計算機組成原理答案已補全驕陽教育

1、計算機組成原理模擬題1 一、名詞解釋1總線 2指令系統(tǒng) 3微指令 4溢出二、填空題1按馮諾依曼設(shè)計原則，其硬件是由（）、（）、（）、（）和（）組成。2計算機系統(tǒng)是由（）和（）兩大部分構(gòu)成。3計算機最主要的三大性能指標是（）、（）、和（）。4一個完善的指令系統(tǒng)應(yīng)滿足（）、（）、（）、和（）的要求。5堆棧的硬件是由（）和（）構(gòu)成，存取是按（）原則。 6通?？刂破鞯脑O(shè)計可分為（）和（），前者采用的核心器件是（），后者采用的核心器件是（）。7主機與外設(shè)的連接方式有（）、（）和（）。8目前在微型機中主機與外設(shè)廣泛采用的信息交換方式是（）和（）。三、簡答題1簡述中斷的處理過程。它與程序查詢方式有何不同點？

2、2按通道的工作方式，通道分哪幾類？簡述其特點。3畫圖說明存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，并說明各種存儲器的特點。參考答案：1答案要點：中斷的處理過程大致可分為五個步驟：1） 中斷請求 2）中斷排隊 3）中斷響應(yīng) 4）中斷處理 5）中斷返回與程序查詢方式的不同點：1）在程序中斷方式下，cpu和外設(shè)可并行工作；而程序查詢方式下，cpu與外設(shè)是串行工作的。2）程序中斷方式適合于對外界隨機事件的處理。而程序查詢方式不具備這樣的 能力。2答案要點：按通道的工作方式，通道可分為字節(jié)多路通道、選擇通道和數(shù)組多路通道三種類型。特點：字節(jié)多路通道：1）有多個子通道，設(shè)備間可（分時）并行操作。2）數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位交叉?zhèn)魉汀?

3、）適合于連接大量的低速設(shè)備。選擇通道：1）被選中的外設(shè)采用獨占方式使用通道。2）數(shù)據(jù)以成組（數(shù)據(jù)塊）方式進行傳輸。3）適合于連接高速外設(shè)。數(shù)組多路通道：是將前二者的優(yōu)點結(jié)合在一起的一種通道結(jié)構(gòu)。數(shù)組多路通道含有多個子通道，可同時執(zhí)行多個通道程序，數(shù)據(jù)以成組方式進行傳送。既具有多路并行操作能力，又有很高的數(shù)據(jù)傳輸率，可用來連接多臺中高速的外設(shè)。3答案要點：存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)如圖所示： cpu高速緩存主存儲器i/o控制輔助存儲器磁鼓磁盤磁帶存儲器的特點：1）高速緩存：存放當前要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。速度快，可與cpu速度匹配；存儲容量較小。成本高。2）主存儲器：存放正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)，cpu可直接訪

4、問，容量較大，速度較高，每位價格介于高速緩存和輔存之間。3）輔助存儲器：存放當前暫不參與運行的程序和數(shù)據(jù)文件，cpu不能直接訪問；容量極大而速度較低，單位成本低。四、計算題已知x = -0.10101,y = +0.11011，符號用雙符號位表示。求 1x 原=？ y原=？2x 補=？ y補=？3x+y補 =？ x-y補 =？ 并分別討論其溢出情況。1）寫出補碼一位乘的運算步驟。2）與原碼乘法運算有何不同？3）寫出補碼乘法運算器的基本部件。參考答案：已知x = -0.10101,y = +0.11011，符號用雙符號位表示。答案要點：1x 原=11.10101 y原=00.110112x 補=

5、11.01011 y補=00.110113x+y補 =x 補 +y補= 11.01011+00.11011=00.00110 結(jié)果的兩個符號位相同，無溢出。 x-y補 =x 補 +-y補= 11.01011+11.00101=10.10000結(jié)果的兩個符號位不相同，為10，產(chǎn)生下溢。2）與原碼乘法運算有何不同？答案要點： 補碼乘法：運算結(jié)果的符號位無需單獨處理；而原碼乘法：結(jié)果的符號位需單獨處理。 原碼乘法：位于乘數(shù)寄存器末位的乘數(shù)作為判斷位；而補碼乘法則是以乘數(shù)寄存器最末兩位作判斷位。 若乘數(shù)的有效尾數(shù)n位。原碼乘法須做n次加法，n次移位；而補碼乘法則需n+1次加法，n次移位。3）寫出補碼乘

6、法運算器的基本部件。答案要點：所用的基本部件： 存放部分積累加和的寄存器； 存放乘數(shù)（具備移位功能）和被乘數(shù)的寄存器；加法器； 移位器； 計數(shù)器。五、設(shè)計題采用32k32 的ram芯片，構(gòu)成128k64的存儲器。1 畫出存儲器的邏輯框圖。2 圖中標明信號線的種類、方向、條數(shù)。參考答案：答案要點：六、綜合應(yīng)用題在模型機的數(shù)據(jù)通路上，對于指令add x(r1)，(r2)+，回答下列問題：1寫出指令的執(zhí)行流程。2寫出目的周期的全部數(shù)據(jù)通路。參考答案：答案要點：1、2）指令的執(zhí)行流程及目的周期的數(shù)據(jù)通路：ft0：mmbrir ft1：pc+1pc st0：pcmar st1：mmbrc st2：pc+

7、1pc st3：c+r1mar st4：mmbrc dt0：r2mar ；r2a選擇器，s0-3，m，dm，cpmar dt1：mmbrd ；r/w，smbr，mbrb選擇器，s0-3，m，dm，cpd dt2：r2+1r2 ；r2a選擇器，s0-3，m，c0，dm，cpr2 et0：c+dmbr et1：mbrm et2：pcmar計算機組成原理模擬題2 一、名詞解釋1尋址方式 2指令周期 3虛擬存儲器 3 多級中斷二、填空題 1計算機指令的基本格式應(yīng)包括（）和（）兩部分。在間接尋址方式中，地址碼部分表示的是（）；在相對尋址方式中，地址碼部分表示的是（）。2 按功能分類，存儲器可以分為（）、

8、（）、（）等。3 源數(shù)據(jù)為10010111，若采用奇校驗，則其校驗位是（）。4 cpu響應(yīng)某中斷請求的條件是一條指令結(jié)束時且（）、（）和（）。5 微指令的格式有（）型微指令、（）型微指令和混合型微指令。6 輸入輸出設(shè)備的編址方式有（）和（）。 三、簡答題1試分析比較dma方式和中斷傳送方式的異同點，說明dma方式為什麼不能替代中斷方式。2何為三級存儲體系結(jié)構(gòu)？分析采用這種結(jié)構(gòu)的原因和優(yōu)點？3簡要說明動態(tài)ram的各種刷新方式及其特點。參考答案：1答案要點：相同點：1）兩種方式均為目前在微型機中主機與外設(shè)廣泛采用的信息交換方式。2）兩種方式下主機和外設(shè)之間均可實現(xiàn)一定程度的并行工作。不同點：1）中

9、斷傳送方式是通過中斷服務(wù)處理程序來完成信息交換；而dma方式則是用硬件代替軟件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。2）中斷傳送方式不僅適合于一般的信息交換，還適合對隨機事件的處理。3）dma方式適合于高速外設(shè)和主機之間的信息交換，對高速外設(shè)采用程序中斷方式傳送數(shù)據(jù)往往回丟失數(shù)據(jù)。dma方式不能替代中斷方式的原因：1）dma方式只能用于高速外設(shè)與內(nèi)存直接交換信息，卻不能像中斷方式那樣處理隨機的異?，F(xiàn)象。2）在dma方式的數(shù)據(jù)傳輸過程中，需用到中斷方式。2答案要點：把各種不同存儲容量，不同存取速度的存儲器，按一定的體系結(jié)構(gòu)組織起來，使所存放的程序和數(shù)據(jù)按層次分布在各存儲器中，形成一個統(tǒng)一整體的存儲系統(tǒng)。由高速緩沖存

10、儲器、主存儲器、輔助存儲器構(gòu)成的三級存儲系統(tǒng)可以分成兩個層次，其中高速緩存和主存間稱為cache-主存存儲層次，主存和輔存間稱為主-輔存存儲層次。這就是三級存儲體系結(jié)構(gòu)。采用cache-主存存儲層次的原因和優(yōu)點：在速度方面，計算機的主存和cpu一直保持了大約一個數(shù)量級的差距。顯然這個差距限制了cpu速度潛力的發(fā)揮。為了彌合這個差距，設(shè)置cache是解決存取速度的重要方法。在cpu和主存之間設(shè)置cache，構(gòu)成cache-主存層次，則從cpu 的角度看，cache-主存層次的速度接近于cache，容量與每位價格則接近于主存。因此，解決了速度與成本之間的矛盾。采用主-輔存存儲層次的原因和優(yōu)點：由于

11、成本和工藝的原因，主存的存儲容量受到了限制，另一方面，系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序及各種信息量要求主存容量越來越大。采用“主存-輔存”存儲層次，程序員可用機器指令的地址對整個程序統(tǒng)一編址，而不必擔心程序能否在主存中放得下。虛擬空間可以比實際空間大得多。從整體看，主輔存層次的速度接近于主存的速度，容量則接近于輔存的容量，而每位平均價格也接近于廉價的輔存平均價格，從而解決了大容量和低成本間的矛盾。3答案要點：動態(tài)ram的刷新方式有集中式刷新、分散式刷新、異步式刷新和透明式刷新等四種方式。集中式刷新的特點：其優(yōu)點是系統(tǒng)的存取周期不受刷新工作的影響，讀寫操作和刷新工作在最大刷新周期中分開進行。因此，系統(tǒng)的存取速

12、度比較高。其缺點是進行刷新時必須停止讀、寫操作。這對主機而言是個“死區(qū)”分散式刷新的特點：刷新工作安排在系統(tǒng)的存儲周期內(nèi)進行，對主機而言不再有“死區(qū)”。但該方式加長了系統(tǒng)的存取周期，降低了整機運算速度。因此，分散方式刷新不適用于高速存儲器。異步式刷新的特點：結(jié)合了上述兩種方式的優(yōu)點，充分利用了最大刷新間隔。對分散式刷新而言，它減少了刷新次數(shù)；對集中方式來說，主機的“死區(qū)”又縮短很多。因此，這種方式使用得比較多。透明式刷新的特點：該方式不占用cpu時間，對cpu而言是透明的操作；但控制線路復(fù)雜。四、計算題已知x = 0.1011,y = -0.1101，符號用雙符號位表示。求 1x+y補 =？

13、x-y補 =？ 并分別討論其溢出情況。參考答案：已知x = 0.1011,y = -0.1101，符號用雙符號位表示。答案要點：1x+y補 =x 補 +y補= 00.1011+11.0011=11.1110 ，結(jié)果的兩個符號位相同，無溢出。 x-y補 =x 補 +-y補= 00.1011+00.1101=01.1000 ，結(jié)果的兩個符號位不相同，為01，產(chǎn)生上溢。五、設(shè)計題采用4k8 的ram芯片，構(gòu)成32k16的存儲器。4 畫出存儲器的邏輯框圖，圖中標明信號線的種類、方向、條數(shù)。2用十六進制寫出該存儲器占用的地址空間。參考答案：答案要點：；該存儲器占用的地址空間：0000h-7fffh（按字

14、編址）六、綜合應(yīng)用題在模型機的數(shù)據(jù)通路上，對于指令sub x(r1)，-(r2)，回答下列問題：1寫出指令的執(zhí)行流程。2寫出目的周期的全部數(shù)據(jù)通路。參考答案：答案要點：1、2）指令的執(zhí)行流程及目的周期的數(shù)據(jù)通路：ft0：mmbrir ft1：pc+1pc st0：pcmar st1：mmbrc st2：pc+1pc st3：c+r1mar st4：mmbrc dt0：r2-1r2； r2a選擇器，s0-3，m，c0，dm，cpr2 dt1：r2mar； r2a選擇器，s0-3，m，dm，cpmar dt2：mmbrd ；r/w，smbr，mbrb選擇器，s0-3，m，dm，cpd et0：d-

15、cmbr et1：mbrm et2：pcmar計算機組成原理模擬題3 一、名詞解釋1基本字長 2數(shù)據(jù)通路 3程序中斷 5 灰度級二、填空題 1計算機指令的基本格式應(yīng)包括（）和（）兩部分。根據(jù)操作數(shù)所在位置，指出其尋址方式：操作數(shù)在指令中為（）尋址方式，操作數(shù)的存儲單元地址在指令中，為（）尋址方式。2存儲器地址譯碼電路的譯碼方式有（）和（）兩種方式。3（361）10 = （）2 = （）16。4cpu響應(yīng)可屏蔽中斷應(yīng)滿足的三個條件是（）、cpu允許接受中斷請求和（）。中斷周期結(jié)束后進入（）周期。5微指令的類型通常有（）型微指令、（）型微指令和混合型微指令。 6通?？刂破鞯脑O(shè)計可分為（）和（），前

16、者采用的核心器件是（），后者采用的核心器件是（）。7主機與外設(shè)的連接方式有（）、（）和（）。8目前在微型機中主機與外設(shè)廣泛采用的信息交換方式是（）和（）。三、簡答題1簡述其中兩種補碼加減運算判別溢出方法的工作原理。2字節(jié)多路通道和數(shù)組多路通道有何相同點？有何不同點？3cpu中設(shè)有哪些寄存器？各寄存器的位數(shù)由何因素確定？參考答案：1答案要點：以下三種方法答對其中任意兩種方法即可。 方法1：兩個符號相同的補碼數(shù)相加，如果和的符號與加數(shù)符號相反，或者符號相反的兩個補碼數(shù)相減，差的符號與減數(shù)符號相同，表明運算結(jié)果溢出。 方法2：兩個補碼數(shù)實現(xiàn)加減運算時，若最高數(shù)值位向符號位的進位值與符號位產(chǎn)生的進位輸

17、出值不相同，則表明運算結(jié)果產(chǎn)生了溢出。 方法3：采用雙符號位方案。當兩位符號位的值不相同時，則表明運算結(jié)果產(chǎn)生了溢出。2答案要點：相同點：設(shè)備間可并行操作不同點： 字節(jié)多路通道 數(shù)組多路通道1）連接低速設(shè)備 連接中高速設(shè)備2）以字節(jié)為單位傳送 以數(shù)據(jù)塊為單位傳送3）設(shè)備間并行操作 一設(shè)備傳數(shù)，其它設(shè)備只作輔助操作3答案要點：cpu中設(shè)有的寄存器包括運算器中的通用寄存器，程序計數(shù)器pc，指令寄存器ir，存儲器地址寄存器mar，存儲器數(shù)據(jù)寄存器mbr和狀態(tài)標志寄存器等。pc和mar的位數(shù)取決于要訪問的地址空間的大小。ir的位數(shù)取決于指令字長。通用寄存器及存儲器數(shù)據(jù)寄存器mbr的位數(shù)取決于操作數(shù)（或

18、操作數(shù)地址）的基本字長。四、計算題1 已知x=0.10101,y=0.11011 用定點補碼一位乘法計算x*y補 ，要求寫出計算步驟。2 已知x=20110.101100,y=2010（0.100100）用浮點規(guī)格化補碼加法求x+y補 （階碼、尾數(shù)均用補碼表示），要求寫出計算步驟。參考答案：1已知x=0.10101,y=0.11011。xy補=1.0111001001，詳細運算步驟略。2x補=1.101，00.101100y補=1.110，11.011100 浮點補碼格式1）判零，對階，x尾右移 階碼+1，x補=1.110，00.010110 求和得11.1100102）規(guī)格化 x+y尾 左移 2次 階碼-2 x+y補=1.100，11.001000無溢出五、設(shè)計題試選用1m 4的