
时钟周期：在一个机器周期里可以完成若干个微操作，每个微操作度需要一定的时间，可用时钟信号来控制产生每一个微操作命令。
机器周期、时钟周期和节拍的关系：
指令周期、机器周期、节拍和时钟周期的关系：
7、总线的基本概念，工作特点，对部件分时共享使用的要求。
总线：连接多个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。总线上信息的传送有并行和串行两种。总线分为片内总线、系统总线（地址总线、数据总线、控制总线）和通信总线三种。分时和共享是总线的两个基本特性。
总线特点：机械特性（尺寸、形状、管脚数及排列顺序）电气特性（传输方向和有效的电平范围）
功能特性（每根传输线的功能）
时间特性（信号的时序关系）
共享：多个部件连接在同一组总线上，各部件间相互交换的信息可以通过这组总线传送。
分时：同一时刻只能在一对部件之间传送信息，系统中多个部件不能同时传送信息。
8、存储器的基本概念，主要性能指标及相关概念。
存储器分类：
按存储介质分类（半导体（易失）、磁表面、磁芯、光盘存储器）
按存取方式分类：
存取时间和物理地址无关（随机访问）：随机存储器、只读存储器。
存取时间和物理地址有关（串行访问）：顺序存取、直接存储器。
按计算机中的作用分类：主存（，）、闪存、高速缓冲存储器（）、辅助存储器（磁盘，磁带、光盘）
地址线是单向输入的，其位数与芯片容量有关。
数据线是双向的，其位数与芯片可读出或写入的数据位有关。数据线的位数与芯片容量也有关。
存储器主要性能指标：
9、计算机存储系统分层结构的概念、特征和优点。
存储器存储系统层次结构：
缓存-主存层次主要解决和主存速度不匹配的问题，从而提高访存速度。由于缓存的容量小，因此需要不断的将主存的内容调入缓存，使缓存中原来的信息被替换掉。
主存-辅存层次主要解决系统的容量问题。他们之间的数据调动是由硬件和操作系统共同完成的。
10、刷新的基本概念、要求、实质、基本方法。
动态要考电容存储电荷的原理来存储信息。
电容上的电荷一般只能维持1~2，因此即使电源不掉电，信息也会自动消失。为此，必须在2内对其所有存储单元回复一次原状态，这个过程称为再生或刷新。
刷新的过程实质上是先将原信息读出，再有刷新放大器形成原信息并重新写入的再生过程
刷新是一行行进行的，必须在刷新周期内，有专用的刷新电路来完成对基本单元电路的逐行刷新，才能保证动态内的信息不丢失。
刷新的三种方式：
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在一段时间逐行进行刷新，此刻必须停止读/写操作。（存在死区（存取周期*行数），死亡时间率（行数/存取周期数*100%））；
分散刷新：对每行存储单元的刷新分散到每个存取周期内完成。(无死区，系统速度降低，扩大了存取周期)
异步刷新：是以上两种方式的结合，可以缩短“死时间”，又充分利用最大刷新间隔2的特点。
11、计算机控制方式，中断方式与方式的特征及异同。
控制方式：
程序查询方式：由通过程序不断查询设备是否已做好准备，从而控制设备与主机交换信息。
程序中断方式、方式。
程序中断方式的特征：在设备运行过程中，遇到断点则转向中断服务程序，中断服务程序结束后返回断点处继续执行。
不会出现“踏步”现象。
方式：设备能直接与主存交换信息，无需调用中断服务程序，因而不占用，提高了的资源利用率。在窃取周期存取周期时，尚能继续作内部操作。
12、接口的基本概念，常用接口的分类方式及应用。
接口：两个系统或两个部件之间的交接部分，它既可以是两种设备之间的连接电路哦，也可以是两个软件之间的共同逻辑边界。
端口：接口电路中的一些寄存器。（数据，信息，状态）
接口的功能和组成：
选址功能、传送命令的功能、传送数据的功能、反映设备工作状态的功能。
接口类型：1）按数据传输方式：并行接口和串行接口。
2）按功能选择的灵活性分类：可编程接口（接口功能机操作方式程序可控）和不可编程接口（接口功能机操作方式程序不可控，硬连线逻辑可控）。
3）通用性分类：通用接口和专用接口。
4）数据的传输控制方式：程序型接口和接口。
13、补码加减运算方法及过程。
三种机器数的特点和转换方式：
三种机器数的最高位均为符号位。符号位和数值部分之间可以用“.”（对于小数）或“，”（对于整数）隔开。
【1】当真值为正时，原码、补码和反码的表示形式均相同。即符号位用“0”表示，数值部分与真值相同。
例如：真值：18
原码：0,10010
补码：0,10010
反码：0,10010
【2】当真值为负时，原码、补码和反码的表示形式不同，但是其符号位都用“1”表示，而数值部分补码是原码的
“求反加1”，反码是原码的“每位求反”。
例如：真值：-18
原码：1,10010
补码：1,01110
反码：1,01101
【注意】已知[y]补,求[]补。
[y]补连同符号位在内的每位取反，末位加1，即可得[]
补。
【移码】一个真值的移码和补码仅差一个符号位，若将补码
的符号位由“0”改为“1”，或从“1”改为“0”，即可得该真值
的移码。-18的移码为：0,01110
补码加减运算公式
可见，无论操作数是正还是负，在做补码加减法时，只需数
值部分连同符号位一起相加，符号位产生的进位自然丢掉
【例如】
14、溢出的基本概念，以及判定方法。
（1）用一位符号位判断溢出：
对于加法，只有在正数加正数和负数加负数的两种情况下才可能出现溢出，符号不同的两个数相加是不会出现溢出的。
对于减法，只有在正数减负数或者负数减正数两种情况下才可能出现溢出，符号相同的两个数相减是不会溢出的。
所以，不论是作加法还是作减法，只要实际参加操作的两个数（减法时即为被减数和“求补”以后的减数）符号相同，结果又与原操作数的符号不同，即为溢出。
（2）用两位符号位判断溢出：
在用变形补码作加法时，2位符号位要连同数值部分一起参加运算，而且高位符号位产生的进位自动丢失，便可得正确的结果。
变形补码判断溢出的原则是：当2位符号位不同时，
表示溢出，否则，无溢出。不论是否发生溢出，高位（第一位）符号位永远代表真正的符号位。根据符号位的正负，判断是否为正负溢出。
15、原码一位乘法的基本方法及计算过程。
0.1101 * 0.1011的具体过程：
16、存储器的字位扩展的概念和方法，存储器设计的基本过程。
（1）位扩展：
位扩展是指增加存储字长，例如：2片1K*4位的芯片可以组成1K*8位（1K代表10根地址线，8位代表8
根数据线）的存储器。如图：
位扩展指的是芯片的除数据线以外的其它线都分别连接在一起，其中的各芯片的数据线分别与的数据线相连
接，不重复。
（2）字扩展：
字扩展是指增加存储器字的数量。例如2片1K*8位的存储芯片可组成一个2K*8位（11根地址线，8根数据线）的存储器，即存储字增加了一倍。如图：
数据线、地址线和WE分别都相连，
CS中间隔着一个与非门
相连。
（3）字、位扩展：既增加存储字长，又增加存储字数量。例如8片1K*4位的芯片组成4K*8位（12根地址线，8根数据线）的存储器。如图所示：
存储器设计的基本过程：（课本p94 例4.1，P95 例4.2）
1）根据题目的地址范围写出相应的二进制地址码。
2）根据地址范围的容量以及该范围在计算机系统中的作用，选择存储芯片。
3）分配的地址线。
4）片选信号的形成。
17、计算机主频、周期、速度等基本概念，以及相关计算。
主频也叫时钟频率，单位是，用来表示的运算速度。的工作频率（主频）包括两部分：外频与倍频，两者的乘积就是主频。另外主频 = 1 / 时钟周期；
时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟频率的倒数。时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内，仅完成一个最基本的动作。时钟周期 = 1/主频。
主频 / = 每秒运行的时钟周期。
18、的基本概念，工作原理，以及相关计算。
1）由主存地址映射到地址称为地址映射。地址映射方式有直接映射（固定映射关系）、全相联映射（灵活性大的映射关系）、组相联映射（上述两种映射的折中）。（p120122所有例题）2）工作原理：
3）命中与未命中：
缓存共有 C 块，主存共有M块M>>C
命中：主存块调入缓存，主存块与缓存块建立了对应关系，并用标记记录与某缓存块建立了对应关系的主存块号。
未命中：主存块未调入缓存，主存块与缓存块未建立对应关系。
的容量与块长是影响效率的重要因素，通常用“命中率”来衡量的效率。命中率是指要访问的信息已在内的比率。
在一个程序执行期间，设为访问的命中次数，为访
问主存的次数，则命中率h 为： m C C N N N +=h
设为命中时的访问时间，为未命中的主存访问时间，
1表示未命中率，则主存系统的平均访问时间为：
= (1)
用e 表示访问效率：
%100h)t -(1ht t %100m
c a ?+==?=c a c t t t e 可见，为提高访问效率，命中率h 越接近1越好。
（P111 4.7）
19、 计算机数据通路结构及微指令控制流程。
计算机数字系统中，各个子系统通过数据总线连接形成的数据传送路径称为数据通路。 数据通路的设计直接影响到控制器的设计，同时也影响到数字系统的速度指标和成本。如图所示：
数据通路结构图
《计算机组成原理》练习题
《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？
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。
计算机组成原理试题及答案
A ．(7CD )16 B. ( 7D0)16 C. (7E0)16 D. 3. 下列数中最大的数是 _______ 。 A ．(10011001) 2 B. (227) 8 C. (98)16 4. ____ 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 5. 在小型或微型计算机里，普遍采用的字符编码是 A. BCD 码 B. 16 进制 C. 格雷码 6. 下列有关运算器的描述中， ______ 是正确的 A. 只做算术运算，不做逻辑运算 B. C. 能暂时存放运算结果 D. 7. EPROM 是指 ____ 。 A. 读写存储器 B. C. 可编程的只读存储器 D. 8. Intel80486 是 32位微处理器， Pentium 是A.16 B.32 C.48 D.64 9 .设］X ］补=1.XXX 3X 4,当满足 _________ ■寸，X > -1/2 成立。 A. X 1必须为1，X 2X 3X 4至少有一个为1 B. X 1必须为1 , X 2X 3X 4任意 C. X 1必须为0, X 2X 3X 4至少有一个为1 D. X 1必须为0, X 2X 3X 4任意 10. 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 11. 信息只用一条传输线 ,且采用脉冲传输的方式称为 _________ 。 A. 串行传输 B. 并行传输 C. 并串行传输 D. 分时传输 12. 以下四种类型指令中,执行时间最长的是 _________ 。 A. RR 型 B. RS 型 C. SS 型 D. 程序控制指令 13. 下列 _____ 属于应用软件。 A. 操作系统 B. 编译系统 C. 连接程序 D. 文本处理 14. 在主存和CPU 之间增加cache 存储器的目的是 _____ 。 A. 增加内存容量 B. 提高内存可靠性 C.解决CPU 和主存之间的速度匹配问题 D. 增加内存容量，同时加快存取速 度 15. 某单片机的系统程序,不允许用户在执行时改变,则可以选用 ____________ 作为存储芯 片。 A. SRAM B. 闪速存储器 C. cache D. 辅助存储器 16. 设变址寄存器为X ,形式地址为D, (X )表示寄存器X 的内容，这种寻址方式的有 效地址为 ______ 。 A. EA=(X)+D B. EA=(X)+(D) C.EA=((X)+D) D. EA=((X)+(D)) 17. 在指令的地址字段中,直接指出操作数本身的寻址方式,称为 ___________ 。 A. 隐含寻址 B. 立即寻址 C. 寄存器寻址 D. 直接寻址 18. 下述 I/O 控制方式中,主要由程序实现的是 ________ 。 7F0）16 D. （ 152）10 o D. ASC H 码 只做加法 既做算术运算，又做逻辑运算 只读存储器 光擦除可编程的只读存储器 位微处理器。
电大【计算机组成原理】期末考试答案复习资料小抄
《计算机组成原理》期末复习资料一复习资料及试题汇编 一数据表示运算和运算器部件 1将十进制数107128和-52化成二进制数再写出各自的原码反码补码表示符号位和数值位共8位 解 107128 6BH80H 1101011B10000000B 01101011 –52 -34H –110100 原码 01101011 10110100 反码 01101011 11001011 补码 01101011 11001100 2判断下面的二元码的编码系统是有权还是无权码写出判断的推导过程 十进制数二元码的编码 0 0000 1 0111 2 0110 3 0101 4 0100 5 1011 6 1010 7 1001 8 1000
9 1111 解设4位二元吗每位分别为ABCD且假定其为有权码则 从4的编码0100可求得B的位权为4从8的编码1000可求得A的位权为8 从7的编码1001可求得D的位权为-1从6的编码1010可求得C的位权为-2 再用ABCD的位权分别为84-2-1来验证112359的编码值结果均正确所以该编码系统为有权码 3说明海明码纠错的实现原理为能发现并改正一位也能发现二位错校验位和数据位在位数上应满足什么关系 解 1 海明码是对多个数据位使用多个校验位的一种检错纠错编码方案它是对每个校验位采用偶校验规则计算校验位的值通过把每个数据位分配到几个不同的校验位的计算中去若任何一个数据位出错必将引起相关的几个校验位的值发生变化这样也就可以通过检查这些校验位取值的不同情况不仅可以发现是否出错还可以发现是哪一位出错从而提供了纠错检错的可能 2 设数据位为k校验位为r则应满足的关系是2r-1 kr 4什么叫二-十进制编码什么叫有权码和无权码够举出有权无权码的例子解 1 二-十进制编码通常是指用4位二进制码表示一位十进制数的编码方案 2 有权码是指4位二进制码中每一位都有确定的位权4位的位权之和代表该十进制的数值例如8421码从高到低4位二进制码的位权分别为8421无权码则相反4位二进制码中每一位都没有确定的位权只能用4位的总的状态组合关系来
《计算机组成原理》练习题
《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
计算机组成原理考研知识点汇总
计算机组成原理考研知 识点汇总 一, 计算机系统概述 (一) 计算机发展历程 第一台电子计算机ENIAC诞生于1946年美国宾夕法尼亚大学.ENIAC用了18000电子管,1500继电器,重30吨,占地170m2,耗电140kw,每秒计算5000次加法.冯?诺依曼(VanNeumann)首次提出存储程序概念,将数据和程序一起放在存储器,使编程更加方便.50年来,虽然对冯?诺依曼机进行很多改革,但结构变化不大,仍称冯?诺依曼机. 发展阶段时间硬件技术速度/(次/秒) 第一代1946-1957 电子管计算机时代40 000 第二代1958-1964 晶体管计算机时代200 000 第三代1965-1971 中小规模集成电路计算机时代 1 000 000 第四代1972-1977 大规模集成电路计算机时代10 000 000 第五代1978-现在超大规模集成电路计算机时代100 000 000 EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)电子离散变量计算机 组成原理是讲硬件结构的系统结构是讲结构设计的 摩尔定律微芯片上的集成管数目每3年翻两番.处理器的处理速度每18个月增长一倍. 每代芯片的成本大约为前一代芯片成本的两倍 新摩尔定律全球入网量每6个月翻一番. 数学家冯·诺依曼(von Neumann)在研究EDVAC机时提出了“储存程序”的概念.以此为基础的各类计算机通称为冯·诺依曼机.它有如下特点: ①计算机由运算器,控制器,存储器,输入和输出五部分组成 ②指令和数据以同等的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数表示 ④指令由操作码和地址码组成,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指令在存储器内按顺序存放 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送通过运算器完成 图中各部件的功能 ·运算器用来完成算术运算和逻辑运算并将的中间结 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 处理运行结果 ·输入设备用来将人们熟悉的信息转换为机器识别的 信息 ·输出设备将机器运算结果转为人熟悉的信息形式
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：
计算机组成原理试题及答案
二、填空题 1 字符信息是符号数据，属于处理（非数值）领域的问题，国际上采用的字符系统是七单位的（ASCII）码。P23 2 按IEEE754标准，一个32位浮点数由符号位S（1位）、阶码E（8位）、尾数M（23位）三个域组成。其中阶码E的值等于指数的真值（e）加上一个固定的偏移值（127）。P17 3 双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构，其中前者采用（空间）并行技术，后者采用（时间）并行技术。P86 4 衡量总线性能的重要指标是（总线带宽），它定义为总线本身所能达到的最高传输速率，单位是（MB/s）。P185 5 在计算机术语中，将ALU控制器和（）存储器合在一起称为（）。 6 数的真值变成机器码可采用原码表示法，反码表示法，（补码）表示法，（移码）表示法。P19-P21 7 广泛使用的（SRAM）和（DRAM）都是半导体随机读写存储器。前者的速度比后者快，但集成度不如后者高。P67 8 反映主存速度指标的三个术语是存取时间、（存储周期）和（存储器带宽）。P67 9 形成指令地址的方法称为指令寻址，通常是（顺序）寻址，遇到转移指令时（跳跃）寻址。P112 10 CPU从（主存中）取出一条指令并执行这条指令的时间和称为（指令周期）。 11 定点32位字长的字，采用2的补码形式表示时，一个字所能表示
的整数范围是（-2的31次方到2的31次方减1 ）。P20 12 IEEE754标准规定的64位浮点数格式中，符号位为1位，阶码为11位，尾数为52位，则它能表示的最大规格化正数为（+［1+（1-2 ）］×2 ）。 13 浮点加、减法运算的步骤是（0操作处理）、（比较阶码大小并完成对阶）、（尾数进行加或减运算）、（结果规格化并进行舍入处理）、（溢出处理）。P54 14 某计算机字长32位，其存储容量为64MB，若按字编址，它的存储系统的地址线至少需要（14）条。64×1024KB=2048KB(寻址范32围)=2048×8(化为字的形式)=214 15一个组相联映射的Cache，有128块，每组4块，主存共有16384块，每块64个字，则主存地址共（20）位，其中主存字块标记应为（9）位，组地址应为（5）位，Cache地址共（13）位。 16 CPU存取出一条指令并执行该指令的时间叫（指令周期），它通常包含若干个（CPU周期），而后者又包含若干个（时钟周期）。P131 17 计算机系统的层次结构从下至上可分为五级，即微程序设计级（或逻辑电路级）、一般机器级、操作系统级、（汇编语言）级、（高级语言）级。P13 18十进制数在计算机内有两种表示形式：（字符串）形式和（压缩的十进制数串）形式。前者主要用在非数值计算的应用领域，后者用于直接完成十进制数的算术运算。P19 19一个定点数由符号位和数值域两部分组成。按小数点位置不同，
电大计算机组成原理试题及答案参考
电大计算机组成原理试题及答案参考小抄 组成1 一、选择题（每小题选出一个最合适的答案，每小题2分，共20分） 1、若十进制数为37.25，则相应的二进制数是（）。 （A）100110.01 （B）110101.01 （C）100101.1 （D）100101.01 2、若[x]反=1.1011，则x= （A）-0.0101 （B）-0.0100 （C）0.1011 （D）-0.1011 3、某机器字长16位，含一位数符，用补码表示，则定点小数所能表示的最小正数是（）。 （A）2-15 （B）216 （C）2-1 （D）1-2-15 4、若采用双符号位补码运算，运算结果的符号位为10，则（）。 （A）产生了负溢出（下溢）（B）产生了正溢出（上溢） （C）运算结果正确，为负数（D）运算结果正确，为正数 5、在用比较法进行补码一位乘法时，若相邻两位乘数yiyi+1为01时，完成的操作是（）。 （A）无（B）原部分积+[X]补，右移一位 （C）原部分积+[-X]补，右移一位（D）原部分积+[Y]补，右移一位 6、堆栈指针SP的内容是（）。 （A）栈顶地址（B）栈底地址（C）栈顶内容（D）栈底内容 7、在寄存器间接寻址方式中，操作数是从（）。 （A）主存储器中读出（B）寄存器中读出 （C）磁盘中读出（D）CPU中读出 8、在微程序控制器中，一条机器指令的功能通常由（）。 （A）一条微指令实现（B）一段微程序实现 （C）一个指令码实现（D）一个条件码实现 9、在串行传输时，被传输的数据（） （A）在发送设备和接受设备中都是进行串行到并行的变换 （B）在发送设备和接受设备中都是进行并行到串行的变换 （C）发送设备进行串行到并行的变换，在接受设备中都是进行并行到串行的变换 （D）发送设备进行并行到串行的变换，在接受设备中都是进行串行到并行的变换 10、系统总线是指（）。 （A）运算器、控制器和寄存器之间的信息传送线 （B）运算器、寄存器和主存之间的信息传送线 （C）运算器、寄存器和外围设备之间的信息传送线 （D）CPU、主存和外围设备之间的信息传送线 二、名词解释（每小题4分，共20分） 1．全相联映像 2．指令系统 3．指令周期、CPU周期 4．向量中断 5．微指令 三、改错题（在下列各小题的表述中均有错误，请改正。每小题3分，共12分） 1、在中央处理器中，运算器可以向控制器发出命令进行运算操作。 2、在单处理机总线中，相对CPU而言，地址线和数据线一般都为双向信号线 3、多重中断方式，是指CPU同时处理多个中断请求 4、在“半互锁”异步通信方式中，“请求”信号的撤消取决于“回答”信号的来到，而“请求”信号的撤消又导致“回答”信号的撤消
计算机组成原理 试卷含答案
湖南师范大学2012—2013学年第一学期信息与计算科学专业2011年级期末/ 补考/重修课程 计算机组成原理考核试题 出卷人：毛禄广 课程代码：考核方式: 考试时量：分钟试卷类型：A/B/C/D 一、单选题（30分，每题2分） 1. 算术逻辑单元的简称为（）B A、CPU。 B、ALU。 C、CU。 D、MAR。 2. EPROM是指（）D A.读写存储器 B.只读存储器 C.闪速存储器 D.可擦除可编程只读存储器 3. 异步通信的应答方式不包括（）D A、不互锁 B、半互锁 C、全互锁 D、以上都不包括 4. 三种集中式总线仲裁中，______方式对电路故障最敏感。A A、链式查询 B. 计数器定时查询 C. 独立请求D、以上都不正确 5. 下面说法正确的是：（）B A、存储系统层次结构主要体现在缓存-主存层次上； B、缓存-主存层次主要解决CPU和主存速度不匹配的问题； C、主存和缓存之间的数据调动对程序员也是不透明的； D、主存和辅存之间的数据调动由硬件单独完成。 6. 动态RAM的刷新不包括( ) D A、集中刷新 B、分散刷新 C、异步刷新 D、同步刷新 7. 关于程序查询方式、中断方式、DMA方式说法错误的是（）D A、程序查询方式使CPU和I/O设备处于串行工作状态，CPU工作效率不高； B、中断方式进一步提高了CPU的工作效率； C、三者中DMA方式中CPU的工作效率最高； D、以上都不正确。 第 1 页共5 页 8. 发生中断请求的条件不包括（）D A.一条指令执行结束 B.一次I/O操作结束 C.机器内部发生故障 D.一次DMA操作结束 9. DMA的数据传送过程不包括（）A A、初始化 B、预处理 C、数据传送 D、后处理 10. 下列数中最大的数为（）B A.（10010101）2 B.（227）8 C.（96）8 D.（143）5 11. 设32位浮点数中，符号位为1位，阶码为8位，尾数位为23位，则它所能表示的最大规．格化正数为（）B A +（2 – 2-23）×2+127B．[1+（1 – 2-23）]×2+127 C．+（2 – 223）×2+255D．2+127 -223 12. 定点运算中，现代计算机都采用_______做加减法运算。（）B A、原码 B、补码 C、反码 D、移码 13._________中乘积的符号位在运算过程中自然形成。（）C A、原码一位乘 B、原码两位乘 C、补码一位乘 D、以上都不是 14.设x为真值，x*为绝对值，则[-x*]补=[-x]补能否成立（）C A、一定成立 B、不一定成立 C、不能成立 D、以上都不正确 15. 最少可以用几位二进制数即可表示任一5位长的十进制整数。（）A A、17 B、16 C、15 D、18 二、填空题（共10分，每题1分） 1.总线控制分为判优控制和________。（通信控制） 2.总线通信常用四种方式________、异步通信、半同步通信、分离式通信。（同步通信） 3.按在计算机系统中的作用不同，存储器主要分为主存储器、辅助存储器、_________。（缓冲存 储器） 4.随机存取存储器按其存储信息的原理不同，可分为静态RAM和__________。（动态RAM） 5.I/O设备与主机交换信息的五种控制方式是程序查询方式、中断方式和、_________、I/O通道方 式和I/O处理机方式。（DMA方式） 6.程序查询方式中为了完成查询需要执行的三条指令分别为测试指令、________、转移指令。（传 送指令） 7.浮点数由阶码和________两部分组成。（尾数） 8.二进制数-0.1101的补码为__________。（10011） 9._______是补码一位乘中乘数符号为负时的方法。（校正法）
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
计算机组成原理练习题-答案
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。
计算机组成原理小抄西邮版
数字计算机主要组成部分： ? 1.运算器 ? 2.存储器 ? 3.控制器 ? 4.适配器与输入输出设备 控制器的基本任务，就是按照计算程序所排的指令序列，先从存储器取出一条指令放到控制器中，对该指令的操作码由译码器进行分析判别，然后根据指令性质，执行这条指令，进行相应的操作。接着从存储器取出第二条指令，在执行这第二条指令。每取出一条指令，控制器中的指令计数器就加1，从而为取下一条指令做好准备，这也就是指令为什么在存储器中顺序存放的原因。 指令和数据统统放在内存中，从形式上看它们都是二进制数码。一般来讲，在取指周期中从内存读出的信息是指令流，它流向控制器；而执行周期中从内存读出的信息流是数据流，它由内存流向运算器。 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 浮点加减运算的操作过程大体分为四步： (1) 0 操作数检查 浮点加减运算过程比定点运算过程复杂。如果判知两个操作数ｘ或ｙ中有一个数为0，即可得知运算结果而没有必要再进行后续的一系列操作以节省运算时间。 (2) 比较阶码大小并完成对阶 两浮点数进行加减，首先要看两数的阶码是否相同。若二数阶码相同表示小数点是对齐的，可以进行尾数的加减运算；若二数阶码不同表示小数点位置没有对齐，此时必须使二数阶码相同这个过程叫作对阶。在对阶时总是使小阶向大阶看齐，即小阶的尾数向右移位(相当于小数点左移) ，每右移一位其阶码加1，直到阶码相等 (3) 尾数求和运算 对阶结束后，即可进行尾数的求和运算。不论加法运算还是减法运算，都按加法进行操作，其方法与定点加减法运算完全一样。 (4) 结果规格化 在浮点加减运算时，尾数求和的结果也可以得到01.ф…ф或10.ф…ф，即两符号位不等，这在定点加减法运算中称为溢出，是不允许的。但在浮点运算中,它表明尾数求和结果的绝对值大于1，向左破坏了规格化。此时将运算结果右移以实现规格化表示称为向右规格化。规则是：尾数右移1位阶码加1。当尾数不是1.M时需向左规格化。 (5) 舍入处理 在对阶或向右规格化时尾数要向右移位，这样被右移的尾数的低位部分会被丢掉，从而造成一定误差，因此要进行舍入处理。简单的舍入方法有两种：一种是"0舍1入"法。另一种是"恒置一"法。 在IEEE754标准中，舍入处理提供四种可选方法： 就近舍入其实质就是通常所说的“四舍五入”。 朝0舍入即朝数轴原点方向舍入，就是简单的截尾。这种方法容易导致误差积累。 朝＋∞舍入对正数来说,只要多余位不全为0则向最低有效位进1；对负数来说则是简单的截尾。 朝－∞舍入处理方法正好与朝＋∞舍入情况相反。对正数来说，只要多余位不全为0则简单截尾；对负数来说，向最低有效位进1。 SRAM（静态RAM：Static RAM）
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
计算机组成原理典型例题讲解
分析设计计算： 1.CPU结构如图1所示，其中有一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器，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。 （3）简述数据在运算器和主存之间进行存/ 取访问的数据通路。 图1 解： （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，d为程序计数器PC。 （2）主存M →缓冲寄存器DR →指令寄存器IR →操作控制器。 （3）存贮器读：M →缓冲寄存器DR →ALU →AC 存贮器写：AC →缓冲寄存器DR →M
2. 某机器中，配有一个ROM芯片，地址空间0000H—3FFFH。现在再用几个16K×8的芯片构成一个32K×8的RAM区域，使其地址空间为8000H—FFFFH。假设此RAM芯片有/CS和/WE信号控制端。CPU地址总线为A15—A0,数据总线为D7—D0,控制信号为R//W，MREQ(存储器请求)，当且仅当MREQ 和R//W同时有效时，CPU才能对有存储器进行读(或写)。 （1）满足已知条件的存储器，画出地址码方案。 （2）画出此CPU与上述ROM芯片和RAM芯片的连接图。 解：存储器地址空间分布如图1所示，分三组，每组16K×8位。 由此可得存储器方案要点如下： （1）用两片16K*8 RAM芯片位进行串联连接，构成32K*8的RAM区域。片内地址：A0——A13，片选地址为：A14——A15； （2）译码使用2 ：4 译码器； （3）用/MREQ 作为2 ：4译码器使能控制端，该信号低电平（有效）时，译码器工作。 （4）CPU的R / /W信号与RAM的/WE端连接，当R // W = 1时存储器执行读操作，当R // W = 0时，存储器执行写操作。如图1 0000 3FFF 8000
计算机组成原理小抄完美修订2栏版(知识点多,都是重点)
定点数：约定机器中的所有数据的小数点位置是固定不变的。 浮点数：数的范围和精度分别表示，小数点的位置随比例因子的不同而在一定范围可以自动浮动 的数。 浮点数的规格化表示：为了提高数据的表示精度，使其变成这一要求的表示形式；为了使同一个 浮点数的表示是唯一的。 单总线结构：所有部件都连接到同一总线上，数据可以在任何两个寄存器之间或者在任一个寄存 器和ALU之间传送。优点控制电路比较简单，缺点操作速度较慢。 双总线结构：两个操作数同时加到ALU运算，只需一次操作控制即可得出运算结果。 三总线结构：ALU两个输入端分别由两条总线供给，而ALU输出则与第三条总线相连，其特点是操 作时间块。 多级存储器体系结构：为了让存储器同时满足容量大、速度快、成本低。 高速缓冲存储器：简称cache，是计算机系统中一个高速小容量半导体存储器，作用：为了提高 计算机的处理速度。 主存储器：用来存放计算机运行期间的大量程序和数据。 外存储器：是大容量辅助存储器，如：磁盘、磁带、光盘存储器，其特点是存储容量大，成本低。主存的性能指标：①存储容量：一个存储器中可以容纳的存储单元总数，反映存储空间的大小； ②存取时间：存储器访问时间，指一次读操作 命令发出到该操作完成，将数据读出到数据总 线上所经历的时间；③存储周期：连续启动两 次读操作所需间隔的最小时间；④存储器带宽：单位时间里存储器所存取的信息量，是衡量数 据传输速率的重要技术指标。 SRAM双译码方式：采用二级译码：将地址分成x 向、y向两部分，第一级进行x向和y向的独立 译码，然后在存储阵列中完成第二季的交叉译 码。 SRAM的优缺点：存取速度快，但存储容量不如DRAM大。D RAM的优缺点：存储容量极大，但需要定期刷新。D与S的不同：①增加了行 地址锁存器和列地址锁存器；②增加了刷新计 数器和相应的控制电路；③S的存储元是一个 具有两个稳定状态的触发器，D的存储元是由 一个MOS晶体管和电容器组成的记忆电路。动态存储器为什么需要定时刷新？ DRAM存储位元是基于电容器上的电荷量存储，这个电荷量随着时间和温度而减少，因此必须定期地刷新，以保证它们原来记忆的正确信息。刷新方法有：集中式和分散式刷新。 ROM：只读存储器，分为掩膜ROM和可编程ROM两类。计算机系统中使用cache存储器的目的是什么？主存与cache的地址映射有哪几种方式，优缺点？ 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技术，为了提高CPU访问存储器的平均速度。 ①全相联映射方式，优：cache 空间利用率高、 命中率高。缺：相联存储器的比较器电路复杂，工作速度较慢；只适用于小容量 cache。②直接映射方式，优：比较电路简单，工作速度快；适用于较大容量的 cache，缺：cache中的块冲突较多，块的替换较频繁；cache 空间利用率不高，命中率也不高。③组相联映射方式，组相联方式的优点介于全相联方式和直接方式之间，缺点也不如后二者突出，是一种比较平衡的方法。 虚拟存储器：只是一个容量非常大的存储器逻辑模型，不是任何实际的物理存储器，构造虚拟内 存的目的是扩大主存储器的存储空间并能自行 管理和调度。 虚地址/逻辑地址：用户编制程序时使用的地址，对应的存储空间称为虚存空间或逻辑地址空间。实地址/物理地址：计算机物理内存的访问地址，其对应的存储空间为物理存储空间或主存空间。再定位：程序进行虚地址到实地址转换的过程。 指令：计算机执行某种操作的命令。 机器指令：介于微指令与宏指令之间，每一条指令可完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作。指令系统：一台计算机中所有机器指令的集合。 系列计算机：指基本指令系统相同、基本体系结构相同的一系列计算机。 CISC:即复杂指令系统计算机，其指令系统多达几百条。RISC：精简指令系统计算机。 指令格式：指令字用二进制代码表示的结构形式，由操作码字段和地址码字段组成。 指令字：机器指令的二进制代码序列。 指令字长度：一个指令字中包含二进制代码的位数。机器字长：计算机能直接处理的二进制数据的位数，它决定了计算机的运算精度。单字长指令：指令字字长度等于机器字长的指令。 等字长指令结构：在一个指令系统中，各种指令字 长度总是相等的。 RR型指令：访问寄存器的指令格式；SS型指令：访 问内存的指令格式；RS型指令：既访问寄存器 有访问内存的指令格式。 寻址方式：采用地址指定方式时，形成操作数或指 令地址的方式。寻址方式分为指令寻址方式（顺 序和跳跃寻址方式）和数据寻址方式。 一个完善的指令系统包括哪些类型的指令？ 数据处理、数据存储、数据传送、程序控制 四大类指令，具体有数据传送类、算术运算 类、逻辑运算类、程序控制类、程序运算类、 输入输出类、字符串类、系统控制类指令。 精简指令系统的特点：①选取使用频率最高的一些 简单指令，指令条数少；②指令长度固定，指 令格式种类少，寻址方式种类少；③只有取数/ 存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄 存器之间进行。 CPU的四项基本功能：①指令控制：程序的顺序控 制；②操作控制；③时间控制：对各种操作实 施时间上的定时；④数据加工：对数据进行算 术运算和逻辑运算处理。 CPU的基本组成部件及其功能：①控制器：由程序 计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生 器和操作控制器组成。功能：a从指令cache 中取出一条指令，并指出下一条指令在指令 cache中的位置；b对指令进行译码或测试，并 产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动 作；c指挥并控制CPU、数据cache和输入/输 出设备之间数据流动的方向；②运算器：由算 术逻辑单元（ALU）、通用寄存器、数据缓冲寄 存器DR和状态条件寄存器PSW组成，是数据加 工处理部件。功能：a执行所有的算术运算；b 执行所有逻辑运算，并进行逻辑测试。 CPU周期（机器周期）：内存中读取一个指令字的最 短时间。 时钟周期：节拍脉冲或T周期，它是处理操作的最 基本单位。 指令周期：取出并执行一条指令的时间。 时序信号的作用和体制：计算机的协调动作需要时 间标志，而时间标志则是用时序信号来体现的。 体制：电位-脉冲制。 控制方式：同步、异步、联合控制方式。 微程序控制的基本思想：仿照通常的接替程序的方 法，把操作控制信号编成所谓的“微指令”存 放到一个只读存储器里，当机器运行时，一条 有一条的读出这些微指令，从而产生全机所需 要的各种操作控制信号，使相应的部件执行所 规定的操作。 微命令：控制部件通过控制线向执行部件发出的各 种控制指令。 微操作：执行部件接受微命令后所进行的各种操作。 相容（斥）性微操作：指（不能）在同一个CPU 周期内可以并行执行的微操作。 微指令：在机器的一个CPU周期中，一组实现一定 操作功能的微命令的组合。 微程序：一条机器指令的功能是许多条微指令组成 的序列来实现的，这个微指令序列通常叫做微 程序。 微指令周期：读出微指令的时间加上执行该微指令 的时间。 水平型微指令：一次能定义并执行多个微命令的微 指令。 垂直型微指令：微指令中设置微指令操作码字段采 用那个微操作码编译法，由微操作码规定微指 令的功能。 微程序指令控制器的组成：①控制存储器：用来存 放现实全部指令系统的微程序；②微指令寄存 器：用来存放由控制存储器读出的一条微指令 信息；③地址转移逻辑：承担自动完成修改微 地址的任务。 机器指令与微指令的关系：①一条机器指令所完成 的操作划分成若干条微指令来完成，由微指令 进行解释和执行；②从指令与微指令，程序与 微程序，地址与微地址的一一对应关系来看， 前者与内存储器有关，后者与控制存储器有关； ③每个CPU周期对应一条微指令。 总线：构成计算机系统的互联机构，多个系统功能 部件之间进行数据传送的公共通路。 内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的 总线。 系统总线：CPU同计算机系统的其他高速功能部件相 互连接的总线。 I/O总线：中、低速I/O设备之间相互连接的总线。 总线带宽：指总线本身所能达到的最高传输速率。 总线仲裁：为解决多个主设备同时竞争总线控制权 的问题，使用总线仲裁部件，以某种方式选择 其中一个主设备做总线下一次主方。 系统总线：CPU同计算机系统其他高速功能部件之间 互相连接的总线。 总线定时：指事件出现在总线上的时序关系。 总线的特性：物理、功能、电气、时间特性。 中断向量：当CPU相应中断时，由硬件直接产生一 个固定的地址，有向量地址指出每个中断源设 备写的中断服务入口。 DMA方式：一种在数据交换过程中完全有硬件（DMA 控制器）实现外设与内存直接交换数据的工作 方式。 单总线结构：容易扩展成多CPU系统；多总线结构： 体现了高、中、低速设备连接到不同的总线上 同时进行工作，以提高总线的效率和吞吐量， 而且处理器结构的变化不影响高速总线。 整个总线分成四个部分：数据传送总线、仲裁总线、 中断和同步总线、公用线。 简述串行和并行传送的特点，系统总线上的信息传 递采用什么方式？ 当信息采用串行传送时，只有一条传输线，且 采用脉冲传送。用并行方式传送二进制信息 时，对每个数据位都要一条传输线，系统总线 上的信息传送采用并行方式。 接口/适配器：实现高速CPU与低速外设之间工作速 度上的匹配和同步，并完成计算机和外设之间 的所有数据传送和控制。功能：控制、缓冲、 状态、转换、整理、程序中断。 仲裁策略：采用优先级或公平策略。 （集中式仲裁）链式查询方式特点：总线授权信号 BG串行地从一个I/O接口传送到下一个I/O接 口；链式查询是通过接口的优先级排队电路来 实现的。计数定时查询方式特点：可以方便地 改变优先次序，但需要以增加线数为代价。独 立请求方式：优点：响应时间快、对优先次序 的控制相当灵活。 总线一次信息传送过程分为哪几个阶段？为何要对 信息传递过程制定定时协议？在同步定时协议和异 步定时协议中，事件在总线上出现的时刻各是如何 确定的？ 分为五个阶段：请求总线，总线仲裁，寻址， 信息传送，状态返回。为了同步主方，从方的 操作必须制订定时协议。在同步协议中出现在总 线上的时刻由总线时钟信号来确定，在异步中， 后一事件出现在总线上的时刻取决于前一事件 的出现。 外设与计算机系统总线相连接为什么需要适配器？ 它保证了外设能用计算机系统特征所需要的 形式发送或接收信息，它使得外设与计算机系统 并行协调工作。 同步定时：协议中，事件出现在总线上的时刻由总 线时钟信号来确定，所以总线中包含时钟信号 线。特点：适用于总线长度较短、各功能模块 存取时间比较接近的情况，这是因为同步方式 对任何两个功能模块的通信都给予同样的时间 安排。 异步定时：协议中后一事件出现在总线上的时刻取 决于前一事件的出现，即建立在应答式或互锁 机制基础上。优点:总线周期长度可变，不把响 应时间强加到功能模块上，因而允许快速和慢 速的功能模块都能连接到同一总线上。但以增 加总线复杂性和成本为代价。