計(jì)算機(jī)組成原理試題

1、.,小組成員：史瑩瑩 張榕 展明陽(yáng) 宋巖蔚 宋曉晨,計(jì)算機(jī)組成原理期末小組展示,.,選擇題,若x反=1.1011，則x= A.-0.0101 B.-0.0100 C.0.1011 D.-0.1011 B 正數(shù)的反碼等于它本身，負(fù)數(shù)的反碼則是它的二進(jìn)制位按位取反就行了(如果最高位表示符號(hào)位，則最高位不用取反)。 根據(jù)這個(gè)規(guī)則X=-0.0100,.,選擇題,一個(gè)n+1位整數(shù)移碼的數(shù)值范圍是 （A）-2n+1x2n-1 （B）-2 n+1x2 n-1 （C）-2nx2n-1 （D）-2n+1x2 n-1 C 字長(zhǎng)為n+1位，符號(hào)位為1位，則數(shù)值位為n位。當(dāng)表示負(fù)數(shù)時(shí)，符號(hào)位為0，數(shù)值位全0為負(fù)數(shù)且值

2、最小，為-2n；當(dāng)表示正數(shù)時(shí)，符號(hào)位為1，數(shù)值位全為1時(shí)值最大，為2n-1,.,選擇題,原碼乘法是指 A先取操作數(shù)絕對(duì)值相乘，符號(hào)位單獨(dú)處理B用原碼表示操作數(shù)，然后直接相乘C被乘數(shù)用原碼表示，乘數(shù)取絕對(duì)值，然后相乘D乘數(shù)用原碼表示，被乘數(shù)取絕對(duì)值，然后相乘 A 原碼一位乘法中，符號(hào)位與數(shù)值位是分開(kāi)進(jìn)行計(jì)算的。運(yùn)算結(jié)果的數(shù)值部分是乘數(shù)與被乘數(shù)數(shù)值位的乘積，符號(hào)是乘數(shù)與被乘數(shù)符號(hào)位的異或。,.,選擇題,串行接口是指 A主機(jī)和接口之間、接口和外設(shè)之間都采用串行傳送B主機(jī)和接口之間串行傳送，接口和外設(shè)之間并行傳送C主機(jī)和接口之間并行傳送，接口和外設(shè)之間串行傳送D系統(tǒng)總線采用串行總線 C 主機(jī)的工作速度

3、較快，因此主機(jī)和接口之間采用并行傳送；外設(shè)的工作速度較慢，因此接口和外設(shè)之間采用串行傳送。,.,選擇題,指令系統(tǒng)中采用不同尋址方式的目的主要是 A實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)程序和程序控制B縮短指令長(zhǎng)度，擴(kuò)大尋址空間，提高編程靈活性C可以直接訪問(wèn)外存D提供擴(kuò)展操作碼的可能并降低譯碼難度 B 計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)中對(duì)操作數(shù)的尋址采用不同的尋址方式，可以在有限的指令代碼長(zhǎng)度范圍內(nèi)增加指令的數(shù)量，可以擴(kuò)大對(duì)內(nèi)部存儲(chǔ)器的訪問(wèn)空間，既擴(kuò)大尋址空間，同時(shí)又給程序設(shè)計(jì)人員提供了更多編程的靈活性。,.,名詞解釋,規(guī)格化數(shù)： 浮點(diǎn)數(shù)據(jù)編碼中，為使浮點(diǎn)數(shù)具有唯一的表示方式所做的規(guī)定，規(guī)定尾數(shù)部分用純小數(shù)形式給出，而尾數(shù)的絕對(duì)值應(yīng)大于1/

4、R，即小數(shù)點(diǎn)后第一位不為零。 海明距離： 在信息編碼中，兩個(gè)合法代碼對(duì)應(yīng)位上編碼不同的位數(shù)。 多體交叉存儲(chǔ)器： 由多個(gè)相互獨(dú)立，容量相同的存儲(chǔ)體構(gòu)成的存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)體獨(dú)立工作，讀寫操作重疊進(jìn)行。,.,簡(jiǎn)答題,1. 舉出CPU中6個(gè)主要寄存器的名稱及功能。 （1） 指令寄存器（IR）：用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。 （2） 程序計(jì)數(shù)器（PC）：用來(lái)確定下一條指令的地址。 （3） 地址寄存器（AR）：用來(lái)保存當(dāng)前CPU所訪問(wèn)的內(nèi)存單元的地址。 （4） 緩沖寄存器（DR）： 1 作為CPU和內(nèi)存、外部設(shè)備之間信息傳送的中轉(zhuǎn)站。 2 補(bǔ)償CPU和內(nèi)存、外圍設(shè)備之間在操作速度上的差別。 3 在單累加

5、器結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器中，緩沖寄存器還可兼作為操作數(shù)寄存器。 （5） 通用寄存器（AC）：當(dāng)運(yùn)算器的算術(shù)邏輯單元（ALU）執(zhí)行全部算術(shù)和邏輯運(yùn)算 時(shí)，為ALU提供一個(gè)工作區(qū)。 （6） 狀態(tài)條件寄存器（PSW）：保存由算術(shù)指令和邏輯指令運(yùn)行或測(cè)試的結(jié)果建立的各種條件碼內(nèi)容。除此之外，還保存中斷和系統(tǒng)工作狀態(tài)等信息，以便使CPU 和系統(tǒng)能及時(shí)了解機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)和程序運(yùn)行狀態(tài)。,.,簡(jiǎn)答題,2. 什么是RISC？RISC指令系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？ RISC是精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，它有以下特點(diǎn)： （1）選取使用頻率最高的一些簡(jiǎn)單指令，以及很有用但不復(fù)雜的指令。 （2）指令長(zhǎng)度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少。 （

6、3）只有取數(shù)/存數(shù)指令訪問(wèn)存儲(chǔ)器，其余指令的操作都在寄存器之間進(jìn)行。 （4）大部分指令在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成。 （5）CPU中通用寄存器數(shù)量相當(dāng)多。 （6）以硬布線控制為主，不用或少用微指令碼控制。 （7）一般用高級(jí)語(yǔ)言編程，特別重視編譯優(yōu)化工作，以減少程序執(zhí)行。,.,簡(jiǎn)答題,3. 什么是指令周期？什么是機(jī)器周期？什么是時(shí)鐘周期？三者之間的關(guān)系如何？ 指令周期是完成一條指令所需的時(shí)間。包括取指令、分析指令和執(zhí)行指令所需的全部時(shí)間。機(jī)器周期也稱為CPU周期，是指被確定為指令執(zhí)行過(guò)程中的歸一化基準(zhǔn)時(shí)間，通常等于取指時(shí)間（或訪存時(shí)間）。時(shí)鐘周期是時(shí)鐘頻率的倒數(shù)，也可稱為節(jié)拍脈沖或T周期，是處理操作的最

7、基本單位。一個(gè)指令周期由若干個(gè)機(jī)器周期組成，每個(gè)機(jī)器周期又由若干個(gè)時(shí)鐘周期組成。,.,簡(jiǎn)答題,4. 外圍設(shè)備的I/O控制方式分哪幾類？各具什么特點(diǎn)？ （1）程序查詢方式：CPU的操作和外圍設(shè)備的操作能夠同步，而且硬件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。 （2）程序中斷方式：一般適用于隨機(jī)出現(xiàn)的服務(wù)，且一旦提出要求應(yīng)立即進(jìn)行，節(jié)省了CPU的時(shí)間，但硬件結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜一些。 （3）直接內(nèi)存訪問(wèn)（DMA）方式：數(shù)據(jù)傳輸速度很高，傳輸速率僅受內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)間的限制。需更多硬件，適用于內(nèi)存和高速外設(shè)之間大批交換數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。 （4）通道方式：可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外設(shè)的統(tǒng)一管理和外設(shè)與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送，大大提高了CPU的工作效率。 （5）外圍

8、處理機(jī)方式：通道方式的進(jìn)一步發(fā)展，基本上獨(dú)立于主機(jī)工作，結(jié)果更接近一般處理機(jī)。,.,簡(jiǎn)答題,5. 主存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)有哪些？含義是什么？ 存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)主要是存儲(chǔ)容量、存儲(chǔ)時(shí)間、 存儲(chǔ)周期和存儲(chǔ)器帶寬。在一個(gè)存儲(chǔ)器中可以容 納的存儲(chǔ)單元總數(shù)通常稱為該存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。 存取時(shí)間又稱存儲(chǔ)訪問(wèn)時(shí)間，是指從啟動(dòng)一次存 儲(chǔ)器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時(shí)間。存儲(chǔ)周期 是指連續(xù)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器操作（如連續(xù)兩次讀 操作）所需間隔的最小時(shí)間。存儲(chǔ)器帶寬是指存 儲(chǔ)器在單位時(shí)間中的數(shù)據(jù)傳輸速率。,.,簡(jiǎn)答題,6. 比較cache與虛存的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。 相同點(diǎn)： （1）出發(fā)點(diǎn)相同：都是為了提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能價(jià)格比

9、而構(gòu)造的分層存儲(chǔ)體系。 （2）原理相同：都是利用了程序運(yùn)行時(shí)的局部性原理把最近常用的信息塊從相對(duì)慢速而大容量的存儲(chǔ)器調(diào)入相對(duì)高速而小容量的存儲(chǔ)器。 不同點(diǎn)： （1）側(cè)重點(diǎn)不同：cache主要解決主存和CPU的速度差異問(wèn)題；虛存主要是解決存儲(chǔ)容量問(wèn)題。 （2）數(shù)據(jù)通路不同：CPU與cache、主存間有直接通路；而虛存需依賴輔存，它與CPU間無(wú)直接通路。 （3）透明性不同：cache對(duì)系統(tǒng)程序員和應(yīng)用程序員都透明；而虛存只對(duì)應(yīng)用程序員透明 （4）未命名時(shí)的損失不同：主存未命中時(shí)系統(tǒng)的性能損失要遠(yuǎn)大于cache未命中時(shí)的損失。,.,簡(jiǎn)單應(yīng)用題,25.已知X=-0.01111，Y=+0.11001，求

10、X補(bǔ)，-X補(bǔ)，Y補(bǔ)，-Y補(bǔ)，X+Y=？，X-Y=？ 解：X原=1.01111 X補(bǔ)=1.10001 -X補(bǔ)=0.01111 Y原=0.11001 Y補(bǔ)=0.11001 -Y補(bǔ)=1.00111 X補(bǔ) 11.10001 + Y補(bǔ) 00.11001 X+Y補(bǔ) 00.01010 X+Y=+0.01010 X補(bǔ) 11.10001 + -Y補(bǔ) 11.00111 X-Y補(bǔ) 10.11000 因?yàn)榉?hào)位相異，所以結(jié)果發(fā)生溢出。,.,簡(jiǎn)單應(yīng)用題,26、設(shè)有計(jì)算機(jī)的CPU數(shù)據(jù)通路及其與存儲(chǔ)器的連接結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中，R0R3為通 用寄存器，IR為指令寄存器，PC為程序計(jì)數(shù)器，SP為堆棧指針，C和D為暫存器，MA

11、R為存儲(chǔ)器地址寄存器，MDR為存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)緩沖寄存器。 試寫出轉(zhuǎn)移指令SUB(R2)，R1的執(zhí)行流程。指令功能為減法操作，其中(R2)為采用寄存器間接尋址的目的操作數(shù)，R1為采用寄存器尋址的源操作數(shù)。,.,簡(jiǎn)單應(yīng)用題,.,簡(jiǎn)單應(yīng)用題,步驟 1.取指令：按照PC的值的訪問(wèn)主存，取出對(duì)應(yīng)的指令，存入指令寄存器IR，PC+1。 2.指令譯碼：IR中的指令的操作碼送入指令譯碼器譯碼，識(shí)別出指令的功能。 3.根據(jù)指令譯碼的結(jié)果對(duì)指令的操作數(shù)執(zhí)行相應(yīng)的操作。比如是訪存指令就按照操作數(shù)給出的地址訪問(wèn)主存；是加法指令就將操作數(shù)與AX的值相加，結(jié)果存入累加器。,.,簡(jiǎn)單應(yīng)用題,取指令 PCMAR送指令地址 PC+

12、1PC修改PC M(或DBUS)MDRIR讀指令 R2MAR 送目的地址 M（或DBUS）MDRC 取目的操作數(shù) R1-CMDR 相減運(yùn)算 MDRM(或DBUS)將結(jié)果寫入目的地,.,存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)題,27.用32K8位的E2PROM芯片組成128K16位的只讀存儲(chǔ)器，試問(wèn)： (1) 數(shù)據(jù)寄存器多少位?,解：(1) 系統(tǒng)16位數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)寄存器16位,.,存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)題,27.用32K8位的E2PROM芯片組成128K16位的只讀存儲(chǔ)器，試問(wèn)： (1) 數(shù)據(jù)寄存器多少位? (2) 地址寄存器多少位?,(2) 系統(tǒng)地址128K217，所以地址寄存器17位,.,存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)題,27.用32K8位的E2PROM芯片組成128