組成課后答案

1、一 馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？其中最主要的一點(diǎn)是什么？解：馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)如下：計(jì)算機(jī)(指硬件）應(yīng)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成；計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來(lái)表示指令和數(shù)據(jù)；將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲(chǔ)器中，然后再啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作。第點(diǎn)是最主要的一點(diǎn)。 計(jì)算機(jī)的硬件是由哪些部件組成的? 它們各有哪些功能？解：計(jì)算機(jī)的硬件應(yīng)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成。它們各自的功能是: 輸入設(shè)備:把人們編好的程序和原始數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)中去,并且將它們轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)內(nèi)部所能識(shí)別和接受的信息方式。 輸出設(shè)備：將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果以人或其他設(shè)備所能接受的形

2、式送出計(jì)算機(jī)。 存儲(chǔ)器：用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)。 運(yùn)算器：對(duì)信息進(jìn)行處理和運(yùn)算。 控制器：按照人們預(yù)先確定的操作步驟，控制整個(gè)計(jì)算機(jī)的各部件有條不紊地自動(dòng)工作。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？解：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)有：機(jī)器字長(zhǎng)、數(shù)據(jù)通路寬度、主存容量和運(yùn)算速度等。機(jī)器字長(zhǎng)是指參與運(yùn)算的數(shù)的基本位數(shù)，它是由加法器、寄存器的位數(shù)決定的。數(shù)據(jù)通路寬度是指數(shù)據(jù)總線一次所能并行傳送信息的位數(shù).主存容量是指主存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的全部信息量。運(yùn)算速度與機(jī)器的主頻、執(zhí)行什么樣的操作、主存本身的速度等許多因素有關(guān)。二 將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為IEEE 短浮點(diǎn)數(shù): 將下列IEEE 短浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù):（） ；（）

3、 ;（） ；（） ;（） ；() 。三 某機(jī)為定長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)，指令長(zhǎng)度 位;每個(gè)操作數(shù)的地址碼長(zhǎng) 位，指令分為無(wú)操作數(shù)、單操作數(shù)和雙操作數(shù)三類。若雙操作數(shù)指令已有K 種，無(wú)操作數(shù)指令已有L種，問(wèn)單操作數(shù)指令最多可能有多少種? 上述三類指令各自允許的最大指令條數(shù)是多少？ 設(shè)某機(jī)為定長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)，指令長(zhǎng)度 位，每個(gè)地址碼占 位，試提出一種分配方案，使該指令系統(tǒng)包含： 條三地址指令, 條二地址指令， 條單地址指令。 指令格式同上題，能否構(gòu)成：三地址指令 條,單地址指令 條，零地址指令 條? 為什么？ 某機(jī)字長(zhǎng)為 位,主存容量為K 字,采用單字長(zhǎng)單地址指令,共有 條指令。若有直接尋址、間接尋址、變址尋

4、址、相對(duì)尋址四種尋址方式，試設(shè)計(jì)其指令格式。解：操作碼 位，尋址方式 位，地址碼 位。 某機(jī)字長(zhǎng)為 位，主存容量為K 字,指令格式為單字長(zhǎng)單地址，共有 條指令。試說(shuō)明：（） 若只采用直接尋址方式，指令能訪問(wèn)多少主存單元？（） 為擴(kuò)充指令的尋址范圍，可采用直接間接尋址方式，若只增加一位直接間接標(biāo)志,指令可尋址范圍為多少？ 指令直接尋址的范圍為多少？(） 采用頁(yè)面尋址方式，若只增加一位ZC（零頁(yè)現(xiàn)行頁(yè)）標(biāo)志,指令尋址范圍為多少？ 指令直接尋址范圍為多少?（) 采用（） 、（） 兩種方式結(jié)合,指令的尋址范圍為多少？ 指令直接尋址范圍為多少？四 已知X 和Y ,試用它們的變形補(bǔ)碼計(jì)算出X Y ，并指出

5、結(jié)果是否溢出。（） X ，Y （) X ，Y (） X ,Y （) X ，Y 分別用原碼乘法和補(bǔ)碼乘法計(jì)算X Y 。（） X ，Y （) X ，Y (） X Y ，過(guò)程略. 分別用原碼和補(bǔ)碼加減交替法計(jì)算X Y .（） X ,Y （） X ，Y （) X ，Y （） X ,Y 五 存儲(chǔ)器的主要功能是什么？ 為什么要把存儲(chǔ)系統(tǒng)分成若干個(gè)不同層次? 主要有哪些層次？解：存儲(chǔ)器的主要功能是用來(lái)保存程序和數(shù)據(jù).存儲(chǔ)系統(tǒng)是由幾個(gè)容量、速度和價(jià)格各不相同的存儲(chǔ)器用硬件、軟件、硬件與軟件相結(jié)合的方法連接起來(lái)的系統(tǒng)。把存儲(chǔ)系統(tǒng)分成若干個(gè)不同層次的目的是為了解決存儲(chǔ)容量、存取速度和價(jià)格之間的矛盾。由高速緩沖存儲(chǔ)

6、器、主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器構(gòu)成的三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)可以分為兩個(gè)層次,其中高速緩存和主存間稱為Cache 主存存儲(chǔ)層次（Cache 存儲(chǔ)系統(tǒng)） ；主存和輔存間稱為主存- 輔存存儲(chǔ)層次(虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)） 。 動(dòng)態(tài)RAM 為什么要刷新? 一般有幾種刷新方式？ 各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？解：DRAM 記憶單元是通過(guò)柵極電容上存儲(chǔ)的電荷來(lái)暫存信息的，由于電容上的電荷會(huì)隨著時(shí)間的推移被逐漸泄放掉,因此每隔一定的時(shí)間必須向柵極電容補(bǔ)充一次電荷，這個(gè)過(guò)程就叫做刷新。常見(jiàn)的刷新方式有集中式、分散式和異步式 種.集中方式的特點(diǎn)是讀寫操作時(shí)不受刷新工作的影響，系統(tǒng)的存取速度比較高；但有死區(qū),而且存儲(chǔ)容量越大，死區(qū)就越長(zhǎng)。分散方式的特點(diǎn)

7、是沒(méi)有死區(qū)；但它加長(zhǎng)了系統(tǒng)的存取周期，降低了整機(jī)的速度，且刷新過(guò)于頻繁,沒(méi)有充分利用所允許的最大刷新間隔.異步方式雖然也有死區(qū)，但比集中方式的死區(qū)小得多，而且減少了刷新次數(shù)，是比較實(shí)用的一種刷新方式。 某機(jī)字長(zhǎng)為 位，其存儲(chǔ)容量是KB ,按字編址的尋址范圍是多少? 若主存以字節(jié)編址,試畫出主存字地址和字節(jié)地址的分配情況。解：某機(jī)字長(zhǎng)為 位，其存儲(chǔ)容量是KB ，按字編址的尋址范圍是KW 。若主存以字節(jié)編址,每一個(gè)存儲(chǔ)字包含 個(gè)單獨(dú)編址的存儲(chǔ)字節(jié)。假設(shè)采用大端方案，即字地址等于最高有效字節(jié)地址,且字地址總是等于 的整數(shù)倍,正好用地址碼的最末兩位來(lái)區(qū)分同一個(gè)字中的 個(gè)字節(jié).主存字地址和字節(jié)地址的分配

8、情況如圖- 所示。 一個(gè)容量為K 位的存儲(chǔ)器，其地址線和數(shù)據(jù)線的總和是多少? 當(dāng)選用下列不同規(guī)格的存儲(chǔ)芯片時(shí)，各需要多少片？K位，K位,K位,1K位，K位,K位。解：地址線 根，數(shù)據(jù)線 根，共 根。若選用不同規(guī)格的存儲(chǔ)芯片,則需要:K位芯片片，K位芯片片，K位芯片片，K位芯片片，K位芯片16片，K位芯片 片。 現(xiàn)有 的存儲(chǔ)芯片，若用它組成容量為K 的存儲(chǔ)器。試求:（） 實(shí)現(xiàn)該存儲(chǔ)器所需的芯片數(shù)量？(） 若將這些芯片分裝在若干塊板上，每塊板的容量為K ,該存儲(chǔ)器所需的地址線總位數(shù)是多少？ 其中幾位用于選板？ 幾位用于選片? 幾位用作片內(nèi)地址？解：(） 需 的芯片 片。（) 該存儲(chǔ)器所需的地址線總

9、位數(shù)是位，其中位用于選板，位用于選片,10位用作片內(nèi)地址。 已知某機(jī)字長(zhǎng) 位，現(xiàn)采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作主存，其地址線為 位,若使用K 的SRAM 芯片組成該機(jī)所允許的最大主存空間，并采用存儲(chǔ)模板結(jié)構(gòu)形式。(） 若每塊模板容量為K ，共需多少塊存儲(chǔ)模板？(） 畫出一個(gè)模板內(nèi)各芯片的連接邏輯圖。解：(） 根據(jù)題干可知存儲(chǔ)器容量為 KB ，故共需 塊存儲(chǔ)模板。（） 一個(gè)模板內(nèi)各芯片的連接邏輯圖如圖- 所示.六 設(shè)一地址指令格式如下：現(xiàn)在有 條一地址指令：LOAD(取數(shù)） 、ISZ（加“”為零跳) 、DSZ（減“”為零跳） 、STORE（存數(shù)） ,在一臺(tái)單總線單累加器結(jié)構(gòu)的機(jī)器上運(yùn)行，試排出這 條指令的微

10、操作序列。要求：當(dāng)排ISZ 和DSZ 指令時(shí)不要破壞累加寄存器Acc 原來(lái)的內(nèi)容。解：(） LOAD（取數(shù)）指令PC MAR ,READ ；取指令MM MDRMDR IR ，PC PCA MAR ，READ ;取數(shù)據(jù)送AccMM MDRMDR Acc() ISZ（加“”為零跳）指令取指令微操作略。A MAR ,READ ；取數(shù)據(jù)送AccMM MDRMDR AccAcc Acc ；加If Z then PC PC ；結(jié)果為 ，PC Acc MDR ，WRITE ；保存結(jié)果MDR MMAcc Acc ;恢復(fù)Acc（） DSZ（減“”為零跳）指令取指令微操作略。A MAR ,READ ；取數(shù)據(jù)送Ac

11、cMM MDRMDR AccAcc Acc ;減If Z then PC PC ;結(jié)果為 ,PC Acc MDR ，WRITE ；保存結(jié)果MDR MMAcc Acc ；恢復(fù)Acc（） STORE（存數(shù))指令：取指令微操作略.A MAR ；Acc 中的數(shù)據(jù)寫入主存單元Acc MDR ，WRITEMDR MM 某計(jì)算機(jī)的CPU 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖唱 所示。兩組總線之間的所有數(shù)據(jù)傳送通過(guò)ALU .ALU 還具有完成以下功能的能力：F A ；F BF A ； F B F A ； F B 寫出轉(zhuǎn)子指令（JSR)的取指和執(zhí)行周期的微操作序列。JSR 指令占兩個(gè)字，第一個(gè)字是操作碼，第二個(gè)字是子程序的入口地址。返

12、回地址保存在存儲(chǔ)器堆棧中,堆棧指示器始終指向棧頂.解： PC B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) MAR ，Read ；取指令的第一個(gè)字 PC B ,F B ，F(xiàn) PC MDR B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) IR PC B ,F B ，F(xiàn) MAR ，Read ；取指令的第二個(gè)字 PC B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) PC MDR B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) Y SP B ，F(xiàn) B ，F(xiàn) SP ，F(xiàn) MAR ；修改棧指針，返回地址壓入堆棧 PC B ，F(xiàn) B ,F MDR ，Write Y A ,F A ，F(xiàn) PC ；子程序的首地址 PC End 某機(jī)主要部件如圖- 所示。（） 請(qǐng)補(bǔ)充各部件間的主要連接線，并注明數(shù)據(jù)流動(dòng)方向。（） 擬出指令

13、ADD (R ) ，(R ) 的執(zhí)行流程(含取指過(guò)程與確定后繼指令地址） .該指令的含義是進(jìn)行加法操作,源操作數(shù)地址和目的操作數(shù)地址分別在寄存器R 和R中，目的操作數(shù)尋址方式為自增型寄存器間址。解：（) 將各部件間的主要連接線補(bǔ)充完后如圖 所示。（） 指令A(yù)DD （R ） ，(R ) 的含義為(（R ）) （R ） (R )（R ） R指令的執(zhí)行流程如下： （PC) MAR ；取指令 Read M（MAR） MDR IR （PC） PC (R ） MAR ；取被加數(shù) Read M（MAR) MDR C （R ） MAR ；取加數(shù) Read M(MAR） MDR D（R ） R ;修改目的地址（

14、C） （D） MDR ;求和并保存結(jié)果WriteMDR MM CPU 結(jié)構(gòu)如圖唱 所示，其中有一個(gè)累加寄存器AC 、一個(gè)狀態(tài)條件寄存器和其他 個(gè)寄存器，各部件之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。（） 標(biāo)明 個(gè)寄存器的名稱.（) 簡(jiǎn)述指令從主存取出送到控制器的數(shù)據(jù)通路。（） 簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)在運(yùn)算器和主存之間進(jìn)行存取訪問(wèn)的數(shù)據(jù)通路。解：（) 這 個(gè)寄存器中，a 為存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器MDR ，b 為指令寄存器IR ,c 為存儲(chǔ)器地址寄存器MAR ，d 為程序計(jì)數(shù)器PC .（） 取指令的數(shù)據(jù)通路：PC MAR MM MDR IR（） 數(shù)據(jù)從主存中取出的數(shù)據(jù)通路（設(shè)數(shù)據(jù)地址為X) ：X MAR MM

15、MDR ALU AC數(shù)據(jù)存入主存中的數(shù)據(jù)通路（設(shè)數(shù)據(jù)地址為Y） :Y MAR ，AC MDR MM 什么是微命令和微操作？ 什么是微指令？ 微程序和機(jī)器指令有何關(guān)系？ 微程序和程序之間有何關(guān)系？解：微命令是控制計(jì)算機(jī)各部件完成某個(gè)基本微操作的命令。微操作是指計(jì)算機(jī)中最基本的、不可再分解的操作。微命令和微操作是一一對(duì)應(yīng)的，微命令是微操作的控制信號(hào)，微操作是微命令的操作過(guò)程。微令是若干個(gè)微命令的集合。微程序是機(jī)器指令的實(shí)時(shí)解釋器，每一條機(jī)器指令都對(duì)應(yīng)一個(gè)微程序.微程序和程序是兩個(gè)不同的概念。微程序是由微指令組成的,用于描述機(jī)器指令，實(shí)際上是機(jī)器指令的實(shí)時(shí)解釋器，微程序是由計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)者事先編制好并

16、存放在控制存儲(chǔ)器中的，一般不提供給用戶；程序是由機(jī)器指令組成的，由程序員事先編制好并存放在主存儲(chǔ)器中. 什么是垂直型微指令？ 什么是水平型微指令？ 它們各有什么特點(diǎn)? 又有什么區(qū)別？解：垂直型微指令是指一次只能執(zhí)行一個(gè)微命令的微指令；水平型微指令是指一次能定義并能并行執(zhí)行多個(gè)微命令的微指令.垂直型微指令的并行操作能力差，一般只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)微操作，控制 個(gè)信息傳送通路,效率低,執(zhí)行一條機(jī)器指令所需的微指令數(shù)目多，執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng);但是微指令與機(jī)器指令很相似，所以容易掌握和利用，編程比較簡(jiǎn)單,不必過(guò)多地了解數(shù)據(jù)通路的細(xì)節(jié),且微指令字較短。水平型微指令的并行操作能力強(qiáng)，效率高，靈活性強(qiáng)，執(zhí)行一條機(jī)器指令所需

17、微指令的數(shù)目少，執(zhí)行時(shí)間短；但微指令字較長(zhǎng)，增加了控存的橫向容量，同時(shí)微指令和機(jī)器指令的差別很大，設(shè)計(jì)者只有熟悉了數(shù)據(jù)通路，才有可能編制出理想的微程序，一般用戶不易掌握。 水平型和垂直型微程序設(shè)計(jì)之間各有什么區(qū)別？ 串行微程序設(shè)計(jì)和并行微程序設(shè)計(jì)有什么區(qū)別？解:水平型微程序設(shè)計(jì)是面對(duì)微處理器內(nèi)部邏輯控制的描述，所以把這種微程序設(shè)計(jì)方法稱為硬方法；垂直型微程序設(shè)計(jì)是面向算法的描述,所以把這種微程序設(shè)計(jì)方法稱為軟方法。在串行微程序設(shè)計(jì)中，取微指令和執(zhí)行微指令是順序進(jìn)行的,在一條微指令取出并執(zhí)行之后，才能取下一條微指令；在并行微程序設(shè)計(jì)中，將取微指令和執(zhí)行微指令的操作重疊起來(lái),從而縮短微周期. 圖唱

18、 給出了某微程序控制計(jì)算機(jī)的部分微指令序列。圖中每一框代表一條微指令。分支點(diǎn)a 由指令寄存器IR 的第 、 兩位決定.分支點(diǎn)b 由條件碼C 決定?，F(xiàn)采用下址字段實(shí)現(xiàn)該序列的順序控制。已知微指令地址寄存器字長(zhǎng) 位。（） 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)該微指令序列的微指令字之順序控制字段格式。（） 給出每條微指令的二進(jìn)制編碼地址.（） 畫出微程序控制器的簡(jiǎn)化框圖。解：（） 該微程序流程有兩處有分支的地方，第一處有 路分支，由指令操作碼IR IR 指向 條不同的微指令，第二處有 路分支,根據(jù)運(yùn)算結(jié)果C 的值決定后繼微地址。加上順序控制,轉(zhuǎn)移控制字段取 位。圖唱 中共有 條微指令,則下址字段至少需要 位,但因已知微指令地址

19、寄存器字長(zhǎng) 位（MAR MAR ） ，故下址字段取位。微指令的順序控制字段格式如圖 所示。（） 轉(zhuǎn)移控制字段 位: 順序控制 由IR IR 控制修改MAR ，MAR 。 由C 控制修改MAR 。微程序流程的微地址安排如圖 所示。每條微指令的二進(jìn)制編碼地址見(jiàn)表- .注：每條微指令前的微地址用十六進(jìn)制表示。圖- 微程序流程的微地址安排(） 微程序控制器的簡(jiǎn)化框圖略。 已知某機(jī)采用微程序控制方式，其控制存儲(chǔ)器容量 位,微程序可在整個(gè)控制存儲(chǔ)器中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，可控制轉(zhuǎn)移的條件共 個(gè)，微指令采用水平型格式，后繼指令地址采用斷定方式，微指令格式如圖 所示。（) 微指令中的 個(gè)字段分別應(yīng)為多少位？（） 畫出圍繞這種微指令格式的微程序控制器邏輯框圖。解:（