2022年计算机组成原理练习题答案.docx

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1、精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -一、填空题1对储备器的要求是速度快,_容量大 , _价位低 _ .为明白决这方面的冲突,运算机采纳多级储备体系结构.2指令系统是表征一台运算机性能 _的重要因素,它的 格式 _和 功能 不仅直接影响到机器的硬件结构而且也影响到系统软件.3 CPU 中至少有如下六类寄存器指令 寄存器, 程序 _计数器, _的址 寄存器,通用寄存器,状态条件寄存器,缓冲寄存器.4完成一条指令一般分为取指周期和执行周期,前者完成取指令和分析指令操作,后者完成执行指令操作.5常见的数据传送类指令的功能可实现寄存器和 寄存器之间,

2、或寄存器和 储备器之间的数据传送.6微指令格式可分为垂直型和水平型两类,其中垂直型微指令用较长的微程序结构换取较短的微指令结构.7对于一条隐含寻址的算术运算指令,其指令字中不明确给出操作数的的址,其中一个操作数通常隐含在累加器中8设浮点数阶码为8位（含 1位阶符）,尾数为 24位（含 1位数符）,就32位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范畴是：最大正数为21271-2 23,最小正数为2 129,最大负数为2 128-2 1-2 23,最小负数为-2127.9某小数定点机,字长8 位（含 1 位符号位）,当机器数分别采纳原码、补码和反码时,其对 应 的 真 值 范 围 分 别 是-127

3、/128 +127/128-1 +127/128-127/128 +127/128（均用十进制表示） .10在 DMA方式中, CPU 和 DMA掌握器通常采纳三种方法来分时使用主存,它们是停止 CPU 拜访主存、 周期挪用和DMA 和 CPU 交替拜访主存.11设n = 8（不包括符号位） ,就原码一位乘需做8次移位和最多8次加法,补码 Booth 算法需做8次移位和最多9次加法.12设浮点数阶码为8 位（含 1 位阶符）,尾数为 24 位（含 1 位数符）,就 32 位二进制补码浮点规格化数对应的十进制真值范畴是：最大正数为,最小正数为,最大负数为,最小负数为.13一个总线传输周期包括申请

4、安排阶段、 寻址阶段、传输阶段和 终止阶段四个阶段.14 CPU 采纳同步掌握方式时,掌握器使用机器周期和 节拍组成的多极时序系统.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -15 在组合规律掌握器中,微操作掌握信号由指令操作码、时序和状态条件打算.15.32 位字长的浮点数,其中阶码8 位（含 1 位阶符）,基值为 2,尾数 24 位（含 1 位数

5、符）,就其对应的最大正数是,最小的肯定值是.如机器数采纳补码表示, 且尾数为规格化形式,就对应的最小正数是,最小负数是.（均用十进制表示）16 CPU 从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫指令周期,它通常包含如干个机器周期,而后者又包含如干个节拍.机器周期和节拍组成多级时序系统. 17假设微指令的操作掌握字段共18位,如采纳直接掌握,就一条微指令最多可同时启动18个微操作命令.如采纳字段直接编码掌握,并要求一条微指令能同时启动3 个微操作,就微指令的操作掌握字段应分3段,如每个字段的微操作数相同,这样的微指令格式最 多可包含192个微操作命令.18在组合规律掌握器中,微操作掌握信号由指令操作

6、码、时序和 状态条件打算.19 I/O 与主机交换信息的掌握方式中,程序查询方式 CPU和设备是串行工作的.程序中断和 DMA方式 CPU和设备是并行工作的,前者传送与主程序是并行的,后者传送和主机是串行的.20设 n =16 位（不包括符号位在内）,原码两位乘需做8次移位,最多做9次加法.补码Booth 算法需做16次移位,最多做17次加法.一、简答题：1. 主储备器的性能指标有哪些？含义是什么？储备器的性能指标主要是储备容量、储备速度和储备器带宽.储备容量是指在主存能存放二进制代码的总位数.储备速度是由存取时间和存取周期来表示的.存取时间又称储备拜访时间,是指从启动一次储备器操作到完成该操

7、作所需的全部时间.储备周期是指储备器进行连续两次独立的储备器操作（如连续两次读操作）所需的最小间隔时间.储备器带宽是指单位时间内储备器存取的信息量.2. 请说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系.指令周期是完成一条指令所需的时间.包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间.机器周期也称为CPU周期,是指被确定为指令执行过程中的归一化基准时间,通常等于取指时间（或访存时间） .时钟周期是时钟频率的倒数,也可称为节拍脉冲或T 周期,是处理操作的最基本单位.一个指令周期由如干个机器周期组成,每个机器周期又由如干个时钟周期组成.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选

8、- - - - - - - - - -第 2 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -3. CPU 响应中断应具备哪些条件？(1) 在 CPU内部设置的中断答应触发器必需是开放的.(2) 外设有中断恳求时,中断恳求触发器必需处于“1”状态,保持中断恳求信号.(3) 外设（接口）中断答应触发器必需为“1”,这样才能把外设中断恳求送至CPU.(4) 当上述三个条件具备时,CPU在现行指令终止的最终一个状态周期响应中断.4. 从运算机的各个子系统的角度分析,指出提

9、高整机速度的措施.针对储备器,可以采纳Cache- 主存层次的设计和治理提高整机的速度.针对储备器,可以采纳主存- 辅存层次的设计和治理提高整机的速度.针对掌握器,可以通过指令流水或超标量设计技术提高整机的速度.针对掌握器,可以通过超标量设计技术提高整机的速度.针对运算器,可以对运算方法加以改进,如进位链、两位乘除法.针对 I/O 系统,可以运用DMA技术来削减CPU对外设拜访的干预.5. 掌握器中常采纳哪些掌握方式,各有何特点？ 答：掌握器常采纳同步掌握、异步掌握和联合掌握.同步掌握即微操作序列由基准时标系统掌握,每一个操作显现的时间与基准时标保持一样.异步掌握不存在基准时标信号,微操作的时

10、序是由专用的应答线路掌握的,即掌握器发出 某一个微操作掌握信号后,等待执行部件完成该操作时所发回的“回答”或“终了”信号,再开头下一个微操作.联合掌握是同步掌握和异步掌握相结合的方式,即大多数微操作在同步时序信号掌握下进行,而对那些时间难以确定的微操作,如涉及到I/O 操作,就采纳异步掌握.6. 指令和数据都以二进制代码存放在内存中,CPU 如何区分它们是指令仍是数据？指令和数据的区分：（1）从主存中取出的机器周期不同,取指周期取的是指令,分析取数或执行周期取的是数据.（2）取指令和取数据时的址的来源不同,指令的址来自程序计数器PC,数据的址来自的址 形成部件7. 请说明 SRAM 的组成结构

11、,与SRAM 相比 DRAM 在电路组成上有什么不同之处？SRAM储备器由储备体、读写电路、的址译码电路、掌握电路组成,DRAM仍需要有动态刷新电路.8说明微程序掌握器中微指令的的址有几种形成方式.（ 1）直接由微指令的下的址字段指出.（ 2）依据机器指令的操作码形成.（ 3）增量计数器法.（ 4）依据各种标志打算微指令分支转移的的址.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - -

12、- - - - - - - -（ 5）通过测试网络形成.（ 6）由硬件产生微程序入口的址.9外围设备要通过接口与CPU相连,接口有哪些功能？ 外围设备要通过接口与CPU 相连的缘由主要有：（ 1）一台机器通常配有多台外设,它们各自有其设备号（的址）,通过接口可实现对设备的挑选.（ 2） I/O 设备种类繁多,速度不一,与CPU 速度相差可能很大,通过接口可实现数据缓冲,达到速度匹配.（ 3） I/O 设备可能串行传送数据,而CPU 一般并行传送,通过接口可实现数据串并格式转换.（ 4） I/O 设备的入 /出电平可能与CPU 的入 / 出电平不同,通过接口可实现电平转换.（ 5） CPU 启动

13、 I/O 设备工作,要向外设发各种掌握信号,通过接口可传送掌握命令.（ 6） I/O 设备需将其工作状况（“忙”、“就绪”、“错误”、“中断恳求”等）准时报告CPU ,通过接口可监视设备的工作状态,并储存状态信息,供CPU 查询.可见归纳起来,接口应具有选址的功能、传送命令的功能、反映设备状态的功能以及传送数据的功能（包括缓冲、数据格式及电平的转换）.10以 I/O 设备的中断处理过程为例,说明一次程序中断的全过程.一次程序中断大致可分为五个阶段.中断恳求,中断判优,中断响应,中断服务,中断返回11、基址寻址方式和变址寻址方式的应用场合有什么不同？（1）基址寻址方式面对系统,主要用于规律的址到

14、物理的址的交换,解决程序在储备器中的定位,扩大寻址空间等问题.（2）变址寄存器方式面对用户,主要用于解决程序循环掌握问题,用于拜访成批数据,支持向量线性表操作等.12、一个典型CPU 应由哪几部分组成？一个典型的CPU 组成应当包括：1 六个主要寄存器,储存CPU 运行时所需的各类数据信息或运行状态信息.2 算术规律电路ALU ,对寄存器中的数据进行加工处理.3 操作掌握器和指令译码器,产生各种操作掌握信号,以便在各寄存器之间建立数据通路.4 时序产生器,用来对各种操作掌握信号进行定时,以便进行时间上的约束.二、设计题：1设 CPU共有 16根的址线, 8根数据线,并用MREQ 作访存掌握信号

15、（低电平有效）,用WR作读写掌握信号（高电平为读,低电平为写）.现有以下芯片及各种门电路（门电路自定）, 如下列图.其中有2K8位、 8K8位、 32K8位的 ROM 芯片. 1K4位、 2K8位、 8K8位、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -16K1位、 4K4位的 RAM 芯片,画出 CPU 与储备器的连接图,要求：（1）储备芯片的址空

16、间安排为：0 8191为系统程序区.8192 32767为用户程序区.（2）指出选用的储备芯片类型及数量.（3）具体画出片选规律.1 二进制的址码20 8191 为系统程序区,选用1 片8K 8 位ROM芯片8192 32767 为用户程序区,选用3 片8K8 位RAM芯片.3 储备器片选规律图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -2、1. 设

17、 CPU 共有 16 根的址线, 8 根数据线,并用MREQ 作访存掌握信号（低电平有效）,用 WR 作读写掌握信号（高电平为读,低电平为写）.现有以下芯片及各种门电路（门电路自定）,如下图所示.其中有2K 8 位、4K 8 位、8K 8 位、32K 8 位的 ROM 芯片. 1K4 位、 2K 8 位、 8K 8 位、 16K 1 位、 4K 4 位的 RAM 芯片,画出CPU 与储备器的连接图,要求：（1）储备芯片的址空间安排为：最小4K 的址空间为系统程序区,相邻的4K 的址空间为系统程序工作区, 与系统程序工作区相邻的是24K 用户程序区.（2）指出选用的储备芯片类型及数量.（ 3）具

18、体画出片选规律.(2) 选出所用芯片类型及数量最小 4K 的址空间为系统程序区,选用1 片 4K 8 位 ROM 芯 片 ;相邻的 4K 的址空间为系统程序工作区,选用2 片 4K 4 位 RAM芯片与系统程序工作区相邻的24K 为用户程序区,选用3 片 8K 8 位 RAM芯片.(3) CPU 与储备芯片的连接图如下列图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - -

19、 - - - -3、某机器中,已知配有一个的址空间为0000H-3FFFH的 ROM区域.现在再用一个RAM芯片8K8 形成 40K16 位的 RAM区域,起始的址为6000H, 假定 RAM芯片有和信号掌握端.CPU的的址总线为A15-A0,数据总线为D15-D0,掌握信号为R/ 读/ 写 , 访存 ,要求：（ 1） 画出的址译码方案. （ 2） 将 ROM与 RAM同 CPU连接.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品

20、资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -4、设某运算机主存容量为64K32位.要求完成以下设计内容：（1）画出主机框图（要求画到寄存器级）并指出图中各寄存器的位数.（2）写出组合规律掌握器完成STA X（ X 为主存的址） 指令发出的全部微操作命令及节拍支配.（3）如采纳微程序掌握,仍需要哪些微操作？5、已知待返回指令的含义如下图所示.写出机器在完成待反转指令时,取指阶段和执行阶段所需的全部微操作命令及节拍支配,假如采纳微程序掌握需增加哪些微操作命令？6、假设 CPU 在中断周期用堆栈储存程序断点,而且进栈时指针减1,出栈时指针加1,分别写出组合规律掌握

21、和微程序掌握在完成中断返回指令时,取指阶段和执行阶段所需的全部 微操作命令及节拍支配.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -三、应用题1、设机器A 的主频为8MHz ,机器周期含4 个时钟周期,且该机的平均指令执行速度是0.4MIPS ,试求该机的平均指令周期和机器周期.每个指令周期包含几个机器周期？假如机器 B 的主频为12MHz ,且机器周

22、期也含4 个时钟周期,试问B 机的平均指令执行速度为多少 MIPS ？2、设某机有四个中断源A、B 、C、D ,其硬件排队器的优先次序为A B C D, 现要求将中断处理次序改为D A C B. 按下图的时间轴给出的四个中断源恳求时刻.（1）写出每个中断源对应的屏蔽字.（2）画出 CPU 执行程序的轨迹.设每个中断源的中断服务程序的执行时间是20us可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 9 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 -

23、 - - - - - - - - - - -3、某机主存容量为4M 16 位,且储备字长等于指令字长,如该机的指令系统具备97 种操作.操作码位数固定且具有直接、间接、立刻、相对、基址五种寻址方式.（本小题 6 分）（1）画出一的址指令格式并指出各字段的作用.（2）该指令直接寻址的最大范畴（十进制表示）.（3）一次间址的寻址范畴（十进制表示）.（4）相对寻址的位移量（十进制表示）.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 10 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资

24、料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -4、某运算机字长32位,有 16个通用寄存器,主存容量为1M 字,采纳单字长二的址指令,共有64条指令,试采纳四种寻址方式（寄存器、直接、变址、相对）设计指令格式.5、有一个 K 16位的储备器,由 1K 4位的DRAM 芯片构成（芯片是 6464结构）.问：1 共需要多少RAM 芯片？2 储备体的组成框图3 采纳异步刷新方式,如单元刷新间隔不超过ms,就刷新信号周期是多少4 如采纳集中刷新方式,储备器刷新一遍最少用多少读写周期？死时间率是多少？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 -

25、- - - - - - - - -第 11 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -6、已知：两浮点数x = 0.1101 210, y = 0.1011 201 求： x + y可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_7、已知： x= 0 . 1011,y = - 0 . 0101,求： y 补,x + y = .,x y = .11x 补, 24x 补 , - x 补 ,1y 补,21y 补, -4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_

26、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 12 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -8、某机字长32 位,定位表示,尾数31 位,数符1 位,问：（1）定点原码整数表示时,最大正数是多少？最小负数是多少？（2）定点原码小数表示时,最大正数是多少？最小负数是多少？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 13 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载