0計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課后習(xí)題及答案

PAGEPAGE3計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課后習(xí)題及部分答案第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述概述計(jì)算機(jī)發(fā)展經(jīng)過了哪幾代？計(jì)算機(jī)由那些部分組成？計(jì)算機(jī)有哪些分類方法計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的性能指標(biāo)有哪些？馮諾依曼計(jì)算機(jī)的主要設(shè)計(jì)思想是什么？什么是機(jī)器字長？它對(duì)計(jì)算機(jī)性能有何影響？計(jì)算機(jī)的工作過程是怎樣的？計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？從第三代計(jì)算機(jī)開始，C技術(shù)出現(xiàn)并得到發(fā)展A.電子管B.晶體管C.集成電路D.CPU馮諾依曼計(jì)算機(jī)中指令和數(shù)據(jù)都采用D表示。A.十進(jìn)制B.八進(jìn)制C.十六進(jìn)制D.二進(jìn)制馮·諾依曼計(jì)算機(jī)工作的基本方式的特點(diǎn)是B。A.多指令流單數(shù)據(jù)流 B.按地址訪問并順序執(zhí)行指令C.堆棧操作 D.存儲(chǔ)器按內(nèi)容選擇地址對(duì)于一個(gè)給定的程序，IN表示執(zhí)行程序中的指令總數(shù)，tCPU表示執(zhí)行該程序所需CPU時(shí)間，T為時(shí)鐘周期，f為時(shí)鐘頻率(T的倒數(shù))，Nc為CPU時(shí)鐘周期數(shù)。設(shè)CPI表示每條指令的平均時(shí)鐘周期數(shù)，MIPS表示CPU每秒鐘執(zhí)行的百萬條指令數(shù)，請(qǐng)寫出如下四種參數(shù)的表達(dá)式：(1)tCPU(2)CPI(3)MIPS(4)Nc答：(1)tCPU=Nc×T(2)CPI=Nc/IN(3)MIPS=IN/(tCPU×106)=IN/(Nc×T×106)第2章數(shù)據(jù)的表示和運(yùn)算在定點(diǎn)二進(jìn)制運(yùn)算器中，減法運(yùn)算一般是通過D來實(shí)現(xiàn)。A.原碼運(yùn)算的二進(jìn)制減法器B.補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制減法器C.原碼運(yùn)算的十進(jìn)制加法器D.補(bǔ)碼運(yùn)算的二進(jìn)制加法器假定下列字符碼中有奇偶校驗(yàn)位，但沒有數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，采用偶校驗(yàn)的字符碼是DA.11001011 B.11010110 C.11000001 已知X為整數(shù)，且[X]補(bǔ)=10011011，則X的十進(jìn)制數(shù)值是B。A.+155 B.-101 C.-155 在機(jī)器數(shù)BC中，零的表示是唯一的。A.原碼 B.補(bǔ)碼 C.移碼 D.反碼IEEE754標(biāo)準(zhǔn)32位浮點(diǎn)數(shù)格式中，符號(hào)位為1位，階碼為8位，它所能表示的最大規(guī)格化正數(shù)為A。A.+(2-2-23)×2+127 B.+(1-2-23)×2+127 C.+(2-2-23)×2+225 D.2某機(jī)字長32位，其中1位為符號(hào)位，31位表示尾數(shù)。若用定點(diǎn)小數(shù)表示，則最大正小數(shù)為B。A.+(1-2-32) B.+(1-2-31) C.2-32 D.2兩浮點(diǎn)數(shù)相加，求X+Y。已知：X=2010·0.11011011,Y=2100·(-0.10101100)補(bǔ)碼一位乘法：設(shè)X=-0.1101，Y=0.1011，求［X·Y］補(bǔ)設(shè)機(jī)器字長16位。定點(diǎn)表示時(shí)，數(shù)值位15位，符號(hào)位1位；浮點(diǎn)表示時(shí)，階碼6位，其中階符1位；尾數(shù)10位，其中數(shù)符1位；階碼的基數(shù)為2。試求;(1)定點(diǎn)原碼整數(shù)表示時(shí)，最大正數(shù)、最小負(fù)數(shù)各為多少？(2)定點(diǎn)原碼小數(shù)表示時(shí)，最大正數(shù)、最小負(fù)數(shù)各為多少？(3)浮點(diǎn)原碼表示時(shí)，最大浮點(diǎn)數(shù)和最小浮點(diǎn)數(shù)各為多少?寫出下列各二進(jìn)制數(shù)的原碼、補(bǔ)碼和反碼。0.1010；0；-0；-0.1010；0.1111；-0.0100。設(shè)計(jì)用若干個(gè)全加器和若干個(gè)與門、或門實(shí)現(xiàn)的8421碼十進(jìn)制加法器單元。設(shè)有16個(gè)信息位，若果采用海明檢驗(yàn)，至少需要設(shè)置多少個(gè)校驗(yàn)位？應(yīng)放在哪些位置？答：需5個(gè)檢驗(yàn)位，應(yīng)放在從低到高的第1、2、4、8、16位上X=-0.0100，Y=0.1111用加減交替法原碼一位除計(jì)算X/Y的商和余數(shù)？若用加減交替法補(bǔ)碼一位除結(jié)果是多少？第3章存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)單元是指___B__。A.存放一個(gè)二進(jìn)制信息位的存貯元B.存放一個(gè)機(jī)器字的所有存貯元的集合C.存放一個(gè)字節(jié)的所有存貯元的集合D.存放兩個(gè)字節(jié)的所有存貯元的集合微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)保存在硬盤上，其主存儲(chǔ)器應(yīng)該采用__A___。A.RAM B.ROM C.RAM和ROM D.CCP主存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的記憶設(shè)備，它主要用來__C___。A.存放數(shù)據(jù) B.存放程序 C.存放數(shù)據(jù)和程序 D.存放微程序某計(jì)算機(jī)主存容量為64KB，其中ROM區(qū)為8KB，其余為RAM區(qū)，按字節(jié)編址?，F(xiàn)在用4K×8位的EPROM芯片和8K×4位的SRAM芯片來設(shè)計(jì)該存儲(chǔ)器，則需要上述規(guī)格的EPROM芯片數(shù)和SRAM芯片數(shù)分別是__B___。A.1,15 B.2,14 C.1,14 雙端口存儲(chǔ)器所以能高速進(jìn)行讀/寫，是因?yàn)椴捎胈__D___。A.高速芯片 B.新型器件 C.流水技術(shù) D.兩套相互獨(dú)立的讀寫電路某DRAM芯片，其存儲(chǔ)容量為64K×16位，該芯片的地址線和數(shù)據(jù)線數(shù)目為___D___。A.64，16 B.16，64 C.64，8 D.16，16用8K×8位SRAM芯片設(shè)計(jì)一個(gè)64K×32位的存儲(chǔ)器，需要SRAM芯片數(shù)目是__B_片。A.64 B.32 C.16 D.24EPROM是指__D___。A.隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器B.只讀存儲(chǔ)器C.可編程只讀存儲(chǔ)器D.紫外光可擦可編程只讀存儲(chǔ)器A.僅I、II B.僅II、III C.僅I、II I D.I、II、III偏移尋址通過將某個(gè)寄存器內(nèi)容與一個(gè)形式地址相加而生成有效地址，下列尋址方式中，不屬于偏移尋址方式的___A___。A.間接尋址 B.基址尋址 C.相對(duì)尋址 D.變址尋址一條指令包含兩方面的信息，一是___操作碼___字段，表示“做什么”的操作信息。二是__地址碼_字段，用于指定要參與操作的操作數(shù)的地址信息。某計(jì)算機(jī)字長16位，它的存儲(chǔ)容量為128KB，若按字編址，它的尋址范圍為_0-64K_什么是指令系統(tǒng)？什么是定長操作碼指令格式和擴(kuò)展操作碼指令格式？什么是指令系統(tǒng)的形式地址和有效地址？常見的尋址方式有哪些？一種兩地址指令的結(jié)構(gòu)如下所示，其中I為間接尋址標(biāo)志位，X為尋址模式字段，D位偏移量字段。通過I、X、D的組合，可構(gòu)成下表所式的尋址方式。請(qǐng)寫出六種尋址方式的名稱。6位4位1位2位16位OP通用寄存器IX偏移量D尋址方式表：尋址方式IX有效地址E算法說明(1)(2)(3)(4)(5)(6)000110000110110011E=DE=(PC)±DE=(R2)±DE=(R3)E=(D)E=(R1)±DR2為變址寄存器R1為基址寄存器答：(1)直接尋址(2)相對(duì)尋址(3)變址尋址(4)寄存器間接尋址(5)存儲(chǔ)器間接尋址(6)基址尋址在一個(gè)36位指令字長的指令系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)出能夠同時(shí)滿足下列3個(gè)要求的指令擴(kuò)展碼。（1）7條具有兩個(gè)15位地址和一個(gè)3位地址的指令。（2）500條具有一個(gè)15位地址和一個(gè)3位地址的指令。（3）50條無地址指令某計(jì)算機(jī)字長32位，有16個(gè)通用寄存器，主存容量為1MB，采用單字長二地址指令，共有64條指令，試采用四種尋址方式（寄存器尋址、直接尋址、變址尋址、相對(duì)尋址）設(shè)計(jì)指令格式，并說明各種尋址模式下，有效地址如何計(jì)算。答：64條指令需占用操作碼字段（OP）6位，源寄存器和目標(biāo)寄存器各4位，尋址模式（X）2位，形式地址（D）16位，其指令格式如下：3126252221181716150OP目標(biāo)源XD尋址模式定義如下：X=00寄存器尋址操作數(shù)由源寄存器號(hào)和目標(biāo)寄存器號(hào)指定（1.5分）X=01直接尋址有效地址E=(D)（1.5分）X=10變址尋址有效地址E=(Rx)＋D（1.5分）X=11相對(duì)尋址有效地址E=（PC）＋D（1.5分）其中Rx為變址寄存器（10位），PC為程序計(jì)數(shù)器（20位），位移量D可正可負(fù)。該指令格式可以實(shí)現(xiàn)RR型，RS型尋址功能。某指令系統(tǒng)字長16位，每個(gè)操作數(shù)的地址碼長度長6位，指令分為無操作數(shù)、單操作數(shù)和雙操作數(shù)三類，若雙操作數(shù)指令為K條，無操作數(shù)指令為L條，問單操作數(shù)指令最多可能有多少條？答：操作數(shù)地址6位，則OP字長16-6*2=4位，則：

雙操作數(shù)最多設(shè)計(jì)24個(gè)，即24>=K

單操作數(shù)（將一個(gè)操作數(shù)地址并入OP，OP現(xiàn)在是10位）最多設(shè)計(jì)(24-K)*26。所以(24-K)*26>=X

無操作數(shù)（再將操作數(shù)地址并入OP）最多設(shè)計(jì)[(2^4-K)*26-X]*26個(gè)。所以[(24-K)*26-X]*26>=L將最后一個(gè)不等式移項(xiàng)得：X<=(24-K)*26-L/(26)因此單操作數(shù)指令X最多(24-K)*226-L/(26)條第5章中央處理器（CPU）CPU的主要功能有哪些？什么是CPU的數(shù)據(jù)通路？簡(jiǎn)述指令的執(zhí)行過程。微程序控制器中，機(jī)器指令與微指令的關(guān)系是__B__A.每一條機(jī)器指令由一條微指令來執(zhí)行

B.每一條機(jī)器指令由一段由微指令編程的微程序來解釋執(zhí)行

C.一段機(jī)器指令組成的程序可由一條微指令來執(zhí)行

D.一條微指令由若干個(gè)機(jī)器指令組成控制器的同步控制方式是指___C___A.只適用于CPU控制的方式B.只適用于外圍設(shè)備控制的方式C.由統(tǒng)一時(shí)序信號(hào)控制的方式D.所有指令執(zhí)行的時(shí)間都相同的方式關(guān)于硬布線控制與微程序控制的描述不正確的是__B____A.微程序控制電路規(guī)整，應(yīng)用廣泛B.硬布線控制設(shè)計(jì)復(fù)雜，易于修改C.指令系統(tǒng)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)，一般采用微程序控制D.在超高速機(jī)器中，對(duì)影響速度的關(guān)鍵部分(如CPU)往往采用硬布線控制下列關(guān)于RISC的敘述中，錯(cuò)誤的是__A___A.RISC普遍采用微程序控制器B.RISC大多數(shù)指令在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成C.RISC的內(nèi)部通用寄存器數(shù)量相對(duì)CISC多D.RISC的指令數(shù)、尋址方式和指令格式種類相對(duì)CISC少下列不會(huì)引起指令流水阻塞的是__A___A.數(shù)據(jù)旁路 B.數(shù)據(jù)相關(guān) C.條件轉(zhuǎn)移 D.資源沖突。某CPU結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中有一個(gè)累加寄存器AC、一個(gè)狀態(tài)寄存器PSR和其他四個(gè)寄存器，各部分之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。（1）標(biāo)明圖中四個(gè)寄存器的名稱；（2）簡(jiǎn)述指令從主存取到控制器的數(shù)據(jù)通路；（3）簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)在運(yùn)算器和主存之間進(jìn)行存/取訪問的數(shù)據(jù)通路。主存儲(chǔ)器M主存儲(chǔ)器MacbACALUPSRd操作控制器+1CPU答：（1）a-數(shù)據(jù)寄存器DR，b-指令寄存器IR，c-地址寄存器AR，d-程序計(jì)數(shù)器PC（2）M→DR→IR→控制器（3）存：運(yùn)算器→AC→DR→M；?。篗→DR→運(yùn)算器某機(jī)采用微程序控制方式，微指令字長為32位，微指令采用水平型格式（含微指令字段、判別測(cè)試字段、下址字段三部分），控制微程序轉(zhuǎn)移條件4個(gè)（直接控制），共有56個(gè)微命令，構(gòu)成五組互斥類，各包含6個(gè)、8個(gè)、14個(gè)、3個(gè)、25個(gè)微命令（1）設(shè)計(jì)出微指令的具體格式；（2）控制存儲(chǔ)器的容量應(yīng)為多少。答：（1）五組互斥類分別占用3、4、4、2、5位，所以微指令字段占用18位。判別測(cè)試字段占用4位。微指令字長為32位，所以下址字段占用（32-18-4=）10位。18410微指令的格式為：18410微指令字段下址字段判別測(cè)試字段微指令字段下址字段判別測(cè)試字段（2）控制存儲(chǔ)器的容量應(yīng)為1K（210）第6章總線什么叫總線？為什么要制定計(jì)算機(jī)總線標(biāo)準(zhǔn)？計(jì)算機(jī)總線可以分為哪些類型？評(píng)價(jià)總線的性能指標(biāo)有哪些？簡(jiǎn)述總線傳輸?shù)倪^程。根據(jù)連接方式不同，在單機(jī)系統(tǒng)中主要采用哪些總線結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)要介紹各種方式的特點(diǎn)。常見的集中式總線仲裁有哪幾種，各有何特點(diǎn)？什么是同步定時(shí)和異步定時(shí)？常見的內(nèi)部總線有哪些？簡(jiǎn)述PCI總線的性能特點(diǎn)。常見的外部總線有哪些？下列選項(xiàng)中的英文縮寫均為總線標(biāo)準(zhǔn)的是D。A.PCI、CRT、USB、EISA B.ISA、CPI、VESA、EISA C.ISA、SCSI、RAM、MIPS D.ISA、EISA、PCI、PCI-Express假設(shè)某系統(tǒng)總線在一個(gè)總線周期中并行傳輸4字節(jié)信息，一個(gè)總線周期點(diǎn)用2個(gè)時(shí)鐘周期，總線時(shí)鐘頻率為10MHz，則總線帶寬是B。A.10MB/s B.20MB/s C.40MB/s D.80