計算機組成原理復習

1、計算機組成原理期末復習一、題型小題 數目題型分值20單項選擇題208填空題244名詞解釋84計算題244應用題24二、復習范09第一章了解計算機組成的五部分(運算器、存儲器、控制器、輸入設備、輸出設備)的 功能；了解計算機常用性能指標1. 在單總線計算機系統(tǒng)中，外設可以和主存儲器單元統(tǒng)-編址。2. 運算器由許多部件組成，其核心部分是算術邏輯運算單元3. 運算器的兩個主要功能是：算術運算，邏輯運算。4對真值0表示形式唯一的機器數是補碼和移碼。5 . (20. 8125)w =(10100.1101)2。6. (2000) io化成十六進制數是(7D0) is7. 下列數中最大的數是(100110

2、01)：8. 數據通路寬度是指數據總線一次所能并行傳送信息的位數，它影響計算機的 有效處理速度。9. 目前我們所說的個人臺式商用機屬于微型機10. CPU主要包括控制器、運算器、cache11. 數控機床是計算機在白動控制方面的應用，郵局把信件自動分揀是在計算機 人工智能方面的應用。弟二章1. 用11+1位字長表示定點數(其中1位為符號位)，它所能表示的整數范圍是g N|< 2n-l2. 補碼加減法是指操作數用補碼表示，連同符號位直接相加減，減某數用加負 某數的補碼代替，結果的符號在運算中形成3. 在浮點機中，判斷原碼規(guī)格化形式的原則是尾數的第一數位為1,數符任意4. 在浮點機中，判斷補

3、碼規(guī)格化形式的原則是尾數的符號位與第一數位不同5. 串行運算器結構簡單，其運算規(guī)律是由低位到高位逐位運算6. 四片74181和一片74182相配合，具有組（小組）內并行進位，組（小組）間并行 進位傳送功能。7設寄存器內容為11111111,若它等于0,則為反碼8. 移碼表示法主要用于表示浮點數中的階碼。9. 在小型或微型計算機里，普遍采用的字符編碼是ASCII碼10. 設X補二1. XiXMx”當滿足Xi必須為1,至少有一個為時，X > -1/2成立。11. 漢字的輸入編碼（或輸入碼）、內碼（或機內碼）、字模碼是計算機用于漢字 輸入、內部處理、輸出三種不同用途的編碼。計算趣1. 按機器補

4、碼浮點運算步驟，計算x土yh（1）x = 2'011X0. 101100,y = 2'010X （-0.011100）2. 己知x=+13,y=-ll,用帶求補器的原碼陣列乘法器求x-y=?并用十進制數乘法 驗證。第三章1. 閃速存儲器能提供高性能、低功耗、高可靠性及瞬時啟動能力，為現(xiàn)有的存 儲器體系結構帶來巨大變化，因此作為固態(tài)盤用于便攜式電腦中。2. 主存儲器的性能指標主要是存儲容量、存取時間、存儲周期和存儲器帶寬。3. 相聯(lián)存儲器不按地址而是按內容訪問的存儲器，在cache中用來存放行地址 表，在虛擬存儲器中用來存放頁表和快表。4. 磁表面存儲器主要技術指標有存儲密度，存

5、儲容量，半均存取時間，數據傳 輸率。5. Cache是一種高速緩沖存儲器，是為了解決CPU和主存之間速度不匹配而采 用的一項重要硬件技術?，F(xiàn)發(fā)展為多級cache體系，指令cache與數據cache 分設體系。6. 一個16KX32位的存儲器，其地址線和數據線的總和是467. 某計算機字長是16位，它的存儲容量是64KB,按字編址，它的尋址范圍是 32K&主存儲器的存取周期是指兩次存儲器訪問所允許的最小時間間隔（單位ns）9. 常用的虛擬存貯系統(tǒng)由主存輔存兩級存貯器組成，其中輔存是大容星的磁表 面存貯器。10. 某單片機的系統(tǒng)程序，不允許用戶在執(zhí)行時改變，則可以選用閃速存儲器作 為存儲芯

6、片。11. EPROM是指光擦除可編程的只讀存儲器12系統(tǒng)為什么提供存儲保護答：當多個用戶共享主存時，為使系統(tǒng)能正常工作，應防止由于一個用戶程序出 錯而破壞其它用戶的程序和系統(tǒng)軟件，還要防止一個用戶程序不合法的訪問不是 分給它的主存區(qū)域。為此，系統(tǒng)提供存儲保護。1. 設有8個模塊組成的八體存儲器結構，每個模塊的存取周期為400 ns,存 儲字長為32位。數據總線寬度為32位，總線傳輸周期50ns,試求順序存儲（高 位交叉）和交義存儲（低位交叉）的存儲器帶寬。2. 一個IK X4位的動態(tài)RAM芯片，若其內部結構排列成64 X 64形式，已知 存取周期為O.lps, （1）若采用分散刷新和集中刷新

7、相結合的方式，刷新信號周 期應該取多少？（2）若采用集中刷新，則對該存儲芯片刷新一遍需多少時間?死時 間率是多少？3. 指令和數據均以二進制代碼形式放在主存中，請問CPU如何區(qū)別它們是指令 還是數據？從時間上講，取指令爭件發(fā)生在“取指周期”，取數據事件發(fā)生在“執(zhí)行周期”。 從內存讀出的指令流流向控制器（指令奇存器）。從內存讀出數據流流向運算器（通用寄存器）。4設某機主存容量為1 6 MB,機器字長1 6位，若最小尋址單位為字節(jié)（按字 節(jié)編址），其地址碼為多少位？若最小尋址單位為字（按字編址），其地址碼又為 多少位？5. CPU執(zhí)行一段程序時，cache完成存取的次數為3800次，主存完成存取的

8、次數 為200次，已知cache存取周期為50ns,主存為250ns,求cache /主存系統(tǒng)的效 率和平均訪問時間。命中率 H = N. / （Nc + NJ = 3800 / （3800 + 200） = 0.95主存慢于 cache 的倍率：r = tB / tc = 250ns / 50ns = 5訪問效率：e 二 1 / r + （1 - r）H = 1 / 5 + （1 - 5） X0. 95二 83. 3% 平均訪問時間：ta = tc / e = 50ns / 0. 833 = 60ns6. 如圖表示使用快表（頁表）的虛實地址轉換條件，快表存放在相聯(lián)存貯器中, 其中容量為8個存

9、貯單元。問：（1）當CPU按虛擬地址1去訪問主存時，主存的實地址碼是多少？（2）當CPU按虎擬地址2去訪問主存時，主存的實地址碼是多少？頁號該頁在內存中的起始地址3342000253800079600066000044000015800005500003070000(3)虛擬地址頁號頁內地址11503242701283480516當CPU按虎擬地址3去訪問主存時.主存的實地址碼是多少?解：(1)用虛擬地址為1的頁號15(1) 作為快表檢索項，查得頁號為15的頁在主存中的起始地址為80000,故將 80000與虛擬地址中的頁內地址碼0324相加，求得主存實地址碼為80324o(2) 主存實地址碼

10、二 96000 + 0128 二 96128(3) 虛擬地址3的頁號為48,當用48作檢索項在快表中檢索時，沒有檢索 到頁號為48的頁面，此時操作系統(tǒng)暫停用戶作業(yè)程序的執(zhí)行，轉去執(zhí)行查頁表 程序。如該頁面在主存中，則將該頁號及該頁在主存中的起始地址寫入主存；如 該頁面不存在，則操作系統(tǒng)要將該頁面從外存調入主存，然后將頁號及其在主存 中的起始地址寫入快表。7某8位微型機地址碼為18位，若使用4KX4位的RAM芯片組成模塊板結構的 存儲器，試問：(1) 該機所允許的最大主存空間是多少？(2) 若每個模塊板為32KX8位，共需兒個模塊板？(3) 每個模塊板內共有兒片RAM芯片？(4) 共有多少片RA

11、M?(5) CPU如何選擇齊模塊板？解：(1) 2,8 = 256K,則該機所允許的置大主存空間是256KX8位(或256KB);(2) 模塊板總數二 256KX8 / 32KX8 二 8 塊；(3) 板內片數二 32KX8 位 / 4KX4 位二 8X2 = 16 片；(4) 總片數二16片X8二128片；(5) 最高三位通過3: 8譯碼器選模塊板，次高三位通過3: 8譯碼器選模 塊板內芯片組剩余地址線接芯片地址引腳?；蚍催^來，最低三位選模塊板(多模仃佃 15 ?4 13 120塊 交叉存儲器) 1板地址3位|片地址3位 丨 片內地址42位第四章1. 指令系統(tǒng)是表征一臺計算機性能的重要因素，

12、它的格式和功能不僅影響到機 器的硬件結構，而且也影響到系統(tǒng)軟件。2. RISC指令系統(tǒng)的最大特點是：指令條數、指令長度、指令格式利尋址方式種 類少。只有取數/存數指令訪問存儲器。3. RISC的中文含義是精簡指令系統(tǒng)計算機,CISC的中文含義是復雜指令系統(tǒng)計 算機。4. 條件轉移、無條件轉移、轉子程序、返主程仔、中斷返回指令都屬于程序控制類指令，這類指令在指令格式中所表示的地址不是操作數的地址，而是下 一條指令的地址。5. 從操作數的物理位置來說，可將指令歸結為三種類型：存儲器-存儲器型，寄存器一寄存器型，寄存器一存儲器型。6. 并行處理技術已成為計算計技術發(fā)展的主流。它可貫穿于信息加工的各個

13、步驟 和階段。概括起來，主要有三種形式時間并行、空間并行；時間+空間并行7. 流水CPL是以時間并行性 為原理構造的處理器，是一種非常經濟而實用的并 行技術。目前的高性能微處理器兒乎無一例外的使用了流水技術。&指令系統(tǒng)是一臺計算機中所有機器指令的集合。它是機器硬件設計的依據，也 是軟件設計的基礎。它決定了一臺計算機硬件的主要性能和基本功能。是硬件 和軟件間的界面。9. 在指令的地址字段中，直接指出操作數本身的尋址方式，稱為立即尋址10. 設變址寄存器為X,形式地址為D, (X)表示寄存器X的內容，這種尋址方 式的有效地址為EA二(X)+D11. 指令格式如下所示。OP為操作碼字段，試分

14、析指令格式特點。15107430OP目標寄存器源寄存器解：指令格式及尋址方式特點如下： 單字長二地址指令； 操作碼0P可指定二64條指令； RR型指令，兩個操作數均在寄存器中，源和目標都是通用寄存器(可分 別指定16個寄存器之一)； 這種指令格式常用于算術邏輯類指令。12. 指令格式結構如下所示，試分析指令格式特點。1512119 86 53200P尋址方式寄存器尋址方式寄存器I 源地址JH標地址(1) 0P字段指定16種操作(2) 單字長二地址指令(3) 每個操作數可以指定8種尋址方式(4) 操作數可以是RR型、RS型、SS型第五章1. 為確定下一條微指令的地址，通常采用斷定方式，其基本思想

15、是通過微指令 順序控制字段由設計者指定或由設計者指定的判別字段控制產生后繼微指令地 址2. 數據緩沖寄存器暫時存放CPU與外界傳送的數據，可以是指令字或數據字。作用:作為CPU和內存、外部設備之間信息傳送的中轉站；補償CPU和內存、外圍設備之間在操作速度上的差別；3. Intel80486是32位微處理器，Pentium是64位微處理器。4. 操作控制器的功能是根據扌旨令操作碼和時序信號，產生齊種操作控制信號，從而完成取指令和執(zhí)行指令的控制。5. CPU中有哪些主要的寄存器？其功能是什么?指令寄存器(IR):用來保存當前正在執(zhí)行的一條指令。程序計數器(PC):用來確定下一條指令的地址。地址奇存

16、器(AR)：用來保存當前CPU所訪問的內存單元的地址。緩沖寄存器(DR):1作為CPU和內存、外部設備之間信息傳送的中轉站。C2補償CPU和內存、外圍設備之間在操作速度上的差別。3在單累加器結構的運癢器中，緩沖寄存器還可兼作為操作數爭存器。通用寄存器(AC):當運算器的算術邏輯單元(ALU)執(zhí)行全部算術和邏輯運算時， 為ALU提供一個工作區(qū)。狀態(tài)條件寄存器：保存由算術指令和邏輯指令運行或測試的結果建立的各種條件 碼內容。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 時了解機器運行狀態(tài)和程序運行狀態(tài)。應用題1. CPU結構如圖所示，其中有一個累加寄存器AC, 個狀態(tài)條件寄存器

17、，各部 分之間的連線表示數據通路，箭頭表示信息傳送方向。(1) 標明圖中四個寄存器的名稱。(2) 簡述指令從主存取到控制器的數據通路。(3) 簡述數據在運算器和主存之間進行存/取訪問的數據通路。解：(1) a為數據緩沖寄存器DR , b為指令寄存器IR , c為主存地址寄存器， d為程序計數器PCo(2)主存M t緩沖奇存器DR T指令奇存器|R T操作控制(3) 存貯器讀：M TDR TALU TAC存貯器寫：AC TDR TM2 指令流水線有取指(IF)、譯碼(ID)、執(zhí)行(EX)、訪存(MEM)、寫回寄存器堆(WB) 五個過程段，共有7條指令連續(xù)輸入此流水線，時鐘周期為lOOnso求流水

18、線的實際吞吐率(單位時間里執(zhí)行完畢的指令數)；(2)求流水處理器的 加速比。流水線執(zhí)行完7條指令的時間是5+(7-1)=11個時鐘周期故實際呑吐率為7 / (11 X 100ns) %64X105條指令/sK級流水線處理器的加速比為G =非流水時間R / K級流水時間Tk = nXk / (k+(n-D)本題中，已知數據n=7, k=5,則(k = 7X5 / (5+6) =35/11 =3.18第六章1. 在三種集中式總線控制中.獨立請求方式響應時間最快，是以增加控制線數代 價的。2. 計算機使用總線結構便于增減外設，同時減少了信息傳輸線的條數3. PCI總線采用集中式仲裁方式，每一個PCI

19、設備都有獨立的總線請求和總線授權兩條信號線與中央仲裁器相連。4. 通用串口 I/O標準接口 IEEE 1394答：IEEE1394是串行I/O標準接口。與SCSI并行I/O接口相比，它具有更高的 數攜傳輸速率和數據傳送的實時性，具有更小的體枳和連接的方便性。IEEE1394 的一個重大特點是，各被連接的設備的關系是平等的，不用PC介入也能自成系 統(tǒng)。因此IEEE1394已成為因特爾、微軟等公司聯(lián)手制定的PC98系統(tǒng)設計指南的 新標準。5. 異步串行通信的主要特點是傳送的每個字符是獨立發(fā)送的。6. 信息只用一條傳輸線，且采用脈沖傳輸的方式稱為串行傳輸7. 系統(tǒng)總線中地址線的功能是用于指定主存和I

20、/O設備接口8. 總線的一次信息傳送過程大致分為那幾個階段？分為五個階段：請求總線、總線仲裁、尋址（目的地址）、信息傳送、狀態(tài)返回 （或錯誤報告）。弟七章1. 為了使設備相對獨立，磁盤控制器的功能全部轉移到設備中，主機與設備間 采用SCSI接口。2. PCI設備可以是主設備，可以是從設備。3. 某雙面磁盤，每而有220道，內層磁道周長為70cm,內層位密度400位/cm, 轉速3000轉/分，請計算：（1）磁盤存儲容量是多少？（2）數據傳輸率是多少？（1）每道信息量二400 位/cmX 70cm二28000 位=3500B每面信息量=3500B X 220=770000B鎖盤總容量=770000B X 2=1540000B（2）砸盤數據傳輸李（也即磁盤的帶寬）Dr二rNN為每條礪道容量，N=3500Br為礦盤轉速，r=3000轉/60s二50轉/s所以 Dr=r X N二50/s X 3500B二 175000B/S第八疔1. 釆用DMA方式傳送數據時，每傳送一個數據要占用一個存儲周期的時間。2. 直接內存訪問（DMA）方式中，DMA控制器從CPU完全接管對總線的控制，數據交換不經過CPU,而直接在內存和I/O設備（